化工设备腐蚀.pptx

第1章 化工设备材料及其选择一、化工设备概述二、材料的机械性能三、材料的物理化学性能四、金属材料的分类与牌号五、碳钢与铸铁六、特种钢、有色金属与非金属七、化工设备防腐及防腐措施八、化工设备选材的原则一、化工设备概述1. 设备的分类按压力分类:外压容器低压容器(L) 0.1≤ P1.6MPa容器中压容器(M) 1.6≤ P10MPa内压容器高压容器(H) 10≤ P100MPa超高压容器(U) P≥ 100MPa按温度分类:高温容器：高温容器指在壁温达到材料蠕变温度下工作的容器。对碳素钢或低合金钢容器，温度超过420℃，合金钢超过450℃，奥氏体不锈钢超过550℃。常温容器：-20 ℃—200 ℃容器中温容器：温度介于高温与常温之间的容器浅冷容器： -40 ℃ ≤t ≤ -20 ℃低温容器深冷容器： t -40 ℃2. 设备选材的基本要求有足够的力学性能；具有良好的加工性能；具有良好的耐腐蚀性能；经济合算；其它各种性能符合设计要求。基本概念应力（Stress） σ 应力定义为“单位面积上所承受的力”。 按照载荷（Load）作用的形式不同，应力又可以分为拉伸压缩应力、弯曲应力和扭转应力。 当材料在外力作用下不能产生位移时，它的几何形状和尺寸将发生变化，这种形变称为应变ε（Strain）。 二、材料的机械性能应力σ应力定义为“单位面积上所承受的力”。 强度：屈服点抗拉强度蠕变强度持久强度疲劳强度塑性：机械性能冷弯性能延伸率断面收缩率硬度：布氏硬度洛氏硬度维氏硬度韧性冲击韧性按照载荷（Load）作用的形式不同，应力又可以分为拉伸压缩应力、弯曲应力和扭转应力。 屈服点 完全断裂 塑性形变阶段 弹性形变阶段 1. 强度定义：在外力作用下抵抗变形和断裂的能力σ 韧性断裂 脆性断裂 ε 材料的应力应变曲线 1.1 屈服点在外力不再增加，仍发生明显塑性变形，这个现象称为材料达到了屈服点；屈服点：开始出现屈服现象时相对应的应力，MPa；金属或合金一般很少有明显的屈服现象，而高分子材料一般具有明显的屈服现象；条件屈服点：发生0.2%残余伸长时的应力；在教材P302-308可以查到常用金属材料的屈服点数据。影响屈服点大小的因素内在因素外在因素结合键组织结构原子本性温度：温度升高，屈服点下降应变速率：应变速率升高，屈服点升高应力状态1.2 抗拉强度材料发生断裂时所能达到的最大应力值（抗压、抗弯、抗剪）；屈强比 ：反映了材料塑性贮备的一个指标 由于一般 ，屈强比一般小于1， 屈强比越大，屈服点与抗拉强度愈接近，塑性储备越小，这时有可能发生脆性断裂；这类材料如木棒； 屈强比越小，屈服点愈小于抗拉强度，这时塑性储备愈大，但材料的强度往往得不到充分的发挥；这类材料如竹条。 因此，在工程上希望所选用的材料具有合适的屈强比。1.3 蠕变强度蠕变：在一定应力下，应变随时间而增加的现象；发生蠕变现象往往需要很长的时间，如古罗马教堂的玻璃。蠕变强度：材料抵抗蠕变现象发生的能力； 有两种表达蠕变强度的方法：达到某一蠕变速度的应力值；达到某一总变形的应力值；dδ cbaτooa段：材料在温度t下承受拉应力时所产生的起始伸长率（不计入蠕变）；ab段：减速蠕变阶段；bc段：恒速蠕变阶段 ；cd段：加速蠕变阶段 ；对于高聚物，蠕变有非常经典而完整的数学模型，可参考《高分子物理》。1.4 持久强度在给定温度下，促使材料经过一定时间发生断裂的应力叫做持久强度；在化工容器用钢中，设备的设计寿命一般为十万小时；持久强度是一定温度和一定应力下材料抵抗断裂的能力。在相同的条件下，能支持的时间越久，则该材料抵抗断裂的能力也越大。1.5 疲劳强度很多构件经常受到大小及方向变化的交变载荷，这种交变载荷使金属材料在应力还远低于屈服点时就发生断裂，这种现象称为“疲劳”。金属在无数次交变载荷作用下，而不致引起断裂的最大应力，称为“疲劳极限”；实际上不可能进行无数次试验，一般以106~108次 循环试验作为疲劳强度；影响金属疲劳强度的因素主要有：合金成分、表面状态、组织结构、夹杂物的多少与分布状况、应力集中情况。2. 塑性定义：在外力作用下产生塑性变形而不被破坏的能力2.1 延伸率δ 试样受力拉断后，总伸长的长度与原始长度之比的百分率延伸率愈大，材料的塑性愈好；由于试样的总伸长为均匀伸长与局部缩颈伸长，故延伸率与试样尺寸有关。2.2 断面收缩率ψ 试样受力拉断后，断面缩小的面积与原始截面面积之比的百分率断面收缩率愈大，塑性愈好；由于断面收缩率与材料尺寸无关，故它能更加可靠地反映出材料塑性的变化。延伸率与断面收缩率的关系若只有均匀伸长：由于变形前后总体积保持不变：或若发生缩颈，延伸率与断面收缩率之间难以确定明确的数学关系。2.3 冷弯性