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化工设备常用材料.pptx

化工设备常用材料

艾尔小茜茜
2018-05-06 0人钱柜777手机版登陆 0 0 0 暂无简介 举报

简介:本文档为《化工设备常用材料pptx》,可适用于项目管理领域

主讲任会松化工设备常用材料了解化工设备常用材料了解热处理工艺了解化工设备材料的腐蚀及防腐措施了解化工设备材料选用学习向导决定压力容器安全性的内在因素是结构和材料性能外在因素是载荷、时间和环境条件。材料是构成设备的物质基础合理选材是压力容器设计的任务之一而对大家来说了解化工设备常用材料对自己的工作及顺利生产也有相当帮助辅助自己更好的工作。化工设备常用材料一、钢材分类钢材的形状包括板、管、棒、锻件、铸件等。压力容器本体主要采用板材、管材和锻件其紧固件采用棒材。钢板主要用途:壳体、封头、板状构件等加工要求:下料、卷板、冲压、焊接、热处理性能要求:较高的强度、良好的塑性、韧性、冷弯性能和焊接性能GB低温压力容器用低合金钢钢板GB压力容器用钢板压力容器常用钢材钢管主要用途:接管、换热管等主要类型:无缝钢管、直缝钢管和螺旋焊缝钢管加工要求:下料、焊接、热处理性能要求:较高的强度、良好的塑性、韧性、焊接性能锻件主要用途:高压容器的平盖、端部法兰与长颈对焊法兰等分级:Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四个级别。级别越高要求检验项目越多越严格价格越高。压力容器常用钢材二、钢材类型按化学成分分类:碳素钢、低合金钢、高合金钢()碳素钢含碳量小于%的铁碳合金含有少量的硫、磷、硅、氧、氮等元素。压力容器用钢优质碳素结构钢:QB、QC钢板、钢钢管、钢锻件。压力容器专用钢板:R(R表示压力容器专用钢板)压力容器常用钢材R的特点和应用场合:强度低塑性和可焊性较好价格低廉常用于常压或中、低压容器也做垫板、支座等零部件材料。()低合金钢特点及优点是一种低碳低合金钢合金元素含量较少(总量一般不超过)具有优良的综合力学性能其强度、韧性、耐腐蚀性、低温和高温性能等均优于相同含碳量的碳素钢。采用低合金钢不仅可以减薄容器的壁厚减轻重量节约钢材而且能解决大型压力容器在制造、检验、运输、安装中因壁厚太厚所带来的各种困难。压力容器常用钢材压力容器常用低合金钢钢板:MnR、CrMoR、MnDR、MnNiDR、MnNiDRMnCrMoNbR、MnCrMoNbDR钢管:Mn、MnD(D表示低温用钢)锻件:Mn、MnMo、MnD、MnNiD、CrMo。应用介绍MnR屈服点为MPa级的压力容器专用钢板是我国压力容器行业使用量最大的钢板具有良好的综合力学性能、制造工艺性能主要用于制造中低压压力容器和多层高压容器压力容器常用钢材MnDR、MnNiDR、MnNiDR低温压力容器用钢工作在℃及更低温度的压力容器专用钢板MnDR:可用于℃的钢种液氨储罐等设备MnNiDR:提高了低温韧性℃级低温球形容器MnNiDR:℃级低温压力容器用钢用于制造液丙烯(℃)、液硫化氢(℃)等设备CrMoR低合金珠光体热强钢中温抗氢钢板用于制造壁温不超过℃的压力容器压力容器常用钢材MnMo、MnNiD、CrMo锻件MnMo:良好的热加工和焊接工艺性能常制造使用温度为~℃的重要大中型锻件MnNiD:良好的低温韧性常制造使用温度为~℃的低温容器CrMo:较高的热强性、抗氧化性和良好的焊接性能常制造高温(~℃)、高压(~MPa)、临氢压力容器()高合金钢压力容器中采用的低碳或超低碳高合金钢大多是耐腐蚀、耐高温钢铬钢、铬镍钢、铬镍钼钢压力容器常用钢材铬钢:Cr是常用的铁素体不锈钢有较高的强度、塑性、韧性和良好的切削加工性能在室温的稀硝酸以及弱有机酸中有一定的耐腐蚀性但不耐硫酸、盐酸、热磷酸等介质的腐蚀铬镍钼钢:CrNiMoSi是奥氏体铁素体双相不锈钢耐应力腐蚀、小孔腐蚀的性能良好适用于制造介质中含氯离子的设备。压力容器常用钢材铬镍钢CrNi、CrNiTi、CrNi这三种钢均属于奥氏体不锈钢。CrNi:在固溶态具有良好的塑性、韧性、冷加工性在氧化性酸和大气、水、蒸汽等介质中耐腐蚀性亦佳但长期在水及蒸汽中工作时CrNi有晶间腐蚀倾向并且在氯化物溶液中易发生应力腐蚀开裂。CrNiTi:具有较高的抗晶间腐蚀能力可在℃~℃温度范围内长期使用。CrNi:为超低碳不锈钢具有更好的耐蚀性。压力容器常用钢材复合板基层:与介质不接触主要起承载作用通常为碳素钢和低合金钢。复层:与介质直接接触要求与介质有良好的相容性通常为不锈钢、钛等耐腐蚀材料其厚度一般为基层厚度的~。复合板应用特点:用复合板制造耐腐蚀压力容器可大量节省昂贵的耐腐蚀材料从而降低压力容器的制造成本。复合板的焊接比一般钢板复杂焊接接头往往是耐腐蚀的薄弱环节因此壁厚较薄、直径小的压力容器最好不用复合板。压力容器常用钢材焊接材料压力容器零部件间焊接还需要焊条、焊丝、焊剂、电极和衬垫等焊接材料。一般应根据待连接件的化学成分、力学性能、焊接性能结合压力容器的结构特点和使用条件综合考虑选用焊接材料必要时还应通过试验确定。压力容器用钢的焊接材料可参阅有关标准。压力容器常用钢材一、有色金属有色金属在退火状态下塑性好综合指标均衡且性能稳定所以一般都在退火状态下使用选用时应注意选择同类有色金属的合适牌号。中国《固定式压力容器安全技术监察规程》中的有色金属主要由以下几种。()铜与铜合金纯铜与黄铜的设计温度不高于℃。纯铜的导热率是压力容器用各种金属材料中最高的。在没有氧存在的情况下铜在许多非氧化性酸中都是比较耐腐蚀的。但铜最有价值的性能是在低温下保持较高的塑性及冲击韧性是制造深冷设备的良好材料。有色金属和非金属()铝及铝合金铝很轻(密度约为钢的三分之一)耐浓硝酸、醋酸、碳酸、氢铵、尿素等不耐碱在低温下具有良好的塑性和韧性使用温度范围为~℃有良好的成型和焊接性能。可用来制作压力较低的贮罐、塔、热交换器防止污染产品的设备及深冷设备。()镍及镍合金高强度和塑性好的延伸性和可锻性。好的耐腐蚀性用于制造处理碱介质的化工设备。牌号为NCu的蒙乃尔耐蚀合金应用最广。蒙乃尔合金能在℃时保持高的力学性能能在℃以下抗氧化在非氧化性酸、盐和有机溶液中比纯镍、纯铜更具耐蚀性。有色金属和非金属()钛及钛合金钛的密度小(gcm)、强度高、耐腐蚀性好、熔点高。工业纯钛牌号有TA、TA、TA(编号愈大、杂质含量愈多)。纯钛加工性能良好有良好的耐蚀性。钛也是很好的耐热材料。在钛中添加锰、铝或铬钼等元素可获得性能优良的钛合金。在介质腐蚀性强寿命长的设备中应用可获到较好的综合经济效果。有色金属和非金属二、非金属材料有色金属和非金属有色金属和非金属有色金属和非金属有色金属和非金属有色金属和非金属金属热处理:是将金属工件放在一定的介质中加热到适宜的温度并在此温度中保持一定时间后又以不同速度冷却的一种工艺。金属热处理的意义:是通过改变工件内部的显微组织或改变工件表面的化学成分赋予或改善工件的使用性能。其特点是改善工件的内在质量而这一般不是肉眼所能看到的。金属热处理过程:包括加热、保温、冷却三个过程有时只有加热和冷却两个过程。金属加热时工件暴露在空气中常常发生氧化、脱碳因而金属通常应在可控气氛或保护气氛中、熔融盐中和真空中加热。加热温度是热处理工艺的重要工艺参数之一。冷却是热处理工艺过程中不可缺少的步骤冷却方法因工艺不同而不同主要是控制冷却速度。一般退火的冷却速度最慢正火的冷却速度较快淬火的冷却速度更快。热处理热处理热处理普通(整体)热处理表面热处理退火正火淬火回火表面淬火表面化学热处理感应加热表面淬火火焰加热表面淬火激光加热表面淬火等渗碳渗氮碳氮共渗渗金属等热处理()退火操作方法:将钢件加热到Ac以上~度或Ac以上~度或Ac以下的温度(可以查阅有关资料)后一般随炉温缓慢冷却。目的:降低硬度提高塑性改善切削加工与压力加工性能细化晶粒改善力学性能为下一步工序做准备消除冷、热加工所产生的内应力。应用要点:适用于合金结构钢、碳素工具钢、合金工具钢、高速钢的锻件、焊接件以及供应状态不合格的原材料一般在毛坯状态进行退火。热处理()正火操作方法:将钢件加热到Ac(亚共析钢)或Accm(过共析钢)以上~度保温后以稍大于退火的冷却速度冷却。目的:降低硬度提高塑性改善切削加工与压力加工性能细化晶粒改善力学性能为下一步工序做准备消除冷、热加工所产生的内应力。应用要点:正火通常作为锻件、焊接件以及渗碳零件的预先热处理工序。对于性能要求不高的低碳的和中碳的碳素结构钢及低合金钢件也可作为最后热处理。对于一般中、高合金钢空冷可导致完全或局部淬火因此不能作为最后热处理工序。热处理()淬火操作方法:将钢件加热到相变温度Ac或Ac以上保温一段时间然后在水、硝盐、油、或空气中快速冷却。目的:淬火一般是为了得到高硬度的马氏体组织有时对某些高合金钢(如不锈钢、耐磨钢)淬火时则是为了得到单一均匀的奥氏体组织以提高耐磨性和耐蚀性。应用要点:一般用于含碳量大于百分之零点三的碳钢和合金钢淬火能充分发挥钢的强度和耐磨性潜力但同时会造成很大的内应力降低钢的塑性和冲击韧度故要进行回火以得到较好的综合力学性能。热处理()回火操作方法:将淬火后的钢件重新加热到Ac以下某一温度经保温后于空气或油、热水、水中冷却。目的:降低或消除淬火后的内应力减少工件的变形和开裂调整硬度提高塑性和韧性获得工作所要求的力学性能稳定工件尺寸。应用要点:保持钢在淬火后的高硬度和耐磨性时用低温回火在保持一定韧度的条件下提高钢的弹性和屈服强度时用中温回火以保持高的冲击韧度和塑性为主又有足够的强度时用高温回火一般钢尽量避免在~度、不锈钢在~度之间回火因为这时会产生一次回火脆性。热处理()调质操作方法:淬火后高温回火称调质即将钢件加热到比淬火时高~度的温度保温后进行淬火然后在~度的温度下进行回火。目的:改善切削加工性能提高加工表面光洁程度减小淬火时的变形和开裂获得良好的综合力学性能。应用要点:适用于淬透性较高的合金结构钢、合金工具钢和高速钢不仅可以作为各种较为重要结构的最后热处理而且还可以作为某些紧密零件如丝杠等的预先热处理以减小变形。热处理()时效操作方法:将钢件加热到~度保温~小时或更长时间然后随炉取出在空气中冷却。目的:稳定钢件淬火后的组织减小存放或使用期间的变形减轻淬火以及磨削加工后的内应力稳定形状和尺寸。应用要点:适用于经淬火后的各钢种常用于要求形状不再发生变化的紧密工件如紧密丝杠、测量工具、床身机箱等。热处理()冷处理操作方法:将淬火后的钢件在低温介质(如干冰、液氮)中冷却到-~-度或更低温度均匀一致后取出均温到室温。目的:.使淬火钢件内的残余奥氏体全部或大部转换为马氏体从而提高钢件的硬度、强度、耐磨性和疲劳极限.稳定钢的组织以稳定钢件的形状和尺寸。应用要点:.钢件淬火后应立即进行冷处理然后再经低温回火以消除低温冷却时的内应力.冷处理主要适用于合金钢制的紧密刀具、量具和紧密零件。热处理()火焰加热表面淬火操作方法:用氧-乙炔混合气体燃烧的火焰喷射到钢件表面上快速加热当达到淬火温度后立即喷水冷却。目的:提高钢件表面硬度、耐磨性及疲劳强度心部仍保持韧性状态。应用要点:.多用于中碳钢制件一般淬透层深度为~mm.适用于单件或小批量生产的大型工件和需要局部淬火的工件。热处理()感应加热表面淬火操作方法:将钢件放入感应器中使钢件表层产生感应电流在极短的时间内加热到淬火温度然后喷水冷却。目的:提高钢件表面硬度、耐磨性及疲劳强度心部保持韧性状态。应用要点:.多用于中碳钢和中堂合金结构钢制件.由于肌肤效应高频感应淬火淬透层一般为~mm中频淬火一般为~mm高频淬火一般大于mm。热处理()渗碳操作方法:将钢件放入渗碳介质中加热至~度并保温使钢件便面获得一定浓度和深度的渗碳层。目的:提高钢件表面硬度、耐磨性及疲劳强度心部仍然保持韧性状态。应用要点:.用于含碳量为.%~.%的低碳钢和低合金钢制件一般渗碳层深度为.~.mm.渗碳后必须进行淬火使表面得到马氏体才能实现渗碳的目的。热处理()氮化操作方法:利用在..~度时氨气分解出来的活性氮原子使钢件表面被氮饱和形成氮化层。目的:提高钢件表面的硬度、耐磨性、疲劳强度以及抗蚀能力。应用要点:多用于含有铝、铬、钼等合金元素的中碳合金结构钢以及碳钢和铸铁一般氮化层深度为.~.mm。热处理()氮碳共渗操作方法:向钢件表面同时渗碳和渗氮。目的:提高钢件表面的硬度、耐磨性、疲劳强度以及抗蚀能力。应用要点:.多用于低碳钢、低合金结构钢以及工具钢制件一般氮化层深.~mm.氮化后还要淬火和低温回火。随着科学技术和生产技术的发展人们对钢铁材料的性能也提出了越来越高的要求。热处理热处理常见的金属腐蚀破坏的形态有均匀腐蚀和局部腐蚀(区域腐蚀、点腐蚀、晶间腐蚀、表面下腐蚀等)。化工设备腐蚀与防腐措施化工设备腐蚀与防腐措施压力容器材料多种多样:①钢mdash用的最多②有色金属③非金属④复合材料等压力容器用钢的基本要求:①较高的强度②良好的塑性、韧性、制造性能和与介质相容性改善钢材性能的途径:①化学成分的设计②组织结构的改变③零件表面改性本节对压力容器用钢的基本要求作进一步分析。压力容器材料选择一、化学成分钢材化学成分对其性能和热处理有较大的影响。、碳碳含量uarrrarrrarr强度增加uarr可焊性darr(焊接时易在热影响区出现裂纹)压力容器用钢的含碳量一般不应大于。、钒、钛、铌等在钢中加入钒、钛、铌等元素可提高钢的强度和韧性。、S、P是钢中最主要的有害元素硫mdashmdash能促进非金属夹杂物的形成使塑性和韧性降低。磷mdashmdash能提高钢的强度但会增加钢的脆性特别是低温脆性。将硫和磷等有害元素含量控制在很低水平即大大提高钢材的纯净度。可提高钢材的韧性、抗应变时效性能、抗回火脆化性能、抗中子辐照脆化能力和耐腐蚀性能。因此与一般结构钢相比压力容器用钢对硫、磷、氢等有害杂质元素含量的控制更加严格。例如中国压力容器用钢的硫和磷含量分别应低于和。随着冶炼水平的提高目前已可将硫的含量控制在以内。化学成分对热处理也有决定性的影响如果对成分控制不严就达不到预期的热处理效果。压力容器材料选择二、力学性能、材料的力学行为由于载荷(如载荷种类、作用方式等)和应力状态的不同以及钢材在受力状态下它所处的工作环境的不同钢材受力后所表现出的不同行为称为材料的力学行为。钢材的力学行为不仅与钢材的化学成分、组织结构有关而且与材料所处的应力状态和环境有密切的关系。力学性能决定力学行为。、钢材的力学性能:主要是表征强度、韧性和塑性变形能力的判据是机械设计时选材和强度计算的主要依据。a、压力容器设计中常用的强度判据包括:①抗拉强度бb②屈服点бs③持久极限④蠕变极限⑤疲劳极限бb、压力容器设计中常用的塑性判据:①断后伸长率delta②断面收缩率c、压力容器设计中常用的韧性判据:①冲击吸收功Akv②脆转变温度③断裂韧性压力容器材料选择韧性:材料从弹塑性变形到断裂过程中吸收能量的能力。韧性反映了材料对裂纹或缺口的敏感程度。临界裂纹尺寸的大小主要取决于钢的韧性。如果钢的韧性高压力容器所允许的临界裂纹尺寸就越大安全性也越高。为防止发生脆性断裂和裂纹快速扩展压力容器常选用韧性好的钢材。Akv:夏比V型缺口冲击吸收功Akv能较好地反映材料的韧性与断裂韧性有较好的数值联系世界各国压力容器规范标准都对Akv提出了要求。总结:力容器用钢比一般钢材要求更严格主要体现在:a化学成分控制更严格b抽样检验率较高c力学性能检验中增加了冲击韧性值的要求等压力容器材料选择三、制造工艺性能冷加工的要求:制造过程中进行冷卷、冷冲压加工的零部件要求钢材有良好的冷加工成型性能和塑其断后伸长率delta应在~以上。为检验钢板承受弯曲变形能力一般应根据钢板的厚度选用合适的弯心直径在常温下做弯曲角度为的弯曲实验。试样外表面无裂纹的钢材方可用于压力容器制造。焊接的要求:可焊性mdash是指在一定焊接工艺条件下获得优质焊接接头的难易程度。钢材的可焊性主要取决于它的化学成份。a碳mdash其中影响最大的是含碳量。含碳量愈低愈不易产生裂纹可焊性愈好。b合金元素mdash影响通常是用碳当量Ceq来表示。国际焊接学会推荐的公式为:压力容器材料选择式中的元素符号表示该元素在钢中的百分含量一般认为:eq小于时可焊性优良Ceq大于时可焊性差。中国ldquo锅炉压力容器制造许可条件rdquo中碳当量的计算公式为:碳当量不得大于压力容器钢材的选择压力容器零件材料选择综合考虑容器的:①压力容器的使用条件②零件的功能和制造工艺③相容性④材料使用经验(历史)⑤材料价格⑥规范标准设计人员选材时注意事项不应片面追求高强度材料做到强度与塑性、韧性相结合强度与可焊性相结合。钢板厚度与性能之间的关系。介质的腐蚀性。注意材料低温和高温性能及材料高温下使用的退化倾向。压力容器材料选择谢谢观看

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