化工设备对材料有哪些基本要求.doc

化工设备对材料有哪些基本要求？一）力学性能：金属材料在外力作用下抵抗变形或破坏的能力.1） 强度 ：是指材料抵抗外加载荷而不致失效破坏的能力。 2）硬度 ：指在金属表面的不大体积内抵抗变形或破坏的能力。 3）塑性 4)冲击韧性2） 物理性能：密度，熔点，比热容，导热系数，热膨胀系数，导电性，泊桑比等3） 化学性能：1）耐腐蚀性 2）抗氧化性4） 加工工艺性能：1）可铸性 2）可锻性 3）可切削加工性 4）焊接性：用焊接方法使俩块金属牢固连接，不发生裂纹，具有与母体材料相应的强度的特性。屈强比：屈服极限与强度极限的比值。塑性指标：（1）伸长率 也叫延伸率，用表示， （2） 断面收缩率 塑性好的韧性不一定好，韧性好的塑性一定好静载下能够缓慢塑性变形的材料，在动载下不一定能迅速地塑性变形。因此，冲击载荷值的高低决定于材料有无迅速塑性变形的能力。铁碳合金： 由95以上铁和0.054碳及1左右杂质元素所组成合金. 其中： 钢: 一般含碳量0.022称为钢；铸铁: 大于2称为铸铁；含碳量大于4.3的铸铁极脆.纯铁: 当含碳量小于0.02时称纯铁(工业纯铁)；含碳量大于4.3%的铸铁极脆。铁素体： 碳溶解在a-Fe中形成固溶体称铁素体。低碳钢是含铁素体的钢，具有软而韧的性能。奥氏体： 碳溶解在g-Fe铁中形成固溶体称奥氏体。 奥氏体组织是在a-Fe发生同素异构转变时产生的。由于奥氏体有较大的溶解度，故塑性、韧性较好，且无磁性。退火：缓慢加热到临界点以上的某一温度，保温一段时间， 随炉缓慢冷却。 目的： 细化晶粒，提高力学性能；降低硬度、提高塑性、便于冷加工；消除部分内应 力，防止工件变形。正火：置于空气中冷却。晶粒变细，韧性 可显著提高。 铸、锻件切削加工前一般进行退火或正火。淬火：加热至淬火温度(临界点以上3050)，并保温一段时间，后投入淬火剂中冷却。 目的：淬火后得到的组织是马氏体。增加硬度、强度和耐磨性。回火：是淬火后进行的一种较低温度 的加热与冷却热处理工艺。 目的：回火可以降低或消除零件淬火后的内应力，提高韧性。 调制处理：淬火加高温回火。碳钢中存在杂质：氧和硫 有害; 磷和锰 有益。按用途分类：建筑及工程用钢、结构钢、弹簧钢、轴承钢、工具钢和特殊性能钢（不锈钢耐热钢）按含碳量：低碳钢、中碳钢和高碳钢按脱氧方式：镇静钢和沸腾钢按品质：普通碳素钢、优质碳素钢和高级优质钢品种：钢板、钢管、型钢、铸钢和锻钢 钢板（压力容器用热扎厚钢板） 4mm 6mm厚度间隔为 0.5mm 6mm30mm厚度间隔为 lmm 30mm60mm厚度间隔为 2mm 一种是汉字牌号，如35铬钼； 另一种是用国际化学符号，如35CrMo。 35表示含碳量平均为万分之三十五(或0.35%)，含 Cr、Mo在1%左右，不标明含量。 当合金元素平均质量分数1.5%、2.5%，3.5%时，在元素符号后面应标明含量，相应表示为2、3、4。 如36Mn2Si。合金元素对钢的影响：铬：提高耐腐蚀性能和抗氧化性能。镍：提高淬透性，有很高的强度，而又保持良好的塑性和韧性。提高耐腐蚀性和低温冲击韧性。钛：强脱氧剂，可提高强度、细化晶粒，提高韧性，减小铸锭缩孔和焊缝裂纹等倾向。锅炉用钢，压力容器用钢、焊接气瓶用钢等。在钢号后面分别加注 g、 R或HP等，如20g、16MnR和15MnVHP等。铬镍不锈钢：若含氯离子，发生晶间腐蚀的倾向。 晶间腐蚀： 在400800的温度范围内，碳从奥氏体中以碳化铬（Cr23C6）形式沿晶界析出，使晶界附近的合金元素（铬与镍）含铬量降低到耐腐蚀所需的最低含量（12%）以下，腐蚀就在此贫铬区产生。这种沿晶界的腐蚀称为晶间腐蚀。防止晶间腐蚀的方法：1）快速加热和冷却，或非常缓慢。2）补充热处理 稳定化退火（免疫处理）：850度保温2小时，充分扩散。 高温淬火水冷（固熔） ：1100度左右加热后淬火，单相奥氏体。 容器的结构：壳体(筒体)、封头(端盖)、法兰、支座、接口管及人孔等组成。按承压性质：内压：内部介质压力大于外界压力 外压：内部介质压力小于外界压力 真空：内部压力小于一个绝压的外压容器按容器的壁温：常温容器，高温，中温，低温按应用：反应压力容器R，换热压力E，分离压力S，储存压力C按管理分类：第一类压力容器;第二类压力容器;（1） 中压容器； （2） 毒性程度为极度和高度危害介质的低压容器； （3） 易燃介质或毒性程度为中度危害介质的低压反应容器和低压储存容器； （4） 低压管壳式余热锅炉；（5） 低压搪玻璃压力容器。第三类压力容器.（1） 高压容器；（2） 毒性程度为极度和高度危害介质的中压容器； （3） 中度危害介质，且pV大于等于10MPam3中压储存容器；（4） 中度危害介质，且pV大于等于0.5MPam3中压反应容器； （5） 毒性程度为极度和高度危害介质，且pV乘积大于等于0.2MPam3的低压容器； （6） 高压、中压管壳式余热锅炉；（7） 中压搪玻璃压力容器；（8） 使用强度级别较高的材料制造的压力容器；（9） 移动式压力容器，铁路罐车、罐式汽车和罐式集装箱等； （10） 容积大于等于50 m3的球形储罐；（11） 容积大于5 m3的低温液体储存容器。 公称直径DN：指标准化以后的标准直径，以DN表示，单位mm，例DN1200钢板卷制而成的筒体，公称直径指内径。容器直径较小，可直接用无缝钢管制作。公称直径指钢管外径。厚度附加量：满足强度要求的计算厚度之外，额外增加的厚度量，包括由钢板负偏差(或钢管负偏差) Cl、腐蚀裕量 C2，即 C Cl十 C2最小壁厚：设计压力较低的容器计算厚度很薄。大型容器刚度不足，不满足运输、安装。限定最小厚度以满足刚度和稳定性要求。 故限定最小壁厚。边缘应力：相邻两段性能不同，或所受温度或压力不同，导致两部分变形量不同，但又相互约束，从而产生较大的剪力与弯矩。容器失稳：整体失稳和局部失稳；整体失稳又包括侧向失稳和轴向失稳。临界压力：导致筒体失稳的外压，Pcr临界应力：筒体在临界压力作用下，筒壁内的环向压缩应力，以scr表示。加强圈：利用加强圈对筒壁的支撑作用，可以提高圆筒的临界压力，从而提高其工作外压。法兰密封的原理：预紧力压紧垫片。压紧应力（垫片密封比压力）到一定数值使垫片变形，密封面上微隙被填满，形成初始密封条件。密封比压力主要决定于垫片材质。垫片材质确定后，垫片越宽，为保证比压力，预紧力越大，螺栓和法兰尺寸也越大，所以垫片不应过宽，更不应该把整个法兰面都铺满垫片。法兰的分类：1） 整体法兰1） 平焊法兰，制造容易，应用广泛，但刚性较差。2） 对焊法兰2） 松式法兰3） 任意式法兰影响法兰密封的因素主要有：螺栓预紧力；密封面型式;垫片性能；法兰刚度；操作条件中，低压法兰密封压紧面形状：1） 平面形2） 带沟槽的平面形3） 凹凸形4） 榫槽面垫片性能：垫片适当变形和回弹能力是形成密封的必要条件。最常用垫片分为: 非金属、金属、非金属与金属混合制的垫片容器支座，支承容器重量、固定容器位置并使容器在操作中保持稳定。结构型式由容器自身的型式决定，分为:卧式容器支座，立式容器支座，球形容器支座俩个鞍座一个鞍上螺栓孔是圆形，一个鞍上的是椭圆，防止筒体由于热胀冷缩而附加的弯曲应力一个卧式容器的鞍式支座，一般情况不宜多于俩个，因为鞍座水平的微小差异都会造成各支座间的受力不均，从而引起筒壁内的附加应力。耳式支座可以有四个，按俩个支座来计算。补强圈补强：开孔周围贴焊一圈钢板，即补强圈。允许开孔的范围筒体及封头开孔最大直径不允许超过： 圆筒Di1500mm，开孔最大直径d1/2Di，且d520mm；圆筒Di1500mm时，开孔最大直径d1/3Di，且d1000mm； 凸形封头或球壳的开孔最大直径d1/2Di。 锥壳开孔最大直径d1/3Di，Di为开孔中心处的锥壳内直径。不需补强的最大开孔直径计算壁厚考虑了焊缝系数，钢板规格，壳体壁厚超过实际强度，最大应力值降低，相当于容器已被整体加强。且容器开孔总有接管相连，其接管多于实际需要的壁厚也起补强作用。容器材料有一定塑性储备，允许承受不是十分过大的局部应力，所以当孔径不超过一定数值时，可不进行补强。手孔：检查设备内部空间以及安装和拆卸内部构件。 手孔直径150mm250mm，标准手孔公称直径有DN150和DN250两种。人孔：主要由筒节，法兰，盖板和手柄组成。使用中常打开，可用快开式结构人孔。塔设备所承受的各种载荷：1)操作压力2）质量载荷3）风载荷4）地震载荷浮头式换热器：换热器的一端管板与壳体连接，另一端管板可在壳体内自由浮动。壳体与管束受热膨胀变化不同而相互不受约束，因此，无论是壳体还是管束都不会产生温差应力。另外，浮头端也设计成可拆装结构，管束易插入或抽出，便于清洗及维修。焊接：管板和管子间固定采用焊接结构。具体焊接方法有电弧焊，惰性气体保护焊，釺焊等。焊接方法的优点是：管孔在焊接时不用开槽；管孔光洁度要求不高；管子端部不须退火及磨光；焊接强度高，抗拉脱力强；高温高压条件下密封性好；焊缝出现泄漏时维修较方便；拆