第六章 化工设备材料及其选择课件.ppt

Nanjing University of Technology 化工设备的使用环境： 压力：真空—低压—中压— 高压—超高压 温度：低温—常温—中温—高温 介质：腐蚀性；有毒；易燃；剧毒。 氨合成的压力有的达到32MPa 高压聚乙烯生产压力为300MPa 乙烯生产工艺中裂解炉温度高达1200℃ 乙烯深冷分离温度需降到-167℃ 6.1 碳钢 一.碳钢中杂质对其性能的影响 1）锰(Mn) 来源——在冶炼过程中加入锰铁。 作用——钢材中锰含量高于0.8%时，即为合金 元素存在——提高强度。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！ 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——钢由高温奥氏体冷至常温时，氢的溶解度降低，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！ 二.碳钢的分类、牌号 （1）普通碳钢 含P、S等有害杂质较多（S≤0.055% P≤0.045%) 常用有：Q215-A, Q235-A, Q235-A.F Q235-B, Q235-C, Q275 式中 Q—普通碳钢，“屈服”的拼音首位字母。 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 （2）优质碳素钢 特点：含硫、磷等杂质较少，均≤0.04%，杂质少，组织均匀， 表面质量好。常用有：08,10,15,20,20g,20R,30Mn,40Mn等。 式中 数字--含C量的万分数; g --锅炉钢； R --容器钢； Mn ---含锰元素约1%。 （3）高级优质钢 特点：磷硫杂质极少 P,S含量≤0.03%。 表示法：如20A 6.2 低合金钢及特殊性能钢 合金元素对钢的影响 ——为改善钢材性能特意在碳钢中加入合金元素，以改变钢材性质，即为合金钢。例如： 铬：耐腐蚀抗氧化； 提高了强度硬度和耐磨性； 使钢材的韧性和塑性降低。 锰：提高强度和低温冲击韧性。 镍：提高淬透性，保持良好塑性和韧性； 提高耐腐蚀性和低温冲击韧性； 提高热强性能。 硅：提高强度、高温疲劳强度、耐热性、耐H2S腐蚀； 降低了塑性和冲击韧性。 6.2 低合金钢及化工设备用特种钢 1.成分特点： ※由碳素钢+Si、Mn、Cu、Ti、V、Nb等元素组成； ※含碳量均较低，≤0.2%； ※合金元素总含量＜5% 。 2. 相对于碳素钢，其性能特点： ※强度提高； ※耐腐蚀性能提高； ※低温性能提高。 3.常用材料：板，管，圆钢等型材。 4.用途： 广泛用于造船，压力容器，桥梁，高压锅炉，汽车，矿山机械，农业机械等。 5.常用材料： 16MnR，15MnVR,18MnMoNbR, 16MnDR,15CrMoR,14Cr1MoR…. 碳素钢与低合金钢比较 锅炉钢和容器钢 1.工作环境： 锅炉：中温或高温；中压或高压。 容器：压力；温度；介质腐蚀；操作特点。 2.对材质要求： 1）较高的强度； 2）良好的塑性、韧性和冷弯性能； 3）较低的缺口敏感性； 4）良好的焊接性能和其他工艺性能； 5）良好的冶金质量。 3.常用的材料： 锅炉钢—— 20g；12Mng,16Mng,15MnVg,18MnMoNbg。 容器钢——（GB150-1998 《钢制压力容器》推荐） Q235-B，Q235-C; 20R; 16MnR，15MnVR，15MnVNbR，18MnMoNbR。 不锈耐酸钢 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： 1）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。 铬的作用： ——能提高耐腐蚀性能。实际铬不锈钢的平均含铬量≥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。 铬镍