制药设备与工程设计第3章设备材料及防腐蚀复习进程.ppt

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1、第3章 设备(shbi)材料及防腐蚀了解(lioji)材料第一页，共129页。更正(gngzhng)Antonie van Leeuwenhoek,1632.10.241723.08.26荷兰(h ln)显微镜学家、微生物学的开拓者，生卒均于代尔夫特。Robert Hooke，1635.7.181703.3.3出生于英格兰南部威特岛的弗雷施瓦特。他在力学、光学、天文学等诸多方面都有重大成就。第二页，共129页。第第3章章 设备设备(shbi)材料及防腐蚀材料及防腐蚀第第1 1节节 材料材料(cilio)(cilio)的性能的性能第第2 2节节 黑色金属材料黑色金属材料(cilio)(cilio

2、)第第3 3节节 有色金属材料有色金属材料(cilio)(cilio)第第4 4节节 非金属材料非金属材料(cilio)(cilio)第第5 5节节 设备材料设备材料(cilio)(cilio)的腐蚀与防护的腐蚀与防护第第6 6节节 设备材料设备材料(cilio)(cilio)的选择的选择第三页，共129页。第第1节节 材料材料(cilio)的性能的性能GMP对设备及管路材质的要求对设备及管路材质的要求凡是水、气系统中的管路、管件、过滤器、凡是水、气系统中的管路、管件、过滤器、喷针等都应采用优质喷针等都应采用优质(yuzh)奥氏体不锈钢奥氏体不锈钢材料；材料；选用其他材料必须耐腐蚀、不生锈。选

3、用其他材料必须耐腐蚀、不生锈。第四页，共129页。第第1节节 材料材料(cilio)的性能的性能1.1.力学性能力学性能(xngnng)(xngnng)2.2.物理性能物理性能(xngnng)(xngnng)3.3.化学性能化学性能(xngnng)(xngnng)4.4.加工工艺性能加工工艺性能(xngnng)(xngnng)第五页，共129页。一一.力学性能力学性能1.1.强度强度(qingd)(qingd)2.2.硬度硬度3.3.塑性塑性4.4.冲击韧性冲击韧性第六页，共129页。1.强强 度度强度强度(qingd)(qingd)的定义的定义强度强度(qingd)(qingd)的分类的分类

4、第七页，共129页。强度强度(qingd)的定义的定义材料的强度材料的强度(qingd)(qingd)是指材料抵抗外加载荷是指材料抵抗外加载荷而不致失效破坏的能力。而不致失效破坏的能力。第八页，共129页。强度强度(qingd)的分类的分类A.A.按材料所抵抗外力作用按材料所抵抗外力作用(wi l zu yn(wi l zu yn)的的形式分形式分B.B.按材料所处环境温度分按材料所处环境温度分第九页，共129页。A.按材料所抵抗按材料所抵抗(dkng)外力作用的形式外力作用的形式分分抵抗抵抗(d(dkng)kng)静止外力的静强度静止外力的静强度抵抗抵抗(d(dkng)kng)冲击外力的冲击

5、强度冲击外力的冲击强度抵抗抵抗(d(dkng)kng)交变外力的疲劳强度交变外力的疲劳强度第十页，共129页。低碳钢拉伸应力应变(yngbin)曲线常用拉伸试样常用拉伸试样(圆截面圆截面):):标距长度：标距长度：l=10dl=10d或或5d5d施加拉伸载荷施加拉伸载荷F F，记录，记录(jl)(jl)FF l l曲线曲线;或或(=F/A)(=F/A)(=(=l/l)l/l)曲线。曲线。dlFF第十一页，共129页。材料材料(cilio)的力学性能实验室的力学性能实验室第十二页，共129页。电子电子(dinz)拉力试验机拉力试验机第十三页，共129页。实验实验(shyn)过程过程第十四页，共1

6、29页。实验过程实验过程(guchng)分解分解第十五页，共129页。实验实验(shyn)结果结果第十六页，共129页。实验结果实验结果(ji gu)分析分析第十七页，共129页。低碳钢拉伸低碳钢拉伸(l shn)应力应力应变曲线应变曲线:四个阶段：四个阶段：弹性阶段：卸载后变形可弹性阶段：卸载后变形可恢复。恢复。屈服阶段：变形迅速增大，屈服阶段：变形迅速增大，材料似乎失去抵抗变形的材料似乎失去抵抗变形的能力。能力。强化强化(qinghu)(qinghu)阶段：恢复阶段：恢复抵抗变形的能力。抵抗变形的能力。颈缩阶段：到颈缩阶段：到k k点发生断裂。点发生断裂。sopesybk颈缩ke 弹性 屈

7、服 强化 颈缩第十八页，共129页。疲劳疲劳(plo)破坏破坏指金属材料在小于屈服指金属材料在小于屈服(qf)(qf)极限的循环极限的循环载荷长期作用下发生破坏的现象。载荷长期作用下发生破坏的现象。在疲劳断裂时，不产生明显的塑性变形，在疲劳断裂时，不产生明显的塑性变形，断裂是突然发生的，具有很大的危险性。断裂是突然发生的，具有很大的危险性。第十九页，共129页。疲劳断裂引起的空难达每年疲劳断裂引起的空难达每年(minin)100(minin)100次以上次以上国际民航组织(ICAO)发表的“涉及金属疲劳断裂的重大飞机失事调查”指出：80年代(nindi)以来，由金属疲劳断裂引起的机毁人亡重大事

8、故，平均每年100次。Int.J.Fatigue,Vol.6,No.1,2004第二十页，共129页。疲劳疲劳(plo)对工程技术的影响对工程技术的影响工程实际中发生的疲劳断裂破坏，占全部力学工程实际中发生的疲劳断裂破坏，占全部力学破坏的破坏的50-90%50-90%，是机械、结构失效的最常见，是机械、结构失效的最常见(chn(chn jin)jin)形式。形式。因此，工程技术人员必须认真考虑可能的疲劳因此，工程技术人员必须认真考虑可能的疲劳断裂问题。断裂问题。第二十一页，共129页。B.按材料按材料(cilio)所处环境温度分所处环境温度分常温下抵抗外力常温下抵抗外力(wil)(wil)的常

9、温强度的常温强度高温下抵抗外力高温下抵抗外力(wil)(wil)的高温强度的高温强度低温下抵抗外力低温下抵抗外力(wil)(wil)的低温强度的低温强度第二十二页，共129页。温度温度(wnd)的影响及的影响及“蠕变蠕变”通常随着温度升高，金属通常随着温度升高，金属(jnsh(jnsh)的强度的强度降低而塑性增加。降低而塑性增加。金属金属(jnsh(jnsh)材料在高温长期工作时，在材料在高温长期工作时，在一定应力下，会随着时间的延长，缓慢一定应力下，会随着时间的延长，缓慢并且不断地发生塑性变形，称为并且不断地发生塑性变形，称为“蠕变蠕变”现象。现象。第二十三页，共129页。2.硬硬 度度硬度

10、是指固体材料对外界物体机械作用硬度是指固体材料对外界物体机械作用的局部抵抗能力。的局部抵抗能力。硬度是反映材料弹性、强度与塑性硬度是反映材料弹性、强度与塑性(sxng)(sxng)等的综合性能指标。等的综合性能指标。第二十四页，共129页。3.塑塑 性性材料的塑性是指材料受力时，当应力超过材料的塑性是指材料受力时，当应力超过屈服点后，能产生显著屈服点后，能产生显著(xi(xinzh)nzh)的变形而的变形而不即行断裂的性质。不即行断裂的性质。塑性塑性可加工性可加工性避免突然断裂避免突然断裂第二十五页，共129页。4.冲击韧性冲击韧性材料的抗冲击能力常以使其破坏所消耗的材料的抗冲击能力常以使其破

11、坏所消耗的功或吸收的能除以试件的截面面积来衡量功或吸收的能除以试件的截面面积来衡量(hng ling)，以，以k表示，单位表示，单位j/c。理解：材料在外加动载荷突然袭击时的一理解：材料在外加动载荷突然袭击时的一种及时并迅速塑性变形的能力。种及时并迅速塑性变形的能力。第二十六页，共129页。二二.物理性能物理性能密度、熔点、比热容、热导率、线膨胀系密度、熔点、比热容、热导率、线膨胀系数、导电性、磁性数、导电性、磁性(cxng)(cxng)、弹性模量与泊、弹性模量与泊松比。松比。第二十七页，共129页。三三.化学化学(huxu)性能性能1.1.耐腐蚀性耐腐蚀性2.2.抗氧化性抗氧化性第二十八页，

12、共129页。1.耐腐蚀性耐腐蚀性金属和合金对周围介质，如大气、水气金属和合金对周围介质，如大气、水气(shu(shu q)q)、各种电解液侵蚀的抵抗能力叫做耐腐蚀、各种电解液侵蚀的抵抗能力叫做耐腐蚀性。性。第二十九页，共129页。2.抗氧化性抗氧化性在热加工的高温在热加工的高温(gown)条件下抵抗氧化性条件下抵抗氧化性介质氧化的能力。氧化性介质如水蒸气、介质氧化的能力。氧化性介质如水蒸气、CO2、SO2等。等。第三十页，共129页。四.加工(ji gng)工艺性能1.1.可铸性可铸性2.2.可锻性可锻性3.3.焊接焊接(hnji)(hnji)性性4.4.可切削加工性可切削加工性第三十一页，共

13、129页。1.可 铸 性指液体金属指液体金属(jnsh(jnsh)的流动性和凝固过程中的收缩的流动性和凝固过程中的收缩和偏析倾向。和偏析倾向。偏析：合金凝固时化学成分的不均匀析出。偏析：合金凝固时化学成分的不均匀析出。常用金属常用金属(jnsh(jnsh)材料中，灰铸铁和锡青铜铸造性材料中，灰铸铁和锡青铜铸造性较好。较好。第三十二页，共129页。2.可 锻 性指金属承受压力加工而变形指金属承受压力加工而变形(bin xng)(bin xng)的的能力，塑性好的材料，锻压所需外力小，能力，塑性好的材料，锻压所需外力小，可锻性好。可锻性好。可缎性可缎性 碳的含量碳的含量 铸铁是脆性材料，不能锻压加

14、工。铸铁是脆性材料，不能锻压加工。第三十三页，共129页。3.焊 接 性指能用焊接指能用焊接(hnji)(hnji)方法使两块金属牢固方法使两块金属牢固的连接，且不发生裂纹，具有与母体材的连接，且不发生裂纹，具有与母体材料相当的强度，这种能熔焊的性能称焊料相当的强度，这种能熔焊的性能称焊接接(hnji)(hnji)性。性。低碳钢具有优良的焊接低碳钢具有优良的焊接(hnji)(hnji)性。性。第三十四页，共129页。4.可切削(qixio)加工性指金属指金属(jnsh(jnsh)易于刀具的切削。易于刀具的切削。灰铸铁和碳钢都易于切削。灰铸铁和碳钢都易于切削。第三十五页，共129页。第2节 黑色

15、金属(hisjngsh)材料1.1.碳钢与铸铁碳钢与铸铁(zhti)(zhti)2.2.奥氏体与不锈钢奥氏体与不锈钢第三十六页，共129页。一.碳钢与铸铁(zhti)铁碳合金铁(95%)碳(0.05%4%)杂质元素(1%左右)第三十七页，共129页。一.碳钢与铸铁(zhti)含碳量纯铁(0.02%)钢(0.02%2%)铸铁(2%)第三十八页，共129页。一.碳钢与铸铁(zhti)1.1.碳钢碳钢2.2.铸铁铸铁(zhti)(zhti)第三十九页，共129页。1.碳 钢A.A.碳钢的耐腐蚀性能碳钢的耐腐蚀性能B.B.碳钢的分类与编号碳钢的分类与编号C.C.碳钢的品种碳钢的品种(p(pnzhnzh

16、ng)ng)及规格及规格第四十页，共129页。A.碳钢的耐腐蚀性能碳钢在大气和水中易生锈,但它对诸多环境,如碱性溶液(rngy)、各类气体、液态金属、有机液体等的耐腐蚀性良好。第四十一页，共129页。B.碳钢的分类(fn li)与编号a)a)碳钢的分类碳钢的分类(fn li)(fn li)b)b)碳钢的编号碳钢的编号第四十二页，共129页。a)碳钢的分类(fn li)按用途分建筑钢结构钢弹簧钢轴承钢工具钢特殊性能钢按含碳量分低碳钢中碳钢高碳钢按脱氧方式分镇静钢沸腾钢按品质分普通钢优质钢高级优质钢第四十三页，共129页。b)碳钢的编号(bin ho)普通普通(p(ptng)tng)碳素钢碳素钢优

17、质碳素钢优质碳素钢高级优质钢高级优质钢第四十四页，共129页。铁碳合金的组织铁碳合金的组织(zzh)结构结构金属(jnsh)的组织与结构在1500倍显微镜下观察到的显微组织，即金属(jnsh)的金相组织。金相组织结构直接影响金属(jnsh)材料的性质。细片状石墨(shm)：次之粗片状石墨：差球状石墨：强度最好45第四十五页，共129页。纯铁在不同纯铁在不同(b tn)温度下的晶体温度下的晶体结构结构46第四十六页，共129页。47第四十七页，共129页。纯铁的同素异构转变(zhunbin)-Fe -Fe 910（面心立方(lfng)晶格）（体心(t xn)立方晶格）固态下铁原子重新排列固态下铁

18、原子重新排列48第四十八页，共129页。铁与碳的相互铁与碳的相互(xingh)关系和碳钢的基本关系和碳钢的基本组织组织铁碳关系：固溶态，化合态，混合态铁碳关系：固溶态，化合态，混合态固溶：元素于固态下相互溶解固溶：元素于固态下相互溶解(rngji)(rngji)，保持溶剂晶格原来形式。，保持溶剂晶格原来形式。（1 1）铁素体（）铁素体（F F）体心立方晶格体心立方晶格（-Fe-Fe）+C+C铁素体铁素体 （固溶体）（固溶体）塑性(sxng)好，强度低。49第四十九页，共129页。（2）奥氏体（A）面心立方(lfng)晶格+C奥氏体奥氏体 （固溶体）韧性(rn xn)好，强度高。50第五十页，共

19、129页。铁碳关系之二：化合碳关系之二：化合态 C+Fe Fe3C Fe3C 称称为渗碳体。渗碳体。性能特点性能特点:.硬，脆；硬，脆；.在一定条件下可以在一定条件下可以(ky)分解分解（3 3）渗碳体（）渗碳体（C C）游离(yul)石墨+铁。渗碳体的作用：少量渗碳体散布在铁素铁中（总含渗碳体的作用：少量渗碳体散布在铁素铁中（总含c c量量2%2%）成为碳素钢。提高）成为碳素钢。提高(t go)(t go)了强度和硬度，可轧制成了强度和硬度，可轧制成钢材。钢材。51第五十一页，共129页。铁碳合金(hjn)中含碳量2%时，部分碳以石墨形式存在于其中，即所谓铸铁。组织结构特点性能特点：石墨性软

20、、强度极低，相当于铸铁中存在许多孔洞。铁碳关系(gun x)之三游离态 52第五十二页，共129页。碳钢中杂质(zzh)对其性能的影响1）.锰(Mn)来源在冶炼过程中加入锰铁。作用钢材中锰含量(hnling)高于0.8%时，即为合金元素存在提高强度。是有益元素。2）.硫(S)来源矿石和焦炭。存在形式：FeS。作用FeS 的熔点低于钢材热加工开始温度，它过早熔化，导致工件开裂，称为热脆性。有害元素！53第五十三页，共129页。3).磷(P)来源矿石。作用溶于铁素体，使钢材常温下脆性增加，塑性、韧性下降，即所谓“冷脆性”。有害元素！4）.氢(H)来源钢由高温(gown)奥氏体冷至常温时，氢的溶解度

21、降低，来不及到钢的表面逸出而积聚，并产生高压力，在钢材内产生“白点”。“白点”裂纹源 有害元素！54第五十四页，共129页。钢的热处理钢的热处理热处理工艺实例：热处理工艺实例：缝纫用钢针在火上烧，再慢慢冷下来后变软；缝纫用钢针在火上烧，再慢慢冷下来后变软；泵轴调质泵轴调质 内韧外硬；内韧外硬；扁铲淬火扁铲淬火(cu hu(cu hu)提高硬度和韧性提高硬度和韧性 ；容器焊后退火容器焊后退火 消除内应力；消除内应力；热处理工艺(gngy)曲线：55第五十五页，共129页。（1）常用(chn yn)热处理工艺缓慢加热，保温一定时间后随炉冷却（曲线1）-退火；空气中冷却（曲线2）-正火；作用：降低硬

22、度(yngd)，增加塑性，改善机械性能；使组织均匀化，消除内应力。56第五十六页，共129页。缓慢加热，保温一定时间 淬火剂中冷却（曲线3）；淬火剂:水，盐水-用于 碳钢；油-用于合金钢。作用：提高硬度(yngd)、强度和耐磨性。淬火淬火(cu(cu huhu)第五十七页，共129页。淬火后再淬火后再进行行(jnxng)(jnxng)一次一次较低温度的加低温度的加热与冷与冷却。却。作用：消除内作用：消除内应力，力，稳定定组织，满足技足技术要求。要求。回火又分回火又分为：低温回火（低温回火（150150250 250）；）；中温回火（中温回火（300300450 450）；）；高温回火（高温回火

23、（500500680680。淬火+高温回火 称为调质(dio zh)处理。效果：强度、塑性、韧性均提高。回火回火(hu hu(hu hu)第五十八页，共129页。（2 2）化学热处理）化学热处理-将零件放在化学介质中进行将零件放在化学介质中进行 加热加热-保温保温-冷却冷却(l(l ngqu)ngqu)的过程。的过程。使零件表面改性。使零件表面改性。方式：渗碳，渗氮，渗铬，氰化等。方式：渗碳，渗氮，渗铬，氰化等。59第五十九页，共129页。普通(ptng)碳素钢含P、S等有害杂质较多（S0.055%P0.045%)常用有：Q215-A,Q235-A,Q235-A.F#Q235-B,#Q235-

24、C,Q275式中:Q普通碳钢，“屈服”的拼音首位字母(zm)。235材料屈服点（MPa)A,B,C,D钢材质量等级，越后越高。F沸腾钢第六十页，共129页。普通(ptng)碳素钢依据国家标准GB221-2000,牌号中化学元素化学符号或汉字表示；产品用途、冶炼和浇铸(jiozh)方法汉字或汉语拼音字母表示。例如：沸腾钢F或沸 灰口铸铁HT或灰铁 铸钢ZG 锅炉钢g或锅 容器钢R或容第六十一页，共129页。普通(ptng)碳素钢普通(ptng)碳素钢Q235-A,F沸腾钢类别(libi)为A钢材屈服点(MPa)屈服点屈字的拼音首位字母第六十二页，共129页。优质(yuzh)碳素钢u含硫、磷等杂质

25、较少，均0.04%，杂质少，组织均匀，表面质量好。u常用有：08,10,15,20,20g,20R,30Mn,40Mn等。u式中 数字-含c量的万分数(fnsh);u g-锅炉钢；u R -容器钢；u Mn-含锰元素约1%。第六十三页，共129页。例：优质(yuzh)碳素钢08F 20 R 沸腾钢含碳量为0.08%；容器(rngq)钢含碳量为0.2%第六十四页，共129页。高级(goj)优质钢磷硫杂质(zzh)极少 P,s含量0.03%。表示法：如20A第六十五页，共129页。低合金(hjn)钢16MnR 16含碳量0.16%；Mn合金(hjn)元素；R 容器钢。特殊性能钢1Cr18Ni9 1

26、含碳量0.1%（千分数）；Cr,Ni主要合金(hjn)元素；18含铬量18%；9 含镍量9%。66第六十六页，共129页。C.碳钢的品种(pnzhng)及规格a.钢板(gngbn)b.钢管c.型钢d.铸钢和锻钢第六十七页，共129页。a.钢 板薄钢板(gngbn)：0.2mm4mm厚钢板(gngbn)：4mm6mm;6mm30mm;30mm60mm冷轧、热轧第六十八页，共129页。b.钢 管无缝钢管(w fng n un)有缝钢管水、煤气管分镀锌（白铁管）和不镀锌（黑铁管）。第六十九页，共129页。c.型 钢圆钢(yun n)：轴方钢：轴、梁扁钢：桨叶角钢：支架工字钢：梁槽钢：限位梁第七十页，

27、共129页。d.铸钢(zh n)和锻钢具有较好的铸造性和锻压性，方便铸、锻成型(chngxng)。符号：ZG第七十一页，共129页。2.铸 铁铁+(2.54.0%)碳+Si、Mn、P、S 等杂质典型(dinxng)的脆性材料，抗拉强度低，但具有良好的铸造性、耐磨性、减震性和切削加工性。价格便宜第七十二页，共129页。2.铸 铁A.灰铸铁B.球墨铸铁(qim-zhti)C.高硅铸铁D.高镍铸铁第七十三页，共129页。A.灰铸铁如 HT150-330,HT200-400HT-灰铸铁第一个数字-抗拉强度（MPa)第二个数字-抗弯强度（MPa)特点：断口呈灰色，石墨呈片状；质脆，耐磨，抗压不抗拉，可铸

28、性好，易切削；吸音减振，某些(mu xi)介质中耐腐蚀性好。第七十四页，共129页。B.球墨铸铁(qim-zhti)如 QT450-10.QT-球墨铸铁 450-抗拉强度（MPa)10-延伸率（%）特点：碳以球状石墨(shm)存在，可铸性好，易切削；强度高，较好的塑性和韧性。第七十五页，共129页。二.奥氏体不锈钢不锈-耐大气腐蚀；耐酸-耐酸及强腐蚀性介质的腐蚀。常用品种(pnzhng)：铬不锈钢-如1Cr13,2Cr13,0Cr13等。第一个数字-含碳量的千分数；Cr13-含铬13%。组织成分:铬固溶于铁素体的晶格中形成固溶体。第七十六页，共129页。“不锈不锈”的原因的原因(yunyn)在

29、氧化性介质中，铬能生成一层稳定而致密的氧化膜，对钢材起保护作用。铬的作用：能提高耐腐蚀性能。实际铬不锈钢的平均(pngjn)含铬量13%。能提高钢的淬透性，显著提高钢的强度、硬度和耐磨性，而塑性、韧性降低。用作受载荷大的耐蚀零件，如轴类，活塞杆、螺栓、浮阀等。第七十七页，共129页。碳的作用(zuyng)-与铬生成碳化铬(Cr23C6)，消耗(xioho)大量的铬。为保证耐腐蚀性能，不锈钢中碳含量越低越好。第七十八页，共129页。铬镍不锈钢铬镍不锈钢常用铬镍不锈钢:0Cr18Ni9、0Cr18Ni10Ti 式中 0-含碳量的千分数；（见表1-5）Cr18-含铬量18%左右；Ni9-含镍量9%左

30、右。通常以铬镍平均含量“18-8”标志这种钢。组织特征：C、Cr、Ni固溶于奥氏体晶格(jn)中，是单一的奥氏体组织。第七十九页，共129页。第3章 设备(shbi)材料及防腐蚀第3节 有色金属(yus jnsh)材料第八十页，共129页。第3节 有色金属(yus jnsh)材料非铁金属：铁以外的金属，也称有色金属。有色金属有很多优越的特殊性能(xngnng)，但价格比较昂贵。名称名称代号代号铜铜T T黄铜黄铜H H青铜青铜Q Q铝铝L L铅铅PbPb铸造合金铸造合金 Z Z轴承合金轴承合金 ChCh第八十一页，共129页。第3节 有色金属(yus jnsh)材料1.铝及其合金(hjn)Al2

31、.铜和铜合金(hjn)Cu3.钛及其合金(hjn)Ti4.镍及其合金(hjn)Ni5.铅及其合金(hjn)Pb第八十二页，共129页。一.铝及其合金(hjn)1.变形(bin xng)铝合金2.铸造铝合金第八十三页，共129页。一.铝及其合金(hjn)A.密度小，体轻；B.导电、导热性好。不产生火花(huhu)；C.塑性高，强度低；D.易冷加工，可焊，可铸；E.耐低温；F.一定的耐腐蚀性；G.不污染食物。第八十四页，共129页。1.变形(bin xng)铝合金A.工业(gngy)纯铝B.防锈铝第八十五页，共129页。a.工业(gngy)纯铝工业高纯铝：耐腐蚀L01，L02（浓硝酸(xio su

32、n)设备）；工业纯铝：耐腐蚀、防污染、抗硫化L1，L2，L4（换热器，塔，储罐，深冷设备等）。第八十六页，共129页。b.防锈铝防锈铝：铝镁合金or铝锰合金LF，耐潮湿大气的腐蚀，足够塑性，强度比纯铝高。用来制造深冷设备、分离(fnl)塔、容器、换热器等。第八十七页，共129页。2.铸造(zhzo)铝合金铸造(zhzo)铝：铝和硅的合金ZL铸铝的铸造(zhzo)性、流动性较好，表面能够生成Al2O3、SiO2保护膜，所以耐腐蚀性较好。泵，阀门，离心机、气缸、活塞等硬币第八十八页，共129页。二.铜和铜合金1.纯铜2.铜合金第八十九页，共129页。1.纯铜（紫铜(ztng)）特性：1）塑性好，导

33、电性好，导热好；2）低温下保持较高塑性和冲击韧性；3）耐低浓度酸。用场：深冷装置、密封垫片、管材、热交换器。常用材料(cilio)：T2，T3，T4，TUP（用磷脱氧的无氧纯铜）。第九十页，共129页。2.铜合金A.黄铜B.白铜(bitng)C.青铜第九十一页，共129页。a.黄铜(hun tn)铜与锌的合金(hjn)。特性：铸造性能好；较高的力学性能；易切削加工；可焊接；耐蚀性较好；有应力腐蚀开裂倾向。化工常用材料：H80,H68,H62等。铜含量(hnling)%代号92第九十二页，共129页。b.白铜(bitng)简单白铜：铜镍合金，镍的含量50%复杂白铜：铜镍合金，加入(jir)锰、铁

34、、锌白铜是工业铜合金中耐腐蚀性能最好的。与海水接触的管道第九十三页，共129页。c.青铜(qngtng)常用材料(cilio)：锡青铜（铜锡合金）铸造锡青铜用场较多。特点：良好的耐腐蚀性，耐磨性。用场：泵壳，轴承，涡轮，阀门等。第九十四页，共129页。三.钛及其合金(hjn)特点(tdin)：1）密度不大而强度高；2）耐腐蚀性能近乎或超过不锈钢；3）耐热。用场：航空工业，海水淡化系统。第九十五页，共129页。第4节 非金属材料1.无机(wj)非金属材料2.有机非金属材料第九十六页，共129页。一.无机(wj)非金属材料1.化工陶瓷2.化工搪瓷3.辉绿岩铸石(zh sh)4.玻璃第九十七页，共1

35、29页。1.化工(hugng)陶瓷特点特点(tdin)(tdin)：1 1）良好的耐腐蚀性能；）良好的耐腐蚀性能；2 2）足够的不透性、耐热性；）足够的不透性、耐热性；3 3）一定的机械强度；）一定的机械强度；4 4）性脆易裂，导热性差。）性脆易裂，导热性差。用场：化工陶瓷设备及管道，管件等。用场：化工陶瓷设备及管道，管件等。第九十八页，共129页。2.化工(hugng)搪瓷含高硅的瓷釉经含高硅的瓷釉经900900煅烧，密着在金属胎表煅烧，密着在金属胎表面而成。面而成。特点：特点：1 1）优良）优良(yuling)(yuling)的耐腐蚀性能；的耐腐蚀性能；2 2）优良）优良(yuling)(

36、yuling)的电绝缘性能；的电绝缘性能；3 3）易碎裂。）易碎裂。用场：搪瓷设备，如反应釜、储罐、换热器、用场：搪瓷设备，如反应釜、储罐、换热器、塔、阀门等。塔、阀门等。第九十九页，共129页。二.有机(yuj)非金属材料1.工程塑料2.涂料(tlio)3.不透性石墨第一百页，共129页。1.工程塑料(n chn s lio)高分子合成树脂高分子合成树脂+填料填料提高力学性能；提高力学性能；增塑剂增塑剂降低硬度和脆性；降低硬度和脆性；稳定剂稳定剂延缓老化延缓老化(lohu)(lohu)；固化剂固化剂加快固化速度。加快固化速度。第一百零一页，共129页。1.工程塑料(n chn s lio)特

37、点特点(tdin)(tdin)：1 1）良好的耐腐蚀性能；）良好的耐腐蚀性能；2 2）一定的机械强度；）一定的机械强度；3 3）密度不大；）密度不大；4 4）价格较低。）价格较低。第一百零二页，共129页。2.涂料(tlio)高分子胶体的混合物溶液。用途：设备防腐常用(chn yn)涂料：防锈漆；底漆；大漆；环氧树脂漆；酚醛树脂漆。第一百零三页，共129页。3.不透性石墨(shm)各种树脂侵汲石墨，消除孔隙而成。特点：较高的化学稳定性和良好(lingho)的导热性，热膨胀系数小，耐温度急变性好；不污染介质；加工性能好，相对密度小；力学性能较低，性脆。用场：腐蚀性强的换热器；泵，管道，机械密封环

38、，爆破片等。第一百零四页，共129页。第5节 设备材料(cilio)的腐蚀与防护1.金属(jnsh)的腐蚀2.金属(jnsh)腐蚀损伤与破坏的形式3.金属(jnsh)设备的防腐蚀措施第一百零五页，共129页。一.金属(jnsh)的腐蚀金属遇到干燥气体金属遇到干燥气体(qt(qt)或非电解质溶液发生或非电解质溶液发生的腐蚀。的腐蚀。特点：特点：1 1）腐蚀产物在金属表面；）腐蚀产物在金属表面；2 2）腐蚀过程中无电流产生。）腐蚀过程中无电流产生。第一百零六页，共129页。一.金属(jnsh)的腐蚀腐蚀产物特性：腐蚀产物特性：1 1）致密而稳定，与金属结合牢固）致密而稳定，与金属结合牢固钝化钝化膜

39、膜钝化作用钝化作用(zuyng)(zuyng)；2 2）不稳定，与金属结合不牢固）不稳定，与金属结合不牢固脱落脱落活化作用活化作用(zuyng)(zuyng)。第一百零七页，共129页。一.金属(jnsh)的腐蚀金属金属(jnsh(jnsh)腐蚀的评定方法：腐蚀的评定方法：1 1）质量变化评定法）质量变化评定法 试验测定，单位表面、单位时间腐试验测定，单位表面、单位时间腐蚀引起的质量变化量。蚀引起的质量变化量。2 2）腐蚀深度评定法）腐蚀深度评定法用每年金属用每年金属(jnsh(jnsh)厚度的减少量表厚度的减少量表示腐蚀速度。示腐蚀速度。第一百零八页，共129页。一.金属(jnsh)的腐蚀1

40、.化学腐蚀(fsh)2.电化学腐蚀(fsh)3.电化学腐蚀(fsh)的过程第一百零九页，共129页。1.化学(huxu)腐蚀A.金属(jnsh)的高温氧化B.钢的脱碳C.氢脆D.氢腐蚀第一百一十页，共129页。B.钢的脱碳温度温度(wnd)700时时脱碳作用。脱碳作用。脱碳反应：脱碳反应：Fe3C+O2=3Fe+CO2Fe3C+CO2=3Fe+COFe3C+H2O=3Fe+CO+H2 力学性能下降。力学性能下降。第一百一十一页，共129页。C.氢脆以原子状态侵入(qnr)钢材内部，聚集，使钢变脆。与氢在钢中的溶解度成正比。第一百一十二页，共129页。D.氢腐蚀(fsh)发生发生(fshng)化

41、学反应：化学反应：Fe3C+2H2=3Fe+CH4第一百一十三页，共129页。D.氢腐蚀(fsh)危害：1）甲烷在晶界聚集，成为裂纹源；2）甲烷在钢材(gngci)表面鼓泡，降低力学性能；3）渗碳体还原为铁素体，体积减小，产生组织应力，促进裂纹扩展。又提供氢和甲烷聚集条件，加重氢侵蚀钢材(gngci)组织成为网格。第一百一十四页，共129页。发生(fshng)电化学腐蚀必备条件：同一金属中有不同电位的组织成分或存在同一金属中有不同电位的组织成分或存在不同电位的金属；不同电位的金属；阳极和阴极互相阳极和阴极互相(h xing)(h xing)连接；连接；阳极和阴极同处在连通的电解液中。阳极和阴极

42、同处在连通的电解液中。第一百一十五页，共129页。二.金属腐蚀损伤(snshng)与破坏的形式1.均匀腐蚀(fsh)2.局部腐蚀(fsh)3.点腐蚀(fsh)4.晶间腐蚀(fsh)5.应力腐蚀(fsh)第一百一十六页，共129页。二.金属腐蚀(jn sh f sh)损伤与破坏的形式危险性较小，壁厚有保证(bozhng)即可。危险性较大，危险性较大，隐蔽；隐蔽；穿孔泄漏；穿孔泄漏；局部局部(jb)应力过应力过大。大。第一百一十七页，共129页。4.晶间腐蚀腐蚀腐蚀(f(fsh)sh)性介质沿晶粒间渗入金属深处，性介质沿晶粒间渗入金属深处，腐蚀腐蚀(f(fsh)sh)破坏金属晶粒间的结合力，使之破

43、坏金属晶粒间的结合力，使之强度和塑性完全丧失。强度和塑性完全丧失。“内部瓦解内部瓦解”作作用。用。不锈钢有晶间腐蚀不锈钢有晶间腐蚀(f(fsh)sh)可能：可能：在在450850 450850 之间，生成之间，生成(CrFe)23C6(CrFe)23C6，沿，沿晶界析出，晶界成为贫铬带。在电化学行为晶界析出，晶界成为贫铬带。在电化学行为中，贫铬带成为阳极，晶粒成为阴极，形成中，贫铬带成为阳极，晶粒成为阴极，形成微电池。微电池。第一百一十八页，共129页。5.应力(yngl)腐蚀亦称腐蚀开裂亦称腐蚀开裂(ki li)(ki li)金属在腐蚀性介质金属在腐蚀性介质和拉应力共同作用下产生的破坏形式。

44、和拉应力共同作用下产生的破坏形式。腐蚀断裂过程分三个阶段：腐蚀断裂过程分三个阶段：孕育阶段孕育阶段机械裂纹。机械裂纹。裂纹扩展裂纹扩展裂纹尖端为高度应力集中区，裂纹尖端为高度应力集中区，出现微电池。出现微电池。破坏阶段。破坏阶段。第一百一十九页，共129页。裂纹(li wn)扩展应力腐蚀：120第一百二十页，共129页。三.金属(jnsh)设备的防腐蚀措施1.衬覆保护层2.电化学保护3.腐蚀介质(jizh)的处理第一百二十一页，共129页。1.衬覆保护层1 1）金属保护层）金属保护层电镀电镀(dind)(dind)，喷镀，衬，喷镀，衬里等。里等。2 2）非金属保护层）非金属保护层非金属衬里非金

45、属衬里瓷砖，石墨板，水玻璃胶泥；瓷砖，石墨板，水玻璃胶泥；防腐涂料防腐涂料防腐漆，环氧树脂等。防腐漆，环氧树脂等。122第一百二十二页，共129页。2.电化学保护(boh)A.阴极保护B.阳极(yngj)保护第一百二十三页，共129页。b.阳极(yngj)保护阳极(yngj)保护被保护设备接直流电源阳极(yngj)，生成“钝化膜”。第一百二十四页，共129页。第6节 设备(shbi)材料的选择设备的操作条件压力、温度、介质特性、操作特点；材料的使用性能力学性能、物理性能、化学性能；加工(ji gng)工艺性能焊接性能、热处理性能、冷弯性能及其他冷热加工(ji gng)性能；经济合理性及设备结构

46、材料价格、制造费用和使用寿命。第一百二十五页，共129页。1）压力容器用钢材应符合GB150-1998钢制压力容器的要求，设计压力不大于35MPa。接受压力容器安全(nqun)技术监察规程的监督。第一百二十六页，共129页。压力容器承压件用普通(ptng)碳钢钢板的适用范围钢板牌号使用温度 设计压力 MPa壳体厚度 mm 其他限制Q235-B03501.620不得用于高度毒性和极度危害介质Q235-C04002.530127第一百二十七页，共129页。3.3.设计温度应在允许使用设计温度应在允许使用(shyng)(shyng)温度范围内。温度范围内。见书见书p46p46表表1-301-30。4.4.耐腐蚀耐腐蚀 !同时考虑正常生产、停车、空料、内填同时考虑正常生产、停车、空料、内填料等的实际情况。料等的实际情况。5.5.经济性好经济性好第一百二十八页，共129页。其他其他(qt)(qt)高压设备应优先选用低合金高、中强度钢，从而节省钢材。承受(chngshu)刚度控制的设备，不宜采用高强度材料。1Cr18Ni9Ti 钢材使用温度不高于500时，许用应力按0Cr18Ni10Ti 选取。第一百二十九页，共129页。