化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)第三篇第一章演示文稿

化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)第三篇第一章演示文稿本文檔共77頁；當(dāng)前第1頁；編輯于星期三\21點(diǎn)56分第一節(jié)鐵碳合金—碳鋼和鑄鐵1.1碳鋼與鑄鐵都是由鐵（95%以上）和碳（0.05~4%）所組成的合金。鐵：組成鐵碳合金的鐵具有兩種晶格結(jié)構(gòu)，910℃以下為α-鐵；910℃以上為γ-鐵，二者互為同素異構(gòu)體。碳：碳在鐵碳合金中的存在形式有三種：①碳溶解在鐵中形成固溶體，即在α-鐵中叫鐵素體，在γ-鐵中叫奧氏體。②鐵與碳形成的化合物，當(dāng)碳不能全部溶于鐵素體或奧氏體時(shí)，“剩余”的碳與鐵將形成碳化鐵（滲碳體）※通常將碳含量2.11%作為鋼與鑄鐵的分界，〈2.11%叫鋼，〉2.11%叫鑄鐵。③碳以石墨狀態(tài)單獨(dú)存在，特別碳含量較高時(shí)。

本文檔共77頁；當(dāng)前第2頁；編輯于星期三\21點(diǎn)56分1.2碳鋼與鑄鐵的不同：在組織上有兩點(diǎn)不同:①碳含量不同，碳含量小于2.11％的是鋼，大于2.11％的是鑄鐵；②碳的存在形式不同,鋼中的碳只有兩種存在形式，而鑄鐵中的碳除形成Fe3C和溶入固溶體外，總有部分碳以石墨狀態(tài)存在。性能上有四點(diǎn)區(qū)別：①鋼有良好塑性，鑄鐵是典型脆性材料；②鋼的抗拉強(qiáng)度與抗壓強(qiáng)度相同，鑄鐵抗拉強(qiáng)度遠(yuǎn)低于抗壓強(qiáng)度；本文檔共77頁；當(dāng)前第3頁；編輯于星期三\21點(diǎn)56分③鋼可進(jìn)行壓力加工和焊接，鑄鐵適于鑄造；④鋼的減震、摩擦性能不如鑄鐵；※碳含量的不同是使鋼具有不同性能的主要原因，而影響鑄鐵性能的主要是石墨化程度與石墨的形狀。本文檔共77頁；當(dāng)前第4頁；編輯于星期三\21點(diǎn)56分1.3鋼的熱處理熱處理的概念（就是以消除鋼材的某些缺陷成改善鋼材的某些性能為目的，將鋼材加熱到一定的溫度，然后以不同的速度冷卻下來的一種操作。）生產(chǎn)中常見的幾種熱處理操作①退火和正火退火是將零件放在爐中，緩慢加熱至某一溫度（如圖），經(jīng)過一段時(shí)間的后，隨爐或埋入砂中緩慢冷卻。退火可以消除冷加工導(dǎo)致的硬化，恢復(fù)材料的良好塑性，可以細(xì)化鑄焊工件的粗大晶粒，改善零件的機(jī)械性能；可以消除殘余應(yīng)力，防止工件變形。正火只是在冷卻速度上與退火不同。退火是隨爐緩冷，而正火是在空氣中冷卻。經(jīng)過正火的零件，有比退火為高的強(qiáng)度與硬度。本文檔共77頁；當(dāng)前第5頁；編輯于星期三\21點(diǎn)56分本文檔共77頁；當(dāng)前第6頁；編輯于星期三\21點(diǎn)56分②淬火和回火淬火是先將工件加熱至相變溫度以上，保溫一段時(shí)間，然后快速冷卻。目的是獲得馬氏體以提高工件的硬度和耐磨性。為了消除淬火后工件的內(nèi)應(yīng)力，并降低材料的脆性，鋼件在淬火后，幾乎總是跟進(jìn)回火。所謂回火，就是把淬火后的鋼件重新加熱至一定溫度，經(jīng)保溫?zé)负笤傩欣鋮s的一種熱處理操作。根據(jù)工件使用目的要求的不同，回火的加熱溫度有三種：※淬火加高溫回火由于可以提高鋼材的機(jī)械性能，所以稱為調(diào)質(zhì)處理。

本文檔共77頁；當(dāng)前第7頁；編輯于星期三\21點(diǎn)56分③化學(xué)熱處理鋼的化學(xué)熱處理就是把鋼放入一些介質(zhì)內(nèi)（如碳粉）加熱到一定的溫度，使介質(zhì)原子滲透到鋼內(nèi)改變鋼表層的化學(xué)成分和組織結(jié)構(gòu)從而使鋼件表面具有某些特殊性能。如碳原子可以提高鋼表面耐磨性，鋁原子可以提高鋼的抗高溫氧化性?！鶝Q定金屬材料性能的因素有三：化學(xué)組成、組織結(jié)構(gòu)、熱處理狀態(tài)，這三者相互影響不能分割。本文檔共77頁；當(dāng)前第8頁；編輯于星期三\21點(diǎn)56分1.4碳鋼的分類、牌號(hào)、性能、品種與應(yīng)用碳鋼的分類與牌號(hào)①按含碳量的多少，碳鋼分為下面三種低碳鋼含碳量小于0.3％，是鋼中強(qiáng)度較低、塑性最好的一類。冷沖壓及焊接性好，用于制造化工容器及負(fù)荷不大的機(jī)械零件。

中碳鋼含碳量在0.3—0.6％之間，鋼的強(qiáng)度與塑性適中，可用適當(dāng)?shù)臒崽幚慝@良的綜合機(jī)械性能，適于制作軸、齒輪、高壓設(shè)備頂蓋等重要零件。高碳鋼含碳在0.6以上，鋼的強(qiáng)度及硬度均較高，塑性較差，用來制作彈簧、鋼絲繩等。本文檔共77頁；當(dāng)前第9頁；編輯于星期三\21點(diǎn)56分②按鋼的質(zhì)量，碳鋼有普通的和優(yōu)質(zhì)的兩種?！捌胀ā迸c“優(yōu)質(zhì)”的主要區(qū)別是有害雜質(zhì)硫（引起鋼的熱脆）和磷（引起鋼的冷脆）的控制松嚴(yán)程度不同，和鋼材出廠時(shí)檢驗(yàn)項(xiàng)目和保證條件不同。這類鋼屬普通碳素鋼，共有五個(gè)鋼號(hào)（不包括質(zhì)量等級(jí)與脫氧程度）。Q275、Q255、Q235、Q215、Q195※P107頁①②③條優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼共31個(gè)鋼號(hào)見※P150頁表8-2碳鋼的性能（機(jī)械性能、制造工藝性能、耐蝕性）本文檔共77頁；當(dāng)前第10頁；編輯于星期三\21點(diǎn)56分1.5鑄鐵從化學(xué)成分看，鑄鐵中碳與硅的含量要高于鋼，硫磷雜質(zhì)的控制也比較松。一般組成如下：C2-4.5%；Si0.5-3.5%；Mn0.5-1.5%；P0.1-1.0%；S〈0.15%從組織結(jié)構(gòu)上看，由鋼的基體與散布在其中的石墨組成。①灰口鑄鐵（HT-）如牌號(hào)為HT150—330的灰口鑄鐵，表示抗拉強(qiáng)度為150MPa，抗彎強(qiáng)度為330MPa；；灰鑄鐵可用來制造常壓容器，但是其工作溫度不能超過250；②球磨鑄鐵（QT-）其強(qiáng)度較高，可以代替鋼材，常用來制造壓縮機(jī)的曲軸等形狀復(fù)雜的零件。③耐蝕鑄鐵、④耐熱鑄鐵、⑤可鍛鑄鐵鑄鐵也可加入少量合金元素來提高它的耐蝕性等，這樣的鑄鐵稱為合金鑄鐵，如高硅鑄鐵，被廣泛用來制造耐酸泵等。本文檔共77頁；當(dāng)前第11頁；編輯于星期三\21點(diǎn)56分第二節(jié)合金鋼2.1合金鋼的概念以改善鋼材的性能為目的，在碳鋼中特意加入某些合金元素所得到的鋼。2.2合金元素對(duì)鋼材性能的影響①降低鋼材的臨界淬火速度；②增加鋼組織的分散度；③提高鐵素體的強(qiáng)度；④減少馬氏體的脆性；⑤提高鋼材的高溫強(qiáng)度及抗氧化性能；⑥增強(qiáng)鋼材的耐蝕性。本文檔共77頁；當(dāng)前第12頁；編輯于星期三\21點(diǎn)56分2.3低合金鋼合金元素與鋼號(hào)低合金鋼中熔合的合金元素主要是Mn、V、Nb、N、Cr、Mo等，含量大多在1％以下，只有少數(shù)低合金鋼，其合金元素含量可達(dá)2—5％。加入這些合金元素后，鋼材的屈服限提高并可擴(kuò)大的使用溫度范圍。

※低合金鋼的鋼號(hào)是以鋼中碳含量的萬分?jǐn)?shù)的數(shù)字為首，后邊依次寫出所熔入合金元素的元素號(hào)及每種元素含量的百分?jǐn)?shù)；當(dāng)合金元素含量在1.5%以下時(shí)，該元素符號(hào)后不注數(shù)字。當(dāng)合金元素含量在（1.5％~2.5％）時(shí)，可在該元素后面注“2”……以此類推。如09Mn2V，其含碳0.09％，含錳量為2％，含礬量是1.5%以下；或含錳量為1.5％~2.5％，含礬量是1.5%以下。

本文檔共77頁；當(dāng)前第13頁；編輯于星期三\21點(diǎn)56分分類與應(yīng)用低合金結(jié)構(gòu)鋼（GB1519）這類鋼是供焊接使用的低碳含量的低合金鋼。合金結(jié)構(gòu)鋼（GB3077）這類鋼供壓力加工和切削使用。

2.4高合金鋼不銹鋼（價(jià)格貴、炊具）不銹鋼中的主要合金元素是鉻、鎳、鉬、鈦。它們對(duì)鋼材的性能影響如下：鉻：不銹鋼的耐蝕性主要來源于鉻，實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)鋼中鉻含量超過12％時(shí)，鋼的耐蝕性會(huì)大幅度提高，所以不銹鋼中的鉻含量都在12％以上。鎳：鎳可擴(kuò)大不銹鋼的耐蝕范圍，特別是提高耐堿能力。鉬：能提高不銹鋼對(duì)氯離子的抗蝕能力。鈦：為防止焊接用不銹鋼發(fā)生晶間腐蝕而加人的元素。

本文檔共77頁；當(dāng)前第14頁；編輯于星期三\21點(diǎn)56分2.4.2耐熱鋼在原油加氫、裂解、催化設(shè)備中，常用許多耐高溫的鋼材，如裂解爐的溫度可達(dá)650—800度。普通碳鋼在350時(shí)會(huì)顯著的蠕變。高溫設(shè)備對(duì)鋼材的要求高溫設(shè)備對(duì)鋼材的要求主要是：良好的化學(xué)穩(wěn)定性與熱強(qiáng)性。①化學(xué)穩(wěn)定性化學(xué)穩(wěn)定性或稱熱穩(wěn)定性，主要是指鋼材抵抗高溫氣體（如O2、H2S、SO2等）腐蝕的能力，但主要是O2，即主要是抗氧化性。如果在鋼中加入Cr、Al、Si等合金元素，被氧化后，該類元素能在鋼材表面能生成一層致密的氧化膜，從而避免氧的繼續(xù)侵蝕，也就提高了鋼材的熱穩(wěn)定性。本文檔共77頁；當(dāng)前第15頁；編輯于星期三\21點(diǎn)56分(2)熱強(qiáng)性在一定熱穩(wěn)定性的前提下，鋼材的高溫強(qiáng)度愈高，蠕變過程愈緩慢，即說明其熱強(qiáng)性愈好。為了提高鋼的熱強(qiáng)性，通常采用加入Cr、Mo、V、Ti等元素，以強(qiáng)化金屬金相組織，提高材料的再結(jié)晶溫度。常用耐熱鋼化工設(shè)備上常用的耐熱鋼，按耐熱要求的不同，可分為抗氧化鋼與熱強(qiáng)鋼?？寡趸摗饕芸垢邷匮趸珡?qiáng)度并不高，常用作直接受力或受力不大的零部件，如爐管托架等常用的如Cr13SiAl,Cr25Ti,Cr17Ti.

熱強(qiáng)鋼——主要能抗蠕變，但也有一定的抗氧化能力，常用作高溫下受力的零部件，如爐管、反應(yīng)器等。常用的有12CrMo,0Cr18Ni9.本文檔共77頁；當(dāng)前第16頁；編輯于星期三\21點(diǎn)56分低溫用鋼在化工生產(chǎn)中，有些設(shè)備（如深冷分離、空氣分離、潤滑油脫脂、液化天然氣貯存等）常處于低溫狀態(tài)下工作，因而其零部件必須采用能承受低溫的金屬材料制造。普通碳鋼在低溫F（-20度以下）變脆，沖擊韌性顯著下降。對(duì)低溫用鋼的基本要求是：具有良好的韌，良好的加工工藝性能和可焊性。為保證這些性能，低溫鋼的含碳量盡可能降低，其平均含碳量為0．08％--0.18%，再加入含適量的Mn、Nb、Ti、V、N等元素以改善鋼的綜合機(jī)械性能。目前國外低溫設(shè)備用的鋼材，主要是以高鉻鎳鋼為主，其次是使用鎳鋼、銅、鋁等。本文檔共77頁；當(dāng)前第17頁；編輯于星期三\21點(diǎn)56分第三節(jié)有色金屬及其合金3.1銅及其合金3.2鋁及其合金3.3鉛3.4鈦本文檔共77頁；當(dāng)前第18頁；編輯于星期三\21點(diǎn)56分有色金屬具有很多優(yōu)越性，例如銅有良好的導(dǎo)電性和低溫韌性，鋁的相對(duì)密度小，鉛能防輻射耐稀硫酸等多種介質(zhì)的腐蝕。3.1銅銅及其合金具有很高的導(dǎo)熱、導(dǎo)電性和塑性。在低溫下因強(qiáng)度提高，沖擊韌性好，常用來作低溫設(shè)備。在大氣、水及中性鹽、苛性堿中都相當(dāng)穩(wěn)定。在不濃的硫酸、亞硫酸、乙酸、氫氟酸、稀的和中等濃度的鹽酸、乙酸、氫氨酸和其他非氧化性酸中也有較高的穩(wěn)定性。在氮、鐵鹽和各種濃度的硝酸中則不耐蝕。本文檔共77頁；當(dāng)前第19頁；編輯于星期三\21點(diǎn)56分純銅又稱紫銅。純銅塑性好，導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性很高，在低溫下可保持較高的塑性和沖擊韌性，多用來做深冷設(shè)備和高壓設(shè)備的墊片；也可以用于深度冷凍分離氣體的裝置中，如制做蒸發(fā)器、蒸餾釜、蒸餾塔、蛇管、管子、離心機(jī)的轉(zhuǎn)鼓等；也可以用于有機(jī)合成及有機(jī)酸工業(yè)。化工上常用的紫銅有T2、T3、T4、TUP（用磷脫氧的無氧純銅）等四種。銅與鋅組成的合金叫黃銅。黃銅鑄造性能好，機(jī)械強(qiáng)度比純銅高，價(jià)格便宜，耐蝕性也高于純銅，但在中性、弱酸性介質(zhì)中，因鋅易溶解而被腐蝕。本文檔共77頁；當(dāng)前第20頁；編輯于星期三\21點(diǎn)56分化工上常用的黃銅有H80、H68、H62（H后的數(shù)字代表銅的平均百分含量）等。H80、H68的塑性好，可在常溫下沖壓成形做容器的零件。H62在室溫下塑性較差，機(jī)械強(qiáng)度較高，價(jià)格低廉，可做深冷設(shè)備的筒體、管板、法蘭及螺母等。銅與銀、鋁、鉛等元素的合金統(tǒng)稱為青銅。它具有較高的耐蝕性和耐磨性，所以常用來制造軸瓦等耐磨零件。常用的錫青銅有ZQSn6-6-3和ZQSn10-1等。因錫價(jià)格昂貴，在銅基合金中加入鋁、鐵、鉛等得到的青銅稱無錫青銅，它的價(jià)格低于錫青銅，而機(jī)械強(qiáng)度和耐蝕耐磨性都好。本文檔共77頁；當(dāng)前第21頁；編輯于星期三\21點(diǎn)56分3.2鋁鋁及其合金鋁以相對(duì)密度小，導(dǎo)熱導(dǎo)電性好而著稱。它的塑性好，強(qiáng)度低，因而壓力加工性能良好，可以焊接和切削。純鋁和鋁合金最高使用溫度為150℃。防銹鋁LF3、LFS、LFll等使用溫度不超過66℃。熔焊的鋁材在0--196℃之間沖擊韌性不下降，因此鋁和鋁合金很適于制作低溫設(shè)備。鋁能耐硝酸、乙酸、碳酸氫氨和尿素等的腐蝕，但不耐堿及鹽水的腐蝕?；ど铣Ｓ玫墓I(yè)純鋁牌號(hào)有：L2、L3和L4，主要用來制作熱交換器、塔、貯罐、深冷設(shè)備和防止污染產(chǎn)品的設(shè)備，如在食品工業(yè)中可廣泛用以代替不銹鋼做有關(guān)的設(shè)備。本文檔共77頁；當(dāng)前第22頁；編輯于星期三\21點(diǎn)56分鋁和銅、鎂的合金叫硬鋁，它的顯著特點(diǎn)除耐蝕性好之外，是強(qiáng)度高?；ど铣Ｒ杂蹭X棒料制作受力零件，如深冷設(shè)備上螺栓等。3.3鉛鉛在硫酸中和在大氣中（特別是有SO2、H2S的氣體中）有很高的耐蝕性。所以化工上主要用于處理硫酸的設(shè)備上。因鉛的強(qiáng)度低，比重大，有毒且價(jià)貴，所以目前生產(chǎn)上多為其他非金屬材料所代替。3.4鈦及其合金鈦的相對(duì)密度不大（僅4.5），比鋼輕43％，但鈦的強(qiáng)度比鐵高一倍，比純鋁幾乎高5倍。這種高的強(qiáng)度與不大的相對(duì)密度相結(jié)合的特性，使得鈦在技術(shù)上占有極重要的地位。同時(shí)，鈦的耐腐蝕性近乎或超過不銹鋼，因此，在航空工業(yè)和化學(xué)工業(yè)中，鈦及其合金都得到了廣泛的應(yīng)用。本文檔共77頁；當(dāng)前第23頁；編輯于星期三\21點(diǎn)56分第四節(jié)金屬的腐蝕與防護(hù)4.1腐蝕的定義與分類化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕（鈦）物理腐蝕（略）4.2常見的幾種腐蝕與控制方法均勻腐蝕電偶腐蝕或雙金屬腐蝕應(yīng)力腐蝕縫隙腐蝕、小孔腐蝕、高溫氣體腐蝕等本文檔共77頁；當(dāng)前第24頁；編輯于星期三\21點(diǎn)56分4.1腐蝕的定義與分類通常將金屬及其合金在外界介質(zhì)（液體和氣體）的作用（化學(xué)、電化學(xué)、物理溶解）下所引起破壞稱為腐蝕。腐蝕的危害：在化學(xué)工業(yè)中，制造設(shè)備的主要材料為金屬（特別是黑色金屬），由于其經(jīng)常要和強(qiáng)烈的腐蝕性介質(zhì)如各種酸、堿。鹽、有機(jī)溶劑及腐蝕性氣體等接觸，常常會(huì)發(fā)生腐蝕現(xiàn)象。腐蝕不僅會(huì)給金屬及其合金材料造成巨大的損失，影響設(shè)備的使用壽命，而且會(huì)使得設(shè)備的檢修周期縮短，增加非生產(chǎn)時(shí)間和修理費(fèi)用；腐蝕還會(huì)使設(shè)備及管道的跑、冒、滴、漏現(xiàn)象更為嚴(yán)重，使原料和成品造成大量損失，影響產(chǎn)品質(zhì)量、污染環(huán)境、損害人體的健康；特別是腐蝕會(huì)引起設(shè)備爆炸、火災(zāi)等事故，使設(shè)備遭到破壞而導(dǎo)致停止生產(chǎn)甚至?xí)＜叭说纳?。本文檔共77頁；當(dāng)前第25頁；編輯于星期三\21點(diǎn)56分腐蝕的分類：按作用機(jī)理分為：化學(xué)腐蝕、電化學(xué)腐蝕、物理腐蝕；根據(jù)腐蝕破壞形式的不同，又可分為全面腐蝕和局部腐蝕。全面腐蝕是指在整個(gè)金屬的表面均勻發(fā)生的腐蝕，所以又稱為均勻腐蝕；局部腐蝕是指發(fā)生在構(gòu)件不同區(qū)域的腐蝕，如發(fā)生于構(gòu)件的某個(gè)區(qū)域、一點(diǎn)或者發(fā)生在金屬及其合金的晶粒邊緣上的腐蝕，根據(jù)其發(fā)生的區(qū)域的不同，它們又分別被稱為區(qū)域腐蝕、點(diǎn)腐蝕和晶間腐蝕。本文檔共77頁；當(dāng)前第26頁；編輯于星期三\21點(diǎn)56分※化學(xué)腐蝕金屬在干燥的氣體和非電解質(zhì)溶液中發(fā)生化學(xué)作用所引起的腐蝕叫做化學(xué)腐蝕?；瘜W(xué)腐蝕的產(chǎn)物存在于金屬的表面，腐蝕過程中沒有電流產(chǎn)生。如果化學(xué)腐蝕所產(chǎn)生的化合物很穩(wěn)定，即不易揮發(fā)和溶解，且組織致密，與金屬母體結(jié)合牢固，那么這層腐蝕產(chǎn)物附著在金屬表面上，對(duì)金屬母體可以起到保護(hù)的作用，有鈍化腐蝕的作用，稱為“鈍化作用”。如果化學(xué)腐蝕所生成的化合物不穩(wěn)定，即易揮發(fā)或溶解，或與金屬結(jié)合不牢固，則腐蝕產(chǎn)物就會(huì)一層層脫落，這種腐蝕產(chǎn)物不能保護(hù)金屬不再繼續(xù)受到腐蝕，這種作用稱為“活化作用”。本文檔共77頁；當(dāng)前第27頁；編輯于星期三\21點(diǎn)56分A.金屬的高溫氧化及脫碳在化工生產(chǎn)中，有很多機(jī)器、設(shè)備是在高溫下操作的，如氨合成塔、硫酸氧化爐、石油裂解爐等。金屬的高溫氧化及脫碳是一種在高溫下的氣體腐蝕，是過程設(shè)備中常見的化學(xué)腐蝕之一。一般當(dāng)鋼材和鑄鐵的溫度高于300℃時(shí)，在其表面就會(huì)出現(xiàn)可見的氧化皮。隨著溫度的升高，其氧化的速度也大大的提高。在570℃以下氧化時(shí)，氧化所形成的氧化物中不含F(xiàn)eO，其氧化層是由Fe2O3和Fe3O4構(gòu)成。這兩種氧化物所構(gòu)成的氧化層組織致密、穩(wěn)定，附著在鋼材表面上不易脫落，起到了保護(hù)膜的作用。在570℃以上時(shí)，鋼材表面所形成的氧化物有三種，即Fe2O3、Fe3O4

和FeO，其厚度比大約為1：10：100，氧化層的主要成分是FeO，其結(jié)構(gòu)疏松，容易剝落，這就是常見的氧化皮。當(dāng)溫度高于700℃時(shí)，鋼材在氧化的同時(shí)，還發(fā)生了脫碳作用，脫碳作用的化學(xué)反應(yīng)如下：本文檔共77頁；當(dāng)前第28頁；編輯于星期三\21點(diǎn)56分鋼材脫碳會(huì)使其機(jī)械性能下降，特別是降低了表面硬度和抗疲勞強(qiáng)度，因而高溫工作的零件要特別注意這一問題。因此，為了提高鋼材的高溫抗氧化能力，必須設(shè)法阻止或減弱鋼材表面FeO的形成。在冶金工業(yè)中，通過在鋼里加入適量的合金元素如鉻、硅或鋁，可以使鋼材具有抗氧化的能力。本文檔共77頁；當(dāng)前第29頁；編輯于星期三\21點(diǎn)56分B.氫腐蝕在合成氨工業(yè)、石油加氫裂解及其他一些化工工藝中，常遇到氫在反應(yīng)介質(zhì)中占有很大比例的混合氣體，而且這些化學(xué)反應(yīng)過程又多是在高溫、高壓下進(jìn)行的，例如合成氨的壓力通常在31.4MPa，溫度一般在470—500℃左右。在較低溫度和壓力（溫度＜200℃，壓力＜4.9MPa）下，氫氣對(duì)普通碳鋼及低合金鋼不會(huì)有明顯的腐蝕作用。但是，在高溫高壓下則會(huì)對(duì)它們產(chǎn)生腐蝕，結(jié)果使材料的機(jī)械強(qiáng)度和塑性顯著下降，甚至損壞，這種現(xiàn)象常稱為“紅腐蝕”或“氫脆”。鐵碳合金在高溫高壓下的氫腐蝕過程可分為氫脆階段和氫侵蝕階段。本文檔共77頁；當(dāng)前第30頁；編輯于星期三\21點(diǎn)56分第一階段為氫脆階段。在該階段，氫在與鋼材直接接觸時(shí)被鋼材所吸附，并以原子狀態(tài)向鋼材內(nèi)部擴(kuò)散，溶解在鐵素體中，形成固溶體。但是，在此階段溶在鋼中的氫并未與鋼材發(fā)生化學(xué)作用，也未改變鋼材的組織，在顯微鏡下觀察不到裂紋，鋼材的強(qiáng)度極限和屈服極限也無大改變。但是它使鋼材塑性降低，沖擊韌性值明顯減少。鋼材的這種脆性與氫在其中的溶解量成正比。材料處于氫脆階段只要將材料進(jìn)行消氫處理，其性能又可恢復(fù)為原來狀態(tài)。第二階段為氫侵蝕階段。這時(shí)，溶解在鋼材中的氫氣與鋼中的滲碳體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成甲烷氣，從而改變了鋼材的組織，其化學(xué)反應(yīng)式為：本文檔共77頁；當(dāng)前第31頁；編輯于星期三\21點(diǎn)56分該化學(xué)反應(yīng)常常在晶界處發(fā)生，生成的甲烷氣也通常聚集在晶界原有的微觀孔隙內(nèi)，形成局部高壓，引起應(yīng)力集中，使得晶界變寬，從而產(chǎn)生更大的裂紋；或者在鋼材表層夾雜等缺陷中聚集，形成氣泡，使鋼材的機(jī)械性能降低。另一方面，由于滲碳體在還原為鐵素體時(shí)，其體積也將減小，因此，在鋼材內(nèi)部由于組織的體積變化而生產(chǎn)相應(yīng)的組織應(yīng)力，該應(yīng)力與前述的內(nèi)應(yīng)力疊加在一起，將使得裂紋擴(kuò)展。而裂紋的擴(kuò)展又為氫和碳的擴(kuò)散與反應(yīng)提供了更加有利的條件。如此這樣反復(fù)不斷地進(jìn)行下去，最后導(dǎo)致鋼材完全脫碳，內(nèi)部的裂紋形成網(wǎng)格，機(jī)械性能嚴(yán)重下降，甚至遭到破壞。通過降低鋼中的合碳量，使其沒有碳化物（Fe3C）析出，可以有效地防止氫腐蝕的發(fā)生。另外，在鋼中加人某些合金元素如鉻、鈦、鎢、釩等，使其不易與氫作用，也可以避兔氫腐蝕的發(fā)生。本文檔共77頁；當(dāng)前第32頁；編輯于星期三\21點(diǎn)56分※電化學(xué)腐蝕（重要）焦化和鈦電化學(xué)腐蝕是指金屬與電解質(zhì)溶液間產(chǎn)生電化學(xué)作用而引起的破壞，其特點(diǎn)是在腐蝕過程中有電流產(chǎn)生。在水分子作用下，電解質(zhì)溶液中金屬本身呈離子化，當(dāng)金屬離子與水分子的結(jié)合能力大于金屬離子與其電子的結(jié)合力時(shí)，一部分金屬離子就從金屬表面跑到電解液中，而形成了電化學(xué)腐蝕。A.原電池作用金屬在電解質(zhì)溶液中的腐蝕過程與電池中的電化學(xué)反應(yīng)過程完全類同。如圖所示，是鐵一銅電池，即鐵與銅在H2SO4溶液中所構(gòu)成的電池。因?yàn)殍F的電位較銅低而成為陽極，而銅則成為陰極。在陽極，鐵被溶解并釋放出電子，所放出的電子經(jīng)過外部導(dǎo)線可以移動(dòng)到陰極。在陰極，流來的電子在被能吸收電子的物質(zhì)所吸收，在這里即被溶液中的陽離子（H“）所吸收，并釋放出氫氣。本文檔共77頁；當(dāng)前第33頁；編輯于星期三\21點(diǎn)56分在實(shí)際腐蝕過程中，這類腐蝕電池是最常見的。有的設(shè)備可能是由兩種金屬材料制成，或者同一材料內(nèi)部存在不同的相、或者材料各部分的物理機(jī)械性能不同、受力不均等導(dǎo)致了設(shè)備材料各部分的電位不相同，從而形成這類腐蝕電池。本文檔共77頁；當(dāng)前第34頁；編輯于星期三\21點(diǎn)56分B、微電池和電化學(xué)腐蝕原理如前所述，金屬表面組織常常存在著不同的相（如鋼中的鐵素體和碳化物），在同一介質(zhì)中相鄰兩個(gè)區(qū)域可能具有不同的電位，這些區(qū)域往往是直接接觸的，故形成了許多局部的微電池，如圖利用微電池的原理，可以說明電化學(xué)腐蝕的化學(xué)反應(yīng)過程。①陽極反應(yīng)，金屬溶解：②電子移動(dòng)，陽極過剩的電子流向陰極：③陰極反應(yīng)，電子在陰極被吸收電子的物質(zhì)所吸收本文檔共77頁；當(dāng)前第35頁；編輯于星期三\21點(diǎn)56分在陰極區(qū)的反應(yīng)，由于吸收電子的物質(zhì)不同，有三種不同的反應(yīng)情況：1當(dāng)溶液中有電位較高的金屬離子（如銅離子）存在時(shí)，這種金屬離于就吸收電子，還原為金屬：2當(dāng)溶液中呈酸性時(shí)，溶液中有氫離子存在時(shí)，H+吸收電子變成氫原子，再結(jié)合成氫分子：3當(dāng)溶液為中性時(shí)，溶液中含有的氧吸收了電子，和水一起變成了OH-離子，其反應(yīng)為：值得注意的是：在腐蝕過程中，金屬常常不是在含有電位較高的金屬離子的溶液中，電位較高的離子金屬吸收電子的陰極反應(yīng)是不常發(fā)生的。而后兩種化學(xué)反應(yīng)所代表的陰極反應(yīng)意義較大，特別是第二種化學(xué)反應(yīng)更為常見。本文檔共77頁；當(dāng)前第36頁；編輯于星期三\21點(diǎn)56分C電化學(xué)腐蝕的條件由上述電化學(xué)腐蝕過程原理可以發(fā)現(xiàn)，電化學(xué)腐蝕過程是由陽極反應(yīng)過程、電子流動(dòng)及陰極反應(yīng)過程等三個(gè)環(huán)節(jié)組成，三者缺一不可。其中阻力最大的環(huán)節(jié)決定著整個(gè)腐蝕過程的速度。也可以看出，電化學(xué)腐蝕進(jìn)行的過程必須具備下列三個(gè)條件：1）同一金屬上有不同電位的部分存在或不同金屬之間存在著電位差；2）陰極和陽極互相連接；3）陽極和陰極處在互相聯(lián)通的電解質(zhì)溶液中。本文檔共77頁；當(dāng)前第37頁；編輯于星期三\21點(diǎn)56分4.2常見的幾種腐蝕與控制方法根據(jù)腐蝕的破壞形式，可分為均勻腐蝕與非均勻腐蝕，或稱局部腐蝕。而局部腐蝕又可分為區(qū)域腐蝕、點(diǎn)腐蝕、晶間腐蝕和表面下腐蝕等。各種腐蝕形式如圖所示。本文檔共77頁；當(dāng)前第38頁；編輯于星期三\21點(diǎn)56分1.均勻腐蝕是指金屬在腐蝕介質(zhì)作用下，整個(gè)表面所發(fā)生的腐蝕破壞。只要設(shè)備或零件具有一定厚度時(shí)，其機(jī)械性能因腐蝕而引起的改變并不大。因此，這是一種危險(xiǎn)性較小的腐蝕破壞形式，可以通過適當(dāng)增加設(shè)備厚度的方法來予以彌補(bǔ)。2.局部腐蝕是指只是在金屬表面上個(gè)別地方所發(fā)生的腐蝕破壞。因?yàn)檎麄€(gè)設(shè)備或零件是依最弱的斷面強(qiáng)度而定的，而局部腐蝕能使強(qiáng)度大大降低。尤其是點(diǎn)腐蝕(小孔腐蝕)常造成設(shè)備個(gè)別地方穿孔而引起滲漏，無法通過增加壁厚的方法來彌補(bǔ)腐蝕所產(chǎn)生的破壞。因此該類腐蝕的危險(xiǎn)性較大。本文檔共77頁；當(dāng)前第39頁；編輯于星期三\21點(diǎn)56分3.晶間腐蝕也是一類很危險(xiǎn)的腐蝕破壞形式。因?yàn)樵擃惛g沿晶粒邊界發(fā)展，使晶粒間的連續(xù)性受到了破壞，因而材料的機(jī)械強(qiáng)度和塑性劇烈降低。而且晶間腐蝕從外表不易發(fā)現(xiàn)，因此，其導(dǎo)致的破壞常常突然發(fā)生。前面講到的紅腐蝕就屬于晶間腐蝕的一種。不銹鋼與含氯離子介質(zhì)接觸，在500--800℃時(shí)，會(huì)產(chǎn)生晶間腐蝕。因此，在這一溫度范圍內(nèi)使用的不銹鋼，必須加以注意。本文檔共77頁；當(dāng)前第40頁；編輯于星期三\21點(diǎn)56分4.3影響腐蝕的因素1.合金元素的影響及n／8定律鋼中的合金元素主要指鉻、鎳、錳、鋁、硅等。鋼中加入這些合金元素不但使其機(jī)械性能得到改善，往往還提高了鋼材的抗腐蝕能力。合金元素對(duì)鋼材抗腐蝕性能的影響可以包含兩個(gè)方面：一是它的含量多少的影響，二是它在鋼材中形成的組織形式的影響。如果形成的是單相固溶體合金鋼，它的耐蝕性是隨耐蝕合金組分的原子分?jǐn)?shù)n/8時(shí)（n=1，2，3，…）突變，如圖所示。即只有合金鋼中的耐蝕合金組分原子分?jǐn)?shù)達(dá)到n／8時(shí)，腐蝕速度才突然下降，這種現(xiàn)象稱為n/8定律。本文檔共77頁；當(dāng)前第41頁；編輯于星期三\21點(diǎn)56分對(duì)于多相合金，由于是由具有不同組織的晶粒所組成的機(jī)械混合物，因此在接觸電解溶液時(shí)會(huì)形成很多腐蝕微電池。所以大多數(shù)多相合金一般都不耐腐蝕。

2.腐蝕介質(zhì)酸堿性的影響溶液的酸堿性對(duì)金屬腐蝕的影響有兩種類型，如圖所示，像鋁、鋅、鉛、銅等金屬，當(dāng)處于pH值等于7的中性溶液中時(shí)，腐蝕最慢，隨著溶液PH值的減小和增加也就是隨溶液變酸性和變堿性都使腐蝕速度加快。這是由于這些金屬的氧化物在強(qiáng)酸或強(qiáng)堿中都是可溶的，不能形成保護(hù)膜的緣故。本文檔共77頁；當(dāng)前第42頁；編輯于星期三\21點(diǎn)56分圖（b）中說明像鐵、鎳、鎂、鋯等金屬在堿性溶液中腐蝕速度較低，是耐蝕的，在酸性溶液中是不耐蝕的。這是由于這類金屬在堿性溶液中能形成不溶性氫氧化物薄膜的緣故。鐵在濃堿中不耐蝕是由于生成可溶性鐵酸鹽的緣故。對(duì)于氧化性的酸，如硝酸，含量大于60％的硫酸等能與鐵生成保護(hù)膜，所以碳鋼的耐蝕性隨酸濃度的增加而增大。本文檔共77頁；當(dāng)前第43頁；編輯于星期三\21點(diǎn)56分3.溫度與壓力的影響溫度升高，腐蝕加快。如碳鋼在18％鹽酸溶液內(nèi)的腐蝕，是隨著溫度的提高，腐蝕速度成拋物線性關(guān)系上升。壓力增加，腐蝕速度增加。如高壓鍋爐用水脫氧就是為了避免高壓下少量的氧所引起的強(qiáng)烈腐蝕。4.應(yīng)力對(duì)腐蝕的影響過程裝備在加工過程和工作承載過程中都會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力，在這些應(yīng)力的作用下，設(shè)備金屬材料內(nèi)部的晶格扭曲，產(chǎn)生微裂紋，從而降低了這些部位材料的電位，當(dāng)它們和電解液接觸時(shí)，這些部位就形成腐蝕微電池的陽極，造成腐蝕。隨著腐蝕的進(jìn)行，裂紋很快擴(kuò)展，以致最終產(chǎn)生破裂。這種由于應(yīng)力和腐蝕性介質(zhì)聯(lián)合作用下產(chǎn)生的腐蝕叫應(yīng)力腐蝕。為防止應(yīng)力腐蝕，必須采取熱處理方法消除加工應(yīng)力，同時(shí)合理地采用保溫措施以避免溫差應(yīng)力的產(chǎn)生。本文檔共77頁；當(dāng)前第44頁；編輯于星期三\21點(diǎn)56分4.5金屬設(shè)備的防腐蝕措施為了防止化工生產(chǎn)設(shè)備被腐蝕，除選擇合適的耐腐蝕材料制造設(shè)備外，還可以采用多種防腐蝕措施對(duì)設(shè)備進(jìn)行防腐。具體措施有以下幾種。1.涂復(fù)保護(hù)層a.金屬保護(hù)層是用耐腐蝕性能較強(qiáng)的金屬或合金覆蓋在耐腐蝕性能較弱的金屬上。常見有電鍍法（鍍鉻、鍍鎳等）、噴鍍法及襯不銹鋼等襯里等。b.非金屬保護(hù)層常用的有金屬設(shè)備內(nèi)部襯以非金屬襯里或涂防腐涂料。常用的磚板襯里材料有：酚醛膠泥襯瓷板、瓷磚、不透性石墨板、水玻璃膠泥襯輝綠巖板、瓷板、瓷磚。除磚砌襯里之外，還有橡膠襯里和塑料村里等。本文檔共77頁；當(dāng)前第45頁；編輯于星期三\21點(diǎn)56分2.電化學(xué)保護(hù)a．陰極保護(hù)又稱犧牲陽極保護(hù)法。把盛有電解液的金屬設(shè)備和直流電源的負(fù)極相連，電源正極和一個(gè)輔助陽極相連（如圖所示）。當(dāng)電路接通后，電源便給金屬設(shè)備通以陰極電流，使金屬設(shè)備的電位向負(fù)的方向移動(dòng)，當(dāng)電位降至腐蝕電池的陽極起始電位時(shí)，金屬設(shè)備的腐蝕即可停止。

本文檔共77頁；當(dāng)前第46頁；編輯于星期三\21點(diǎn)56分外加電流陰極保護(hù)的實(shí)質(zhì)是整個(gè)金屬設(shè)備被外加電流極化為陰極，而輔助電極為陽極，稱為輔助陽極。輔助陽極的材料必須是良好的導(dǎo)電體，在腐蝕介質(zhì)中耐腐蝕，常用的有石墨、硅鑄鐵和廢鋼鐵等。

b．陽極保護(hù)是把被保護(hù)設(shè)備接陽極直流電源，使金屬表面生成鈍化膜，起到保護(hù)作用。陽極保護(hù)只有當(dāng)金屬在介質(zhì)中能鈍化時(shí)才能應(yīng)用，且技術(shù)復(fù)雜，使用不多。

3.添加緩蝕劑在腐蝕介質(zhì)中加人少量物質(zhì)，可以使金屬的腐蝕速度降低甚至停止，這種物質(zhì)被稱為緩蝕劑。加入的緩蝕劑不應(yīng)該影響化工工藝過程的進(jìn)行，也不應(yīng)該影響產(chǎn)品質(zhì)量。本文檔共77頁；當(dāng)前第47頁；編輯于星期三\21點(diǎn)56分常用的緩蝕劑有重鉻酸鹽、過氧化氫，磷酸鹽、亞硫酸鈉、硫酸鋅、硫酸氫鈣等無機(jī)緩蝕劑和生物堿、有機(jī)膠體、氨基酸、酮類、醛類等有機(jī)緩蝕劑。4.合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程設(shè)備的腐蝕在很多場(chǎng)合下與它們的結(jié)構(gòu)有關(guān)，不合理的結(jié)構(gòu)通常引起機(jī)械應(yīng)力、熱應(yīng)力、液體的停滯和局部過熱等，它們都能引起金屬的腐蝕或加劇金屬的腐蝕。因此，設(shè)計(jì)較合理的設(shè)備結(jié)構(gòu)，往往也是減輕腐蝕的一種有效措施。P177為腐蝕對(duì)結(jié)構(gòu)的要求實(shí)例。a．焊縫處通常容易發(fā)生腐蝕因?yàn)楹附邮窃诟邷叵逻M(jìn)行的，其不均勻的加熱、冷卻過程，容易產(chǎn)生焊接殘余應(yīng)力。與此同時(shí)，焊縫附近的化學(xué)成分與主體金屬也本文檔共77頁；當(dāng)前第48頁；編輯于星期三\21點(diǎn)56分不同，在接觸化學(xué)介質(zhì)時(shí)，容易形成應(yīng)力腐蝕。這種腐蝕可通過熱處理（退火）或選擇適當(dāng)焊條與焊接工藝來加以解決。例如大型合成氨裝置CO2再生塔與堿性溶液接觸，未經(jīng)退火的焊縫在使用了6個(gè)月后，由于溶液的初生態(tài)氫滲入鋼中，與焊接時(shí)產(chǎn)生的殘余應(yīng)力相互結(jié)合，促使焊縫處產(chǎn)生裂紋，而經(jīng)過除焊接殘余應(yīng)力后的焊縫就不會(huì)產(chǎn)生裂紋。

b．由于搭接焊縫或角焊局部過熱較嚴(yán)重，易引起腐蝕，因此在設(shè)計(jì)設(shè)備焊縫時(shí)，應(yīng)盡可能采用對(duì)接焊縫；不同厚度的鋼材焊接時(shí)，其厚度相差不能太大，否則容易產(chǎn)生局部應(yīng)力，導(dǎo)致腐蝕；設(shè)備與接管的焊接，從防腐蝕角度考慮，最好不采用角焊縫，而采用對(duì)接焊縫。

c.設(shè)備的死角，常常會(huì)造成液體停滯，形成濃度差，促進(jìn)腐蝕破壞；不均勻的污垢和沉淀也可能加速腐蝕。因此，在設(shè)計(jì)設(shè)備結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)當(dāng)盡量避免形成死角。本文檔共77頁；當(dāng)前第49頁；編輯于星期三\21點(diǎn)56分2003年11月11日星期二內(nèi)科大化學(xué)化工學(xué)院化工教研室第五節(jié)非金屬材料有機(jī)非金屬材料涂料工程塑料（PVC、CPVC、ABS）和玻璃鋼石墨無機(jī)非金屬材料化工陶瓷化工搪瓷本文檔共77頁；當(dāng)前第50頁；編輯于星期三\21點(diǎn)56分2003年11月11日星期二內(nèi)科大化學(xué)化工學(xué)院化工教研室非金屬材料具有優(yōu)良的耐腐蝕性能，原料來源豐富，品種多樣，適于因地制宜，就地取材，是一種有著廣闊發(fā)展前途的過程裝備材料。非金屬材料既可以用做單獨(dú)的結(jié)構(gòu)材料，又能用做金屬設(shè)備的保護(hù)村里、涂層，還可做設(shè)備的密封材料、保溫材料和耐火材料。應(yīng)用非金屬材料做化工設(shè)備，除要求有良好的耐腐蝕性外，還應(yīng)有足夠的強(qiáng)度，滲透性、孔隙及吸水性要小，熱穩(wěn)定性要好，加工制造容易，成本低以及來源豐富。本文檔共77頁；當(dāng)前第51頁；編輯于星期三\21點(diǎn)56分2003年11月11日星期二內(nèi)科大化學(xué)化工學(xué)院化工教研室5.1無機(jī)非金屬材料常用的有耐酸陶瓷、化工搪瓷和耐熱玻璃等。耐酸陶瓷的耐蝕性很高，除氫氟酸和強(qiáng)堿外，對(duì)所有介質(zhì)都耐蝕。但它強(qiáng)度小，性脆，不耐沖擊和驟冷驟熱的作用。常制成管、瓷磚、塔和泵的零件供貨?；ぬ麓?，具有良好的耐蝕性，機(jī)械性能和電絕緣性也好。它的導(dǎo)熱性差，熱膨脹系數(shù)大。一般搪瓷設(shè)備不能用火焰加熱，使用溫度在-30—270℃。目前我國已生產(chǎn)出成套搪瓷設(shè)備，如反應(yīng)釜、貯罐、泵、閥門、旋塞、換熱器和管件等。耐熱玻璃，常用的是硼玻璃和高鋁玻璃。它們有良好的耐腐蝕性和熱穩(wěn)定性。但性脆，不耐沖擊和振動(dòng)，溫度的驟冷驟熱也會(huì)使之破裂。目前化工上成功地用它作金屬設(shè)備的襯里和用玻璃鋼加強(qiáng)的玻璃管道，來彌補(bǔ)其不足。本文檔共77頁；當(dāng)前第52頁；編輯于星期三\21點(diǎn)56分2003年11月11日星期二內(nèi)科大化學(xué)化工學(xué)院化工教研室5.2有機(jī)非金屬材料化工上應(yīng)用的有機(jī)非金屬材料有天然的，如木材、生漆等，有人造的，如塑料和人造石墨。因天然材料受資源限制，所以目前廣泛應(yīng)用的是人工合成的工程塑料、合成橡膠及人造石墨?；ど蠎?yīng)用的工程塑料品種很多，主要有耐酸酚醛塑料、硬聚氯乙烯（PVC）、聚乙烯（PP）、聚丙烯（PE）、聚四氟乙烯（PTFE）和玻璃鋼等。酚醛塑料也叫法奧利特。它有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性。能耐大部分酸性介質(zhì)和有機(jī)溶劑的腐蝕。在氯堿、農(nóng)藥和染料工業(yè)中廣泛用來制作攪拌器，管件閥門和設(shè)備襯里，它的主要缺點(diǎn)是沖擊韌性差，易損壞。本文檔共77頁；當(dāng)前第53頁；編輯于星期三\21點(diǎn)56分2003年11月11日星期二內(nèi)科大化學(xué)化工學(xué)院化工教研室硬聚氯乙烯是在化工、石油部門應(yīng)用最廣泛的一種塑料。它的化學(xué)穩(wěn)定性極高，除強(qiáng)氧化劑、芳香族碳?xì)浠衔锖吞細(xì)浠衔锿饽苣痛蟛糠炙?、堿、鹽和有機(jī)溶劑的腐蝕。它的加工性能好，可切可焊，并有一定的強(qiáng)度。但是，它的導(dǎo)熱系數(shù)小，沖擊韌性低，耐熱性較差。使用溫度為-15—60℃。當(dāng)溫度在60—90℃時(shí)，其強(qiáng)度顯著下降，因此，其使用溫度一般控制在80℃以下。被廣泛地用于制作各種化工設(shè)備，如塔、貯槽、容器、尾氣煙囪、離心泵、通風(fēng)機(jī)、管道、管件和閥門等。聚乙烯塑料，它是乙烯的高分子聚合物。有優(yōu)良的電絕緣性、防水性和化學(xué)穩(wěn)定性。在室溫下，除硝本文檔共77頁；當(dāng)前第54頁；編輯于星期三\21點(diǎn)56分2003年11月11日星期二內(nèi)科大化學(xué)化工學(xué)院化工教研室酸以外，對(duì)各種酸、堿、鹽溶液均穩(wěn)定，對(duì)氫氟酸特別穩(wěn)定。聚乙烯可做管道、管件、閥門、泵等，也可以做設(shè)備村里，還可涂在金屬表面做防腐涂層。

5.2.4聚四氟乙烯，在耐腐、耐溫（200—250℃）、耐磨等機(jī)械性能方面是塑料中最好的一種，俗稱塑料王。它廣泛用于耐蝕密封圈、耐磨零件的制造。玻璃鋼又叫玻璃纖維增強(qiáng)塑料。它是一種新型的耐腐蝕材料，它用合成樹脂為粘結(jié)劑，以玻璃纖維為增強(qiáng)材料，按一定成型方法制成。玻璃鋼的耐腐蝕性能好，強(qiáng)度高，具有良好的工藝性能，在化工生產(chǎn)中應(yīng)用日益廣泛。目前應(yīng)用在化工防腐蝕方面的有：環(huán)氧玻璃鋼、酚醛玻璃鋼（耐酸性好）、呋喃玻璃鋼（耐腐蝕性好）、聚酯玻璃鋼（施工方便）等。本文檔共77頁；當(dāng)前第55頁；編輯于星期三\21點(diǎn)56分2003年11月11日星期二內(nèi)科大化學(xué)化工學(xué)院化工教研室人造石墨也叫樹脂浸漬不透性石墨，它具有較高的化學(xué)穩(wěn)定性和良好的導(dǎo)熱性，熱膨脹系數(shù)小，耐溫度高；不污染介質(zhì)，能保證產(chǎn)品純度；加工性能良好和相對(duì)密度小，并且具有良好的導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性。缺點(diǎn)是強(qiáng)度低脆性大?，F(xiàn)已制成各種類型的耐強(qiáng)腐蝕性的換熱器、管材、管件和用作機(jī)械密封中的密封環(huán)和壓力容器用的安全爆破片等。如氯堿生產(chǎn)中所應(yīng)用的換熱器和鹽酸合成爐等。合成橡膠，主要有丁睛橡膠、丁苯橡膠等。其耐腐蝕性很好，而且不會(huì)污染介質(zhì)，主要用于設(shè)備與管道的防腐襯里。本文檔共77頁；當(dāng)前第56頁；編輯于星期三\21點(diǎn)56分第六節(jié)管路連接件和閥門6.0化工設(shè)備管路的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)

標(biāo)準(zhǔn)化的意義從產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)和維修等諸多方面來看，標(biāo)準(zhǔn)化是組織現(xiàn)代化生產(chǎn)的重要手段。實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，有利于成批生產(chǎn)，縮短生產(chǎn)周期，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低成本，從而提高產(chǎn)品的競爭能力；實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，可以增加零部件的互換性，有利于設(shè)計(jì)、制造、安裝和維修、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。標(biāo)準(zhǔn)化為組織專業(yè)化生產(chǎn)提供了有利條件，有利于合理地利用國家資源，節(jié)省原材料，能夠有效地保障人民的安全與健康；采用國際性的標(biāo)準(zhǔn)化，可以消除貿(mào)易障礙，提高競爭能力。（例）中國有關(guān)部門已經(jīng)制定了一系列容器零部件的標(biāo)準(zhǔn)，如封頭、法蘭、支座、人孔、手孔和視鏡等。

2003年11月11日星期二內(nèi)科大化學(xué)化工學(xué)院化工教研室本文檔共77頁；當(dāng)前第57頁；編輯于星期三\21點(diǎn)56分容器及其零部件標(biāo)準(zhǔn)化的基本參數(shù)壓力容器的直徑和操作壓力由工藝條件確定。在進(jìn)行容器及其零部件的機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)，則應(yīng)盡量采用標(biāo)準(zhǔn)化系列。壓力容器及其零部件標(biāo)準(zhǔn)化的基本參數(shù)是公稱直徑DN和公稱壓力PN。A、※公稱直徑DN①對(duì)由鋼板卷制的筒體和成型封頭來說，公稱直徑是指它們的內(nèi)徑；②對(duì)管子來說，公稱直徑既不是它的內(nèi)徑，也不是外徑，而是小于管子外徑的一個(gè)數(shù)值。只要管子的公稱直徑一定，它的外徑也就確定了。而管子的內(nèi)徑則根據(jù)厚度的不同有多種尺寸，它們大都接近于管子的公稱直徑。2003年11月11日星期二內(nèi)科大化學(xué)化工學(xué)院化工教研室本文檔共77頁；當(dāng)前第58頁；編輯于星期三\21點(diǎn)56分③引入公稱直徑和公稱壓力的原因：由于鋼管或桶體在使用時(shí)往往需要和法蘭、管件及各類閥門相連接，這就要求這兩個(gè)零件必須具有可以相配合的表面。人們約定：凡是能實(shí)現(xiàn)連接的管子與法蘭、管子與管件、管子與閥門，就規(guī)定這兩個(gè)連接件具有相同的公稱直徑和公稱壓力。例如公稱直徑為200mm的管法蘭，指的是聯(lián)接公稱直徑為200mm管子用的管法蘭。公稱直徑是1000mm的壓力容器法蘭，指的是公稱直徑為1000mm容器筒體和封頭用的法蘭。B、公稱壓力PN在制定零部件標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，僅有公稱直徑這一個(gè)參數(shù)是不夠的。因?yàn)椋词故枪Q直徑相同的筒體、封頭或法蘭，只要它們的工作壓力不相同，它們的其他尺寸也就不會(huì)一樣。所以還需要將壓力容器和管子等零部件所承受的壓力，也分成若于個(gè)規(guī)定的壓力等級(jí)。這種規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)壓力等級(jí)就是公稱壓力。2003年11月11日星期二內(nèi)科大化學(xué)化工學(xué)院化工教研室本文檔共77頁；當(dāng)前第59頁；編輯于星期三\21點(diǎn)56分6.0.3管徑的選擇與壁厚的確定

A.影響管徑大小的因素

流體輸送管路的直徑根據(jù)流量和流速確定。

流量由工藝條件決定，流速由下表選擇，流速過大，管徑減少，但流體流過管道時(shí)的阻力增大，消耗的動(dòng)力增大，故操作費(fèi)用增加。反之，若流速選擇過小，雖然可以降低操作費(fèi)用，但管徑增大會(huì)使基建投資上升。

B.管徑的計(jì)算與選用

管子的內(nèi)徑：本文檔共77頁；當(dāng)前第60頁；編輯于星期三\21點(diǎn)56分C.管子壁厚的計(jì)算：當(dāng)管子輸送流體介質(zhì)時(shí)，通常管內(nèi)介質(zhì)有一定的壓力，故要求管壁有足夠的強(qiáng)度。管子計(jì)算厚度公式如下：其中：δ—管子計(jì)算厚度，mm；

pc----管子計(jì)算壓力，MPa；

[σ]---管子許用應(yīng)力，MPa；

φ----修正系數(shù)本文檔共77頁；當(dāng)前第61頁；編輯于星期三\21點(diǎn)56分6.1管路及其連接件直管（按用途、材質(zhì)、形狀、連接方式分類）管子按材質(zhì)可分為金屬管和非金屬管兩大類，在金屬管子中尤以鋼管使用最為廣泛，除特殊要求外，化工、石油化工、鋼鐵、電力等工業(yè)領(lǐng)域的壓力管道主要使用鋼管。鋼管可分為無縫鋼管和焊接鋼管兩大類，焊接鋼管（簡稱焊管）又分為直縫管和螺旋焊管。無縫鋼管按冶煉方式分為熱軋和冷拔兩種。規(guī)定鋼管長度6～12m，壁厚為熱軋2.5－－75mm，冷拔0.25—14mm（無縫管、有縫管見P151）非金屬管襯塑管（聚四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、橡膠）2003年11月11日星期二內(nèi)科大化學(xué)化工學(xué)院化工教研室本文檔共77頁；當(dāng)前第62頁；編輯于星期三\21點(diǎn)56分金屬管件在管系中改變走向、標(biāo)高或改變管徑以及由主管上引出支管等均需用管件。管件可用鋼板焊制、鋼管熱推制或液壓成形、鑄造或鍛制等方法制作。管件的種類管件有不同的分類方法，按管件的用途、使用目的分類如表本文檔共77頁；當(dāng)前第63頁；編輯于星期三\21點(diǎn)56分本文檔共77頁；當(dāng)前第64頁；編輯于星期三\21點(diǎn)56分管件連接處的形狀

管件的連接方式不同，其連接處形狀也不同。一般有對(duì)焊連接型、螺紋連接型、承插焊連接型以及法蘭連接型等四種，這也是常用的四種管道連接方式。在低壓管路中，流量計(jì)及蝶閥等有時(shí)也采用對(duì)夾式連接方式連接。A.對(duì)焊連接型國家標(biāo)準(zhǔn)GB12459－90《鋼制對(duì)焊無縫管件》規(guī)定了碳鋼、合金鋼和奧氏體不銹鋼制對(duì)焊無縫管件的尺寸、公差、技術(shù)條件、檢驗(yàn)和標(biāo)志。該標(biāo)準(zhǔn)適用于石油、化工、水電、冶金等部門的管道工程用對(duì)焊無縫管件。對(duì)焊連接型管件通常用在大于或等于DN40的管道上。廣泛地應(yīng)用于可燃物料的管道，也用于高的壓力-溫度等級(jí)的其他物料管道。對(duì)焊連接管件比其他連接形式可靠。價(jià)格便宜、沒有泄漏點(diǎn)。管件中的彎頭、三通、大小頭（異徑管）多用無縫鋼管熱推制或液壓成形，大管徑者用鋼板成型焊制。異徑管有同心異徑管和偏心異徑管之分。偏心異徑管可保持管底平或管頂平。本文檔共77頁；當(dāng)前第65頁；編輯于星期三\21點(diǎn)56分B.承插焊接型管件標(biāo)準(zhǔn)SHJ410—90《鍛鋼制承插焊管件》適用于石油化工企業(yè)管道用公稱直徑DN15-80的鍛鋼制承插焊管件。C.螺紋連接型管件螺紋連接型管件通常由鍛鋼、鑄鐵、可鍛鑄鐵、鑄鋼等制作。鑄鐵螺紋管件適用于低壓水、氣管道，鑄鋼螺紋管件做為高溫高壓管件，材質(zhì)為碳素鋼、鉬鋼、鉻鉬鋼等。管件的螺紋多為錐管螺紋，少數(shù)是圓柱型螺紋。D.法蘭型管件法蘭是管件的一種，主要用于管子與管件、閥門、設(shè)備的連接，為與容器法蘭相區(qū)別，有時(shí)也稱管法蘭。法蘭的種類很多，可根據(jù)法蘭與管子的連接方式、法蘭密封面形狀以及壓力一溫度等級(jí)進(jìn)行分類。不同連接方式的法蘭，可有相同或不同的密封面形狀；同一連接方式的法蘭亦可有相同或不同的密封面形狀；法蘭與管子連接的形式有對(duì)焊、平焊、螺紋、承插焊和翻邊活動(dòng)式（又稱活套法蘭）等五種。本文檔共77頁；當(dāng)前第66頁；編輯于星期三\21點(diǎn)56分2003年11月11日星期二內(nèi)科大化學(xué)化工學(xué)院化工教研室

翻邊活套法蘭一般與翻邊管接頭組合使用，管子與翻邊管接頭對(duì)焊連接，法蘭套在翻邊管接頭外。優(yōu)點(diǎn)是法蘭可旋轉(zhuǎn)，易于對(duì)準(zhǔn)螺釘孔，使用在大直徑管路上易于安裝，也可用于需頻繁拆卸的地方。使用這種法蘭時(shí)，管接頭材質(zhì)必須與管材一致，而法蘭材質(zhì)不一定與管材一致，因而對(duì)貴重材料管道可采用廉價(jià)材質(zhì)的法蘭與之配合，達(dá)到經(jīng)濟(jì)目的。這種法蘭承受內(nèi)壓的能力與平焊法蘭相同，比對(duì)焊法蘭差；疲勞壽命僅為對(duì)焊法蘭的10％，不能使用在交變應(yīng)力作用下的場(chǎng)合。本文檔共77頁；當(dāng)前第67頁；編輯于星期三\21點(diǎn)56分2003年11月11日星期二內(nèi)科大化學(xué)化工學(xué)院化工教研室6.2閥門閥門是煉油和石油化工等管道系統(tǒng)的重要組成部件，在生產(chǎn)過程中起著重要作用。其主要功能是：接通和截?cái)嘟橘|(zhì)；防止介質(zhì)倒流；調(diào)節(jié)介質(zhì)壓力、流量；分離、混合或分配介質(zhì)；防止介質(zhì)壓力超過規(guī)定數(shù)值，以保證管道或設(shè)備安全運(yùn)行等。閥門投資約占裝置配管費(fèi)用的40％—50％。選用閥門主要從裝置無故障操作和經(jīng)濟(jì)兩方面考慮。閥門的分類與選用原則閥門的各種分類如表本文檔共77頁；當(dāng)前第68頁；編輯于星期三\21點(diǎn)56分2003年11月11日星期二內(nèi)科大化學(xué)化工學(xué)院化工教研室閥門選用一般要考慮下述原則：

（1）輸送流體的性質(zhì)如流體為液體、氣體、蒸汽、漿液、懸浮液、粘稠液等；流體是否帶有固體顆粒、粉塵、化學(xué)物質(zhì)等；（2）閥門的功能選用時(shí)應(yīng)考慮每種閥門都有它的特性和適用場(chǎng)合；（3）閥門的尺寸根據(jù)流量和允許壓降確定，一般與工藝管道尺寸一致；（4）阻力損失根據(jù)閥門功能和阻力綜合考慮閥門型式和結(jié)構(gòu)；（5）溫度和壓力根據(jù)工作溫度和壓力決定閥門的材質(zhì)和壓力等級(jí)；（6）閥門的材質(zhì)根據(jù)壓力、溫度等級(jí)和流體特性選擇閥門的材質(zhì)，閥體、壓蓋、閥瓣、閥座等可能是由好幾種不同材質(zhì)制造的，以獲得經(jīng)濟(jì)、耐用的最佳效果。需要耐腐蝕時(shí)既可采用不銹鋼等材料制作閥門，也可采用防腐材料襯里。本文檔共77頁；當(dāng)前第69頁；編輯于星期三\21點(diǎn)56分2003年11月12日星期三內(nèi)科大化學(xué)化工學(xué)院化工教研室常用閥門結(jié)構(gòu)特征及其應(yīng)用A.閘閥閘閥是指啟閉體（閘板）由閥桿帶動(dòng)沿閥座密封面作升降運(yùn)動(dòng)的閥門?？山油ɑ蚪?cái)嗔黧w的通道。閘閥流動(dòng)阻力小，啟閉省力，廣泛用于各種介質(zhì)管道的啟閉。當(dāng)閘閥部分開啟時(shí)，在閘板背面產(chǎn)生渦流，易引起閘板的侵蝕和振動(dòng)，也易損壞閥座的密封面，修理困難。因此，閘閥一般不作節(jié)流用。

閘閥由閥體、閥蓋、閘板、閥桿、手輪等零件組成，如圖所示。閘閥的應(yīng)用范圍：灰鑄鐵和球墨鑄鐵閘閥PN0.1—4.0MPa，DN50—1800mm，法蘭連接；鋼制閘閥PN1.6—4.2MPa，DN25—600mm，法蘭和對(duì)焊連接。本文檔共77頁；當(dāng)前第70頁；編輯于星期三\21點(diǎn)56分2003年11月11日星期二內(nèi)科大化學(xué)化工學(xué)院化工教研室B.截止閥、節(jié)流閥

截止閥和節(jié)流閥都是向下閉合式閥門，啟閉件（閥瓣）由閥桿帶動(dòng)、沿閥座（密封面）軸線作升降運(yùn)動(dòng)的閥門。截止閥與節(jié)流閥結(jié)構(gòu)基本相同，只是閥瓣形狀不同。截止閥的閥瓣為盤形閥瓣；節(jié)流閥的閥瓣多為圓錐流線型，特別適用于節(jié)流，用以調(diào)節(jié)流量或壓力。

截止