(用)《化工设备基础》第一章教案(王绍良编第二版)(4)

2019-04-23 13:41

(1)化学腐蚀的特点:腐蚀过程中无电流产生,且温度越高,腐蚀介质浓度越大,腐蚀速度越快。

2、电化学腐蚀:是指金属与电解质溶液产生电化学作用引起的腐蚀。(金属在酸、碱、盐溶

液、土壤、海水中的腐蚀属于电化学腐蚀)

(1)电化学腐蚀的特点:腐蚀过程中有电流的产生。 三、防腐的措施(P20) 1、隔离腐蚀介质(P20) 2、电化学保护:(P21) ①阴极保护法(多用) ②阳极保护法 3、缓蚀剂保护:(多用于酸洗操作和循环冷却水的水质处理中)。 ①阳极型缓蚀剂 ②阴极型缓蚀剂 ③混合型缓蚀剂 六、课堂练习:

1、何谓钢的热处理?

2、钢的普通热处理包括哪几种?表面热处理有哪几种? 3、何谓钢的调质处理?

4、何谓材料的力学(机械)性能?包括那些?

何谓材料的强度、刚度、塑性、韧性、硬度和疲劳及其数量指标是? 5说明下列钢牌号的名称、各项的含义?

Q235A Q235AF Q275 Q295E Q345C 、 Q420B 、 20 Cr Mn Ti 40 Mn B、 00 Cr18 Ni11、 0 Cr18 Ni 10、3Cr13、G Cr15 Si Mn 滚动轴承钢

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wcr=18 ×1/10=18﹪ 含铬wcr=15×1/10=1.5﹪ 3Cr18 Mn 12 Si 2 N (抗氧化钢) 1Cr18 Ni9 Ti 、25、45、60、65、70 七、课堂总结 1、钢的分类:

非合金钢(碳钢)—含碳量C<2.11﹪的铁碳合金。 1、(普通)碳素结构钢1)、钢牌号的表示方法:

Q(屈服极限的字母)+屈服极限的数值(单位MPa)+质量等级符号+脱氧方法符号

Q 195、Q215、Q235、Q255、Q275(次钢号不分质量等级) 2、优质碳素结构钢: 1)、钢牌号的表示方法:

以钢中平均含碳量质量分数的万分数(两位数)表示。 3、低合金钢高强度结构钢的牌号:Q295 、Q345(最常用)、Q390 、Q420、Q460 ; 4、合金钢的种类:合金渗碳钢、合金调质钢、滚动轴承钢、不锈钢、耐热钢等。 (1)合金钢牌号的表示方法:

含碳量数字 +合金元素符号 +合金元素含量数字 ↓ ↓

含碳量数字为两位数时:表示平 ) 数字表示含合金元素平均 均含碳质量分数的万分数,为一位数) 质量分数的百分数,当合 时表示平均含碳质量分数的千分数。) 金元素平均质量分数<1.5﹪ 时不标数字。 (2)铬镍不锈钢(奥氏体不锈钢)的牌号:

0 Cr19Ni9 1Cr19Ni9 1Cr18Ni9 Ti、 00 Cr18 Ni11、 0 Cr18 Ni 10 等 0—表示平均含碳量 0.03﹪< wc≤0.08﹪;(低碳) 00—表示平均含碳量wc ≤0.03﹪;(微碳)

4、选材的基本原则:(P18- P19)

八、作业

P22思考题:1-10(答案P11)、1-11 (答案P12) 、 1-12(答案P12) 、1-13(答案P12)、1-14、1-17(答案P18- P19)、 1-19(答案P20-P21)

《第一章内容汇总》

1、化工生产对化工设备的基本要求 (一)安全性能的要求 1)、化工设备用材具有足够的强度 2)、化工设备用材具有良好的韧性 3)、具有足够的刚度和抗失稳能力 4)、具有良好的抗腐蚀性 5)、具有可靠的密封性 (二)工艺性能要求 1)、达到工艺指标 2)、生产效率高、消耗低 (三)使用性能要求(p3) 1)、结构合理、制造简单 2)、运输与安装方便 3)、操作、控制、维护简便 ; (四)经济性能要求

尽量减少化工设备的基建投资和日常维护、操作费用,安全运行,获得较好的经济效益。 2、 化工容器结构的基本结构(看P4图1-1) 3、化工容器与设备的分类(看P4-P5) 4、按承压方式分类:(1)、(内压容器 - P内>P外) (2)、(外压容器P外> P内)。 5、内压容器—按设计压力(P)不同分类为:

低压容器(代号L) 0﹒1mPa ≤ P < 1.6 mPa (表 压值) 中压容器(代号M) 1﹒6 MPa ≤ P <10 m Pa 高压容器(代号H) 10 mPa ≤ P < 100 mPa

超高压容器(代号U)P≥100 mPa; 6、按容器的相对壁厚分类:

(1)薄壁容器:D0/Di≤1.2 或δn /Di≤0.1 ; (2)厚壁容器:D0/Di>1.2 或δn /Di>0.1 ;

7、力学性能(即机械性能)~ 指材料在外力的作用下所表现出来的性能。(包括:强度、刚度、硬度、

塑性、韧性、疲劳等)

1)、强度~ 反映材料在外力的作用下抵抗破坏的能力。(破坏的两种情况指:a发生较大的塑性变形;

b发生断裂破坏。)

A、反映材料强度的数量指标有:

(1)屈服点бS(2)强度极限бb

脆性材料铸铁的强度指标有抗拉强度бbL 和抗压强度бbY

2)刚度-反映材料在外力作用下抵抗(弹性变形)变形的能力。

3)、塑性~反映材料在外力作用下发生塑性变形而不破坏的能力。 (1)衡量材料塑性的指标有:(延伸率或称伸长率δ 与 断面收缩率Ψ)

δ≥5%的材料称为塑性材料;δ<5%的称为脆性材料;

4)、硬度-反映金属抵抗比它更硬物体压入其表面的能力。 (1)、常用的硬度试验指标有:布氏硬度HB和洛氏硬度HR a)、HB-布氏硬度:

HBS—实验时用钢球压头 HBW—实验时用硬质合金球 b)、洛氏硬:HRA 、HRB、HRC ;(常用HRC);(用锥形金刚石压头做测试) (A、B、C指洛氏硬度的标度)

HRA—用于度量极硬材料表面承压能力(如硬质合金、表面淬硬层、渗碳层) HRB—用于度量较软材料的表面承压能力(如有色金属,退火、正火钢等)

HRC—用于度量很硬材料的表面承压能力(如淬火钢、调质钢等,多用于钢件热处理的检查) 5)、冲击韧性—指材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力。

※冲击韧性指标—为冲击韧度A kV ; A kV的单位: J/cm ;

※①脆性转变温度—材料的冲击韧性随温度的下降而减少,当低于某一温度时冲击韧性发生剧降,这时材料呈脆性,该温度称为——。

※②交变载荷—机械零件(如轴、齿轮、弹簧等)经常受到大小不同和方向变化的载荷作用,这种载荷称

为—。

(载荷的大小和方向随时间的变化而变化,这种载荷称为交变载荷) 6)、疲劳 —机械零件(指材料)在交变载荷的的作用下,当引起的交变应力б交<бb , 甚至б交<бe弹性极限的情况下,经一定循环次数后,并无明显的外观变形却突然发生断 裂的现象称为材料的疲劳。

3

8、低压容器(毒性程度为极度和高度介质且PV≥0.2 MPa.M),为Ⅲ类 ;

3

9、低压容器(毒性程度为极度和高度介质且PV≥0.2 MPa.M),为Ⅱ类 ;

10、GB150-1998《钢制压力容器》它是以弹性失效(内压容器)和失稳失效(外压容器)为设计准则,采

用最大主应力理论(即第一强度理论也即最大拉应力理论)。 ①适宜设计压力P:0.1MPa ≤ P≤35 MPa,真空度≥0.02 MPa

②适宜设计温度t:根据材料的使用温度确定,可以从-196℃至钢材的蠕变限用温度 11、JB4732 -1995《钢制压力容器—分析设计标准》

①适宜设计压力0.1MPa ≤ P≤100 MPa , 真空度≥0.02 MPa ;

②低于以钢材蠕变控制其许用应力强度的相应温度,最高不超过475℃ ; 12、按安全技术管理分类法将压力容器划分为三类的依据是什么?

答:是①容器的P.V、②材料的抗拉强度бb L、③压力容器品种(即压力容器的作用)、 ④介质危害的程度;

13、热处理—指将钢在固态下加热到给定的温度,经过保温,然后按选定的冷却速度冷却,以改变其内部

组织结构,从而获得所需的性能的一种工艺,称— 14、热处理的分类: 1)、普通热处理:(包括:退火、正火、淬火、回火等) 2)、表面热处理:(①表面淬火、②化学热处理(包括:渗碳、渗氮(氮化)、碳氮共渗(氰化)、渗金属等)

3)、 按零件生产工艺,热处理又可分类为: (1)、预先热处理;(2)、最终热处理; 4)、、回火:是将淬火后的钢件加热到适当温度,保温一定时间,出炉空冷至室温的工艺。 (1)、低温回火:回火温度范围150℃- 250℃; (2)中温回火:回火温度范围350℃- 500℃; (3)、高温回火:500℃- 650℃;

2

5)调质处理 — 淬火+高温回火的热处理工艺 ; 15、(普通)碳素结构钢: 1)、钢牌号的表示方法:

Q(屈服极限的字母)+屈服极限的数值(单位MPa)+质量等级符号+脱氧方法符号 质量等级有:A级(最低级)、B、C、D级(最高级) 脱氧方法符号 :F(沸腾钢)、b(半镇静刚)、Z(镇静钢,Z一般省略不标)、TZ(特镇静钢) 例:Q235A —碳素结构钢,屈服极限为бS=235MPa ,A级质量,镇静钢, 2)、普通)碳素结构钢的牌号有:

Q 195、Q215、Q235、Q255、Q275(次钢号不分质量等级)(五种) 例:(Q235 AF)

16、优质碳素结构钢的牌号有:

10、15、20、25、 30 、35、 40、 45、50、55、60、65、70、75、80、85; 按含碳量不同可分为三类:※

(1)低碳钢(05、08)10、15、20、25、— 含碳量wc≤0.25﹪;

如:(05 F、08F、10F、15F、20F)05、08、

(2)中碳钢30、35、40、45、50、55、60含碳量 0.30﹪≤wc≤0.60﹪; (3)高碳钢65、70、75、80、85—含碳量wc≥0.65﹪;

(4)专业用优质碳素结构钢: 20R _压力容器用钢—平均含碳质量分数wc=0.20﹪; 20G (钢管) 20g(钢板) ——锅炉用钢; 16Q(16q) _桥梁用钢

2C 、3C、4 C、5 C 等 —船舶用钢。 17、低合金钢:

低合金—指钢中合金元素总质量分数wMe≤5﹪

(1)、低合金高强度结构钢的牌号:Q295 、Q345(最常用)、Q390 、Q420、Q460 ; (a)、Q295(质量等级有A、B级); (b)、( Q345、Q390与Q420)都有(A、 B、 C 、D、 E级); (c)Q460(C 、D、 E级)。 18、合金钢 1)、合金钢牌号的表示方法:

含碳量数字 +合金元素符号 +合金元素含量数字 ↓ ↓

含碳量数字为两位数时:表示平 ) 数字表示含合金元素平均 均含碳质量分数的万分数,为一位数) 质量分数的百分数,当合 时表示平均含碳质量分数的千分数。) 金元素平均质量分数<1.5﹪ 时不标数字。 ①40Cr ——(合金调质钢-中碳)

4

平均含碳wc=40×1/10=0.40﹪; 平均含铬wcr <1.5﹪

②1 Cr 18 Ni9 Ti (属高合金钢→铬镍不锈钢→18 - 8型钢,又叫奥氏体不锈钢

3

1---表示平均含碳wc =1×1/10=0.1﹪ ;

2

Cr 18---表示平均含铬wcr=18×1/10=18﹪ ;等。

2

Ni9---表示平均含镍wNi=9×1/10=9﹪ ; Ti---表示平均含钛wTi <1.5﹪ ;

19、合金钢的种类:合金渗碳钢、合金调质钢、滚动轴承钢、不锈钢、耐热钢等。 1)渗碳钢 (包括碳素渗碳钢和合金渗碳钢两类 ) ----含 低碳 (2)碳素渗碳钢的牌号:15(渗碳)、20(渗碳)等

(3)合金渗碳钢的牌号:20 Cr 、 20 Cr Mn Ti(应用最广泛)、20 Mn V B等

2)、调质钢 (包括碳素调质钢和合金调质钢 两类)--含中碳 (1)(2)碳素调质钢的牌号:40(调质)、45(调质)、50(调质)---价廉 (2)合金调质钢的牌号:40 Cr 35 Si Mn、35 Cr Mo、40 Mn B等 3)、滚动轴承钢(P14)

①、滚动轴承钢牌号的表示 ※:

字母G(滚字的汉语拼音字首)+ Cr元素符号+含铬质量分数的千分数+其他合金元素符号,碳的含量不标出。(含碳wc≥1.0﹪)

3

例:G Cr15 ——表示含wcr=15×1/10=1.5﹪ , G —表示滚动轴承用钢。 ②、滚动轴承钢牌号有:

G Cr9、 G Cr15、 G Cr15 Si Mn 等 。在大气、润滑剂中耐腐蚀 4)、不锈钢 (P14下- P15)

不锈钢—只能够抵抗空气、蒸汽和水等弱腐蚀性介质腐蚀的钢,称为—。 耐酸钢—能抵抗酸、碱、盐等强腐蚀性介质腐蚀的钢,称为—。 (日常习惯上把不锈钢和耐酸钢不锈钢)

(1)不锈钢按化学成分分类:铬不锈钢、铬镍不锈钢 ①铬不锈钢的牌号:

1 Cr13、2 Cr13、3Cr13、4Cr13、1 Cr17、7 Cr17属铁素体 )8 Cr17等

3

※提问:各钢号含碳、含铬量是?1 Cr17—含碳wc=1×1/10=0.1﹪,含

2

②铬镍不锈钢(奥氏体不锈钢)的牌号: wcr=17×1/10= 17﹪;

0 Cr19Ni9、 1Cr19Ni9 、 1Cr18Ni9 Ti 、 00 Cr18 Ni11 、 0 Cr18 Ni 10 等 0—表示平均含碳量 0.03﹪< wc≤0.08﹪;(低碳) 00—表示平均含碳量wc ≤0.03﹪;(微碳) 5)、耐热钢: (分两类为:抗氧化钢、热强钢)

①、抗氧化钢常用牌号:0 Cr19Ni9、 3Cr18 Mn 12 Si 2 N 等 ②热强钢牌号:1 Cr13、1Cr18Ni9 Ti、1 Cr5 Mo、1 Cr11 Mo V 等 20、铸铁的分类:

按石墨形态不同铸铁分类为:灰口铸铁(HT)、球墨铸铁(QT)、 可锻铸铁(KT)、 蠕墨铸铁(RuT) (1)灰口铸铁(HT): ( 石墨形态—为片状) ① 牌号有:HT150、HT200、HT250

②牌号的表示:HT (灰铁两字汉语拼音字首)+ 数字(最低抗拉强度值MPa) 例:HT150——灰口铸铁,бbLmin=150MPa (试件的直径d=30㎜) (2)、球墨铸铁(QT): (石墨形态—为球状) ①牌号有:QT400 —18、QT400—15、QT450—10

QT500—07、QT600—03、QT700—02、QT800—02、QT900—02

②牌号表示法:

QT(球铁两字汉语拼音字首)+数字(бbLmin最低抗拉强度值MPa)+ 数字(δmin最低延伸率值) 例:QT600—03 球墨铸铁,бbLmin=600MPa,δmin=3﹪;

(3)可锻铸铁(KT) (石墨形态—为团絮状,看图1-2c) 例1:黑心可锻铸铁(铁素体)— KTH300 - 06

бbLmin=300MPa,δmin=6﹪;

例2 :珠光体可锻铸铁—KTZ450-06 —бbLmin=450 MPa,δmin=6﹪; (4)、蠕墨铸铁(RuT) (石墨形态蠕虫状) 例:RuT340 —бbLmin=340 MPa 5)、特殊性能铸铁:

①耐磨铸铁(包括:抗磨铸铁、低合金白口铸铁、普通白口铸铁、中锰球墨铸铁、冷硬铸铁)②减摩铸


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