化工设备材料
化工厂材料采购清单
化工厂材料采购清单一、原材料1、化工原料各类基础化学品，如酸（盐酸、硫酸、硝酸等）、碱（氢氧化钠、氢氧化钾等）、醇（甲醇、乙醇等）。
有机化合物，如苯、甲苯、二甲苯等芳烃类化合物，以及乙烯、丙烯等烯烃类化合物。
无机化合物，如氯化钠、碳酸钠、碳酸钙等。
2、气体工业气体，如氧气、氮气、氩气等，用于反应过程中的气体保护、吹扫等。
特殊气体，如氢气、氯气、氨气等，用于特定的化学反应。
3、石油产品原油、燃料油等，作为能源供应。
二、助剂1、催化剂用于加速化学反应的进程，如铂、钯等贵金属催化剂，以及各类金属氧化物催化剂。
2、溶剂常用的有机溶剂，如丙酮、乙酸乙酯、二氯甲烷等，用于溶解反应物或产物。
3、添加剂如抗氧化剂、稳定剂、消泡剂等，用于改善产品性能和延长保质期。
三、设备及零部件1、反应设备反应釜，包括不锈钢反应釜、搪玻璃反应釜等，不同材质适应不同的反应条件。
换热器，如板式换热器、管式换热器等，用于控制反应温度。
2、分离设备离心机，用于固液分离。
蒸馏塔，用于液体混合物的分离。
3、输送设备泵，包括离心泵、柱塞泵等，用于液体输送。
压缩机，用于气体输送。
4、储罐原料储罐、成品储罐等，材质有不锈钢、碳钢等。
5、阀门截止阀、球阀、蝶阀等，用于控制物料的流动。
6、管道及管件各种材质和规格的管道，以及弯头、三通、法兰等管件。
7、仪表温度传感器、压力传感器、流量传感器等，用于监测生产过程中的参数。
控制仪表，如调节阀、控制器等，用于实现自动化控制。
8、电气设备电机、变压器、开关柜等，为设备运行提供电力支持。
四、劳保用品1、个人防护装备安全帽、防护眼镜、防护面罩、耳塞等，保护员工头部、眼部、耳部等部位。
防护服、手套、安全鞋等，防止化学物质对身体的伤害。
2、消防器材灭火器、消防栓、消防水带等，用于火灾预防和扑救。
五、包装材料1、桶塑料桶、铁桶等，用于液体产品的包装。
2、袋编织袋、纸袋等，用于固体产品的包装。
六、其他材料1、实验室用品化学试剂、实验仪器等，用于产品质量检测和研发。
化工设备常用材料
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磷（P） 来源：炼钢原料和燃料。（有害元素）
有益作用
少量能溶入铁素体（F）中 ，使强度、硬度显著提高 。
有害影响
引起钢的塑性和韧性急剧下 降，尤其在低温时脆性更大 ，这种现象称为冷脆性。含 量﹤0.045％
9
硫（S） 来源：炼钢原料和燃料。（有害元素）
在钢中形成FeS , FeS与Fe形成低熔点（985℃） 共晶体 分布在晶界上，使得对钢进行热加工时 容易脆化开裂，这种现象称为热脆性。含量＜ 0.05％
10
氢（H） 来源：炼钢原料和燃料。（有害元素）
造成氢脆、白点等缺陷
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杂质元素总结
Mn Si
PSH
元素有益与有害是相对的：硅锰虽有益，但也 不是多多益善；硫磷虽有害，但炼铁过程中又 不可避免其存在，因此应严格控制其含量。
12
牌号
普通碳素钢
屈服极限代号Q 屈服极限数值（MPa）（强度指标） 质量等级符号（A、B、C、D） 脱氧方法（F、b、Z、TZ）
三、化工设备常用材料
1
黑色金属（钢、铸铁）
碳素钢
合金钢
有色金属（铜、铝、铅及其合 金等）
2
1.碳素钢
碳素钢简称碳钢，是最基本的铁碳合 金。它是指在冶炼时没有特意加入合 金元素，且含碳量小于2.11％的铁碳 合金。
3
按含碳 量
碳素钢的分类
按质量按用途ຫໍສະໝຸດ 按脱氧 程度4（1）按钢的质量分类
S≤0.050% P≤0.045%
弹簧
板簧
弹簧垫圈
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（3）按冶炼时的脱氧程度不同分类
脱氧程度不完全的钢F 沸腾钢
脱氧程度最 彻底的钢TZ
特殊 镇静钢
碳素钢 半 镇静钢
化工设备材料及其选择
化工设备材料及其选择引言在化工领域，选择合适的设备材料至关重要。
化工设备材料的选择决定了设备的性能、耐用性以及安全性。
本文将介绍一些常见的化工设备材料，并说明如何选择适合的材料。
常见化工设备材料不锈钢不锈钢是一种常见的化工设备材料，由于其耐腐蚀性、机械强度和耐高温等特性，被广泛应用于化工工业中。
常见的不锈钢包括304不锈钢和316不锈钢。
选择合适的不锈钢取决于化学介质的性质以及操作条件。
聚合物聚合物材料在化工设备中也有广泛的应用。
聚氯乙烯（PVC）、聚丙烯（PP）和聚四氟乙烯（PTFE）是常见的聚合物材料。
选择聚合物材料时需要考虑介质的腐蚀性、温度和压力等因素。
玻璃钢玻璃钢由玻璃纤维和树脂构成，具有良好的耐腐蚀性和机械强度。
它在化工领域中用于制造贮罐、管道和反应器等设备。
玻璃钢设备的选择主要考虑介质的腐蚀性和工艺要求。
陶瓷陶瓷材料在化工设备中常用于耐腐蚀和高温场景。
氧化铝陶瓷和碳化硅陶瓷是常见的选择。
陶瓷具有优异的耐腐蚀性和高温稳定性，但也比较脆弱，需要谨慎处理和使用。
化工设备材料的选择原则选择合适的化工设备材料需要考虑多个因素，包括介质的性质、操作条件、预算和可用性等。
介质性质首先要了解介质的腐蚀性、温度和压力等特性。
根据介质的性质选择合适的耐腐蚀材料，以确保设备在长期使用过程中不受到腐蚀的侵害。
操作条件操作条件也是选择化工设备材料的重要因素。
例如，如果设备需要承受高温条件，则需要选择具有良好耐高温性能的材料。
同时，还需考虑操作的压力和振动等因素。
预算和可用性预算和可用性也是选择化工设备材料时需要考虑的因素。
一些高性能材料价格昂贵，因此需要权衡其性能和成本之间的关系。
同时，要确保所选择的材料能够得到供应，以确保设备的维修和更换。
材料选择的案例研究以下是一个化工设备材料选择的案例研究。
某化工企业需要制造一套耐腐蚀的反应器。
介质为酸性溶液，温度在150°C到200°C之间，压力在10MPa到15MPa之间。
化工设备材料及其选择概述
化工设备材料及其选择概述引言化工设备在化工工艺中起着至关重要的作用，而化工设备材料的选择对化工工艺的运行和产品质量都有着重要影响。
本文将介绍化工设备材料的选取原则和一些常用的化工设备材料，以及对不同工艺条件下的推荐使用。
化工设备材料的选取原则在选择化工设备材料时，需考虑以下几个原则：耐腐蚀性化工工艺中常涉及到腐蚀性介质的处理，因此化工设备材料首先要具备较高的耐腐蚀性。
一般来说，金属材料中不锈钢的耐腐蚀性较好，可以耐受多种酸、碱、盐的侵蚀。
此外，还有一些耐腐蚀性较好的合金材料可选择，如镍钛合金、钽等。
强度和刚性化工设备在工艺中承受着各种力和压力，因此需要具备足够的强度和刚性来确保设备的安全和可靠运行。
常用的金属材料如不锈钢、铝合金都有较高的强度和刚性，可以满足大部分化工设备的要求。
密封性对于需要处理液态或气体的化工设备，密封性是一个非常重要的考虑因素。
一般来说，塑料材料比金属材料具有更好的密封性能，可用于制作管道、阀门等。
但在一些工艺条件较为苛刻的情况下，金属密封件如不锈钢密封件更适合使用。
导电性和绝缘性在一些特殊的化工工艺中，需要考虑电导率和绝缘性。
金属材料具有良好的导电性，适用于需要传导电流的设备。
而对于需要绝缘的设备，塑料材料则更适合使用。
常用的化工设备材料下面是一些常用的化工设备材料及其特点：不锈钢不锈钢是一种耐腐蚀性较好的金属材料，具有较高的强度和刚性。
不同的不锈钢材料具有耐不同介质的特点，如304不锈钢能耐酸碱性介质，316不锈钢能耐盐水等。
不锈钢广泛用于储罐、管道、反应釜等化工设备。
玻璃钢玻璃钢是一种复合材料，由玻璃纤维和树脂组成。
它具有良好的耐腐蚀性、绝缘性和强度。
玻璃钢常用于制作储罐、管道、风扇叶片等设备。
同时，玻璃钢具有较好的耐温性能，在高温环境下依然可以保持稳定性。
塑料塑料材料具有良好的耐腐蚀性、绝缘性和密封性。
常见的塑料材料有聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯等。
它们被广泛应用于制作管道、阀门、泵等设备。
化工设备常用材料PPT课件
2、淬火和回火
加热至淬火温度(临界点以上30℃～50℃)， 并保温一段时间，后投入淬火剂中冷却。
淬火后得到的组织是马氏体。增加硬度、强 度和耐磨性。
淬火剂：空气、油、水、盐水，冷却能力递增。 碳钢在水和盐水中淬火，合金钢在油中淬火。
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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。
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三、化学性能
1、耐腐蚀性
金属和合金对周围介质侵蚀的抵抗能力
2、抗氧化性
高温氧化，降低表面硬度和抗疲劳强度 选耐热材料
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四、加工工艺性能
1、可铸性：收缩与偏析 2、可锻性 3、焊接性 4、可切削加工性
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第二节 碳钢与铸铁
液相
符号 表示
F
A
Fe3C L
概念
性能
碳溶于α－Fe中 的间隙固溶体
碳溶于γ－Fe中 的间隙固溶体
具有良好的塑性和韧性， 但强度硬度不高
与溶碳量和晶粒大小有 关，硬度较低而塑性较 高，易于锻压成形
具有复杂晶格的 硬度很高而塑性和韧性
间隙化合物
几乎为零，脆性极大
基本组织： 单相组织： F、A、 Fe3C 莱氏体Ld：（A＋ Fe3C ）在共晶点上得到，塑性韧性很差，是硬而脆的组织 珠光202体3/1P2/：1 （ F＋ Fe3C ）在共析点上得到，具有良好的力学性能 22
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3、塑性
延伸率 δ
P
100%
L1 L
L 100%
断面收缩率 ψ A A1 100%
化工机械及设备资料
第四章 轴与轴承
轴的分类
①转轴，工作时既承受弯矩又承受扭矩 ，是机械中最常见的轴，如各种减速器 中的轴等。②心轴，用来支承转动零件 只承受弯矩而不传递扭矩，有些心轴转 动，如铁路车辆的轴等，有些心轴则不 转动，如支承滑轮的轴等。③传动轴， 主要用来传递扭矩而不承受弯矩，如起 重机移动机构中的长光轴、汽车的驱动 轴等。
第二章 化工设备常用材料
洛氏硬度（HR）
HRA：是采用60kg载荷和钻石锥压入器 求得的硬度，用于硬度极高的材料（如 硬质合金等）。
HRB：是采用100kg载荷和直径1.58mm 淬硬的钢球，求得的硬度，用于硬度较 低的材料（如退火钢、铸铁等）。
HRC：是采用150kg载荷和钻石锥压入器 求得的硬度，用于硬度很高的材料（如 淬火钢等）。
第三章 机械传动
机械传动
齿轮传动
齿轮传动是利用两齿轮的轮齿相互 啮合传递动力和运动的机械传动。 具有结构紧凑、效率高、寿命长等 特点。
第三章 机械传动
常用连接件 螺纹连接件是机械中最常用的零件 之一
常用螺纹:普通螺纹（60度）、圆柱 管螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹
螺纹连接的类型 螺栓连接、双头螺柱连接、螺钉连 接
①钢号开头的两位数字表示钢的碳 含量，以平均碳含量的万分之几表 示，如40Cr。
第二章 化工设备常用材料
②钢中主要合金元素，除个别微合金元素外
，一般以百分之几表示。当平均合金含量＜ 1.5%时，钢号中一般只标出元素符号，而不标 明含量，但在特殊情况下易致混淆者，在元素 符号后亦可标以数字“1”，例如钢号 “12CrMoV”和“12Cr1MoV”，前者铬含量为0.40.6%，后者为0.9-1.2%，其余成分全部相同。 当合金元素平均含量≥1.5%、≥2.5%、 ≥3.5%……时，在元素符号后面应标明含量， 可相应表示为2、3、4……等。例如 18Cr2Ni4WA。
化工设备材料
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其他领域的发展趋势
环保领域：随着 环保意识的提高， 化工设备材料在 环保领域的应用 将越来越广泛
生物医药领域： 化工设备材料在 生物医药领域的 应用将越来越重 要，如生物反应 器、生物制药等
电子信息领域： 随着电子信息产 业的快速发展， 化工设备材料在 电子信息领域的 应用将越来越广 泛
新能源领域：随着 新能源产业的快速 发展，化工设备材 料在新能源领域的 应用将越来越广泛， 如太阳能电池、燃 料电池等
复合材料的种类：金属复合材料、非金属复合材料、有机复合材料等 复合材料的特点：具有高强度、高韧性、耐腐蚀、耐高温等优良性能 复合材料的应用：广泛应用于化工、航天、汽车、建筑等领域
化工设备材料的 性能要求
耐腐蚀性
化学腐蚀：抵抗酸、碱、盐等化学 物质的腐蚀
物理腐蚀：抵抗高温、高压、冲击 等物理因素的腐蚀
耐磨性：抵抗磨损的能 力
导热性：传递热量的能 力
机械强度：抵抗外力破 坏的能力
环保性：对环境无污染 的能力
经济性
成本：选择价格低廉、性价比高的 材料
寿命：选择使用寿命长、耐用的材 料
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维护费用：考虑设备的维护和维修 费用
回收利用：考虑材料的回收利用价 值
安全性
化学稳定性：材料应具有良好的化学稳定性，不易被腐蚀或分解 耐高温性：材料应具有良好的耐高温性，能够承受高温工作环境 耐低温性：材料应具有良好的耐低温性，能够承受低温工作环境 抗冲击性：材料应具有良好的抗冲击性，能够承受机械冲击和振动 防火性：材料应具有良好的防火性，能够防止火灾的发生和蔓延 环保性：材料应具有良好的环保性，不会对环境造成污染和危害
化工设备的材料与选项
化工设备的材料与选项引言化工设备是化工生产中必不可少的工具，其材料的选择在设备的性能和可靠性上起着关键作用。
本文将探讨化工设备的材料选择及其相关选项，以帮助化工从业者在设计和购买设备时做出明智的决策。
1. 设备材料的选择因素在选择化工设备的材料时，需考虑以下因素：1.化学性质：化工设备常接触各种化学物质，因此材料应具有良好的耐腐蚀性能。
2.温度和压力：化工过程中常涉及高温高压环境，材料应具有足够的耐温和耐压性能。
3.物理性质：材料的密度、硬度、强度等物理性质会直接影响设备的使用寿命和安全性。
4.成本：材料的成本也是一个重要的考虑因素。
综合考虑以上因素，化工设备常采用以下几种材料：2. 常用的化工设备材料2.1 不锈钢不锈钢是目前最常用的化工设备材料之一。
其主要特点包括：•良好的耐腐蚀性：不锈钢具有较好的耐酸碱性能，在化工领域中广泛应用。
•良好的耐高温性：不锈钢能够在高温环境下保持其力学性能。
•强度高：不锈钢具有较高的强度和硬度。
不锈钢按成分和性能可分为多种类型（如Austenitic、Ferritic、Martensitic等），根据具体应用需求，选择合适的不锈钢材料。
2.2 碳钢碳钢是另一种常用的化工设备材料，其特点包括：•良好的强度和韧性：碳钢具有较高的强度和韧性，适用于承受高压力和冲击载荷的设备制造。
•较低的成本：与不锈钢相比，碳钢具有较低的成本，适用于经济考虑较为重要的应用场合。
•较差的耐腐蚀性：相比于不锈钢，碳钢的耐腐蚀性较差，需采取防腐措施，如涂层、防腐工艺等。
2.3 合金钢合金钢是由钢中添加一定比例的合金元素而形成的材料，其特点包括：•增强的耐腐蚀性能：合金钢能够抵抗更广泛的化学腐蚀，扩大了其应用范围。
•提高的强度和硬度：合金钢具有更好的强度和硬度，适用于高温、高压和冲击载荷较大的环境。
合金钢的成分可根据具体要求进行调整，以满足不同的化工设备应用需求。
2.4 聚合物材料聚合物材料，如聚乙烯、聚丙烯等，在化工设备中也有广泛应用。
化工设备材料的性能及分类
化工设备材料的性能及分类引言化工设备材料是指在化学工业生产过程中所使用的材料，其性能直接影响到化工设备的使用寿命、安全性和工艺效率。
本文将介绍化工设备材料的性能及其分类。
一、化工设备材料的性能化工设备材料的性能主要包括以下几个方面：1. 物理性能物理性能是指材料在力学、热学和电学等方面的性能。
在化工设备中，物理性能的好坏决定了材料的耐磨性、耐腐蚀性、导热性等。
•耐磨性：化工设备通常需要长时间运行，因此耐磨性是一个重要的物理性能指标。
材料的硬度和抗磨损性能是评价耐磨性的主要指标。
•耐腐蚀性：化工设备经常接触酸、碱等对金属材料有腐蚀性的物质，因此耐腐蚀性是化工设备材料的重要性能之一。
材料的耐蚀性主要取决于其抗腐蚀化学物质的能力和表面涂层的质量。
•导热性：在化工过程中，需要对物质进行加热或冷却，因此材料的导热性是一个关键性能指标。
2. 化学性能化学性能是指材料在化学环境下的性能。
化工设备常常面临高温、高压和各种腐蚀性气体和液体的侵蚀，因此化学性能是化工设备材料的重要性能指标。
•抗氧化性：在高温条件下，材料容易发生氧化反应，降低其性能。
因此，化工设备材料需要具有良好的抗氧化能力。
•抗腐蚀性：化工设备常受到腐蚀性介质的腐蚀，材料的抗腐蚀性能是其重要的化学性能指标。
二、化工设备材料的分类根据不同的材料性能和应用需求，化工设备材料可以分为不同的分类。
以下是几种常见的分类方法：1. 金属材料金属材料是化工设备中最常用的材料之一。
根据其机械性能、耐蚀性和导热性等指标的不同，可以将金属材料进一步分为以下几类：•不锈钢：不锈钢具有良好的耐腐蚀性和耐高温性能，因此在许多化工设备中得到广泛应用。
•高温合金：高温合金具有优异的高温强度和耐腐蚀性，常用于高温条件下的化工设备。
•铝合金：铝合金具有良好的导热性和轻质化特点，常用于制造换热器和蒸发器等设备。
2. 聚合物材料聚合物材料是一类具有良好的绝缘性和耐蚀性的材料。
根据其分子结构和性质，聚合物材料可以分为以下几类：•聚乙烯：聚乙烯具有良好的电绝缘性和耐腐蚀性能，常用于制造储运罐和管道等设备。
化工机械 设备材料
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第二章
化工过程设备材料
<2>硫（S）：是碳钢的有害元素。会引起钢材在热加工
时容易开裂的热脆现象，钢中硫的含量必 须严格控制。 <3>硅（Si）：会使钢的强度、硬度增加，但塑性降低。 <4>锰（Mn）：能消除硫的有害作用，并且使钢的强度、 硬度提高。 1.普通碳素结构钢 这种钢含硫、磷杂质较多，冶炼较简单，价格较低。化 工容器与设备中应用最多的是Q235-A这种牌号的结构钢。
钒（V）、钛（Ti）、铌（Nb）、钨（W）等。
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第二章
化工过程设备材料
加入以上元素的钢，不仅在强度、耐高温、耐低温、
耐腐蚀等方面有了较大的改善，而且也大大节省了材料， 目前得到广泛的推广及使用。 合金钢根据含碳量，合金元素的含量等分为各种专门用 钢，化工设备中常用的专门用钢有：
1.普通低合金钢 普通低合金钢是在碳素钢的基础上加入少量合金元 素（总量不超过5%）冶炼成的。这种钢的强度高，焊接 性能好，有较好的耐蚀性，耐高温，低温性能。
金属材料的基本性能主要有机械性能、物理性能、 耐腐蚀性能和制造工艺性能等。
1.机械性能 材料的机械性能主要是指材料的强度、塑性、韧性 和硬度等。主要性能指标有静力状态下的强度极限σb，
反映抵抗断裂破坏的能力，屈服极限σs ，反映抵抗塑
性变形的能力，高温蠕变极限σn ，反映高温下材料抵 抗蠕变的极限指标。以上三个强度指标是确定材料许用
机械性能。
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第二章
化工过程设备材料
回火又根据工件的使用要求，可采用低温回火，中
温回火和高温回火。
3.化学热处理 将工件放在一定的介质中加热和保温，使介质中的
化工设备常用材料
结晶过程：液体中能量比较低的原子成为晶核，其它原子 通过碰撞造成晶体成长。最后结晶完成形成固体，以晶界 划定晶粒大小，晶界上有时会聚集叫多杂质，而影响金属 性能。 金属性能与晶格类型、晶粒大小等有关。 • • 结晶时，冷却速度越快，结核越多，结晶结束时的 晶粒越小。
结晶分类：通常称的结晶和重结晶。 9 同素异构转变：固体状态下的金属由于加热或冷却而引 起的晶格结构的转变。如 α－Fe 体心立方
钢的分类： • 按含碳量分：
低碳钢：C％≤0.3％ 中碳钢：0.3％～0.6％ 高碳钢：≥0.6％
碳钢特点：价格便宜，强度、韧性适中，加工性能好，可通 过热处理进一步改进性能，但抗腐蚀性能差，编号采用前苏 联的编制方式，限制了钢材的品种和质量。 铸铁特点 • • 含碳量比钢高，杂质比较多，塑性差，一般用于复杂零 件的铸造成型，如汽车发动机箱壳，泵体等。 分类： 9 灰口铸铁，碳以片状石墨存在，断口呈灰色，抗压强 度大，但拉伸强度和冲击韧性差，可用于铸造承受压 力，要求消振、耐磨的零件，如支架、本体、机座。 9 可锻铸铁，碳主要以团状存在，有一定的强度和较高 的塑性和韧性，可用于锻造零件。 9 球墨铸铁，碳以球状石墨存在，对基体削弱小，强度、 塑性和韧性比前两者都高，如汽车发动机曲轴。
§5.2 碳钢和铸铁 碳钢和铸铁是工程最广泛应用的金属材料，它们主要由碳和 ％铁这两种元素组成。含碳量0.02％~2％的称为钢，含碳量 大于2％的称为铸铁。 合金钢除了碳和铁以外，含有镍、铬等金属元素。 碳钢主要成分：Fe、C、Si、Mn、P、S ，与炼钢原料与过 程有关。 铁矿石、焦炭、造渣剂、氧气等。炼铁→炼钢→特种钢、 型材 Si、Mn、P、S是杂质。S：热脆，热加工时形成低沸点 的硫化物，造成构件开裂 ；P：冷脆，在低温时，使构 件塑性下降。 钢材性能与含碳量的关系
最新化工设备设计基础 第5章 化工设备材料
材料在弹性范围内，应力和应变成正比，这个比例系数称为弹性模 量，以E表示。金属的弹性模量主要取决于金属原子结构、结晶点 阵和温度等因素。E值随温度的升高而逐渐降低。 钢材：E=1.94～2.08×105MPa
泊松比是试件单位横向收缩与单位纵向伸长之比，以µ表示，钢材 µ=0.3。
二、材料的性能
2.2 物理性能
金属材料的物理性能有密度、熔点、热膨胀性、导热性、导电性、 磁性、弹性模数与泊桑比等。
2.2.1 热膨胀性
金属及合金受热时，一般说来体积都要胀大，这一特性称为热膨胀 性。通常应用的是线膨胀系数，以α表示，量纲为mm/(℃·mm)。 钢材：α=9.2～10.4×10-6 mm/(℃·mm)
2.5.2 抗松弛性
材料在高温和应力状态下，如维持总变形不变，随着时间的延长自 发地减低应力的现象称为松弛。
【工程实例】法兰的连接螺栓拧紧加上初应力后，在高温下经过一 段时间发生松弛，总变形中的一部分弹性变形转变为塑性变形，紧 固件中的应力便降低了一部分，致使法兰垫片的压紧力而泄漏。此 时紧固件中所剩下的应力叫做剩余应力。如果剩余应力愈高，则称 材料的抗松弛性能愈好。
三、金属材料的分类及牌号
⑶ 镇静钢、半镇静钢与沸腾钢
镇静钢：在浇注前用Si、A1等把钢液完全脱氧，把FeO中的氧还原出来，生 成SiO2和A12O3，使得钢中含氧量不超过0.01％，锭模上大下小。压力容器 一般都要选用镇静钢。
沸腾钢：冶炼时只用弱脱氧剂Mn脱氧，是脱氧不完全的钢，含氧量为0.03 ％～0.07％，其锭模上小下大，浇注后钢液在锭模中发生
过程，还有其他气体介质如水蒸汽、CO2，SO2等的氧化腐蚀 作用。
2.4 制造加工工艺性能
化工设备材料及其选择—化工设备用其他材料
单元四 化工设备用其他 材料
1
第四节 有色金属材料
一. 铝及其合金 1.特性：1）密度小，体轻；
2）导电、导热性好。不产生火花； 3）塑性高，强度低； 4）易冷加工，可焊，可铸； 5）耐低温； 6）一定的耐腐蚀性； 7）不污染食物。
2
2.常用铝材：
1）纯铝：高纯铝——L01，L02（浓硝酸设备）； 工业纯铝—L1，L2，L4（换热器，塔，储罐， 深冷设备等）。
用场：腐蚀性强的换热器；泵，管道，机械密 封环，爆破片等。
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4). 玻璃钢
——用合成树脂做黏结剂，玻璃纤维为骨 架制成。
特点：1）强度高 2）加工性能好 3）耐腐蚀性好
用场：容器，储槽，塔，鼓风机，搅拌器， 泵，管道，阀门等。
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用途：设备防腐 常用涂料： • 防锈漆； • 底漆； • 大漆； • 环氧树脂漆； • 酚醛树脂漆。等。
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3). 不透性石墨
——各种树脂侵汲石墨，消除孔隙而成。 特点：1）较高的化学稳定性和良好的导热性，
热膨胀系数小，耐温度急变性好； 2）不污染介质； 3）加工性能好，相对密度小； 4）力学性能较低，性脆。
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三. 铅及其合金
特点： 1）强度低、硬度低、不耐磨、非常软； 2）耐硫酸腐蚀性能强，但不耐甲酸、乙酸、
硝酸及碱溶液； 3）耐辐射性强。 用场：加料管、鼓泡器、耐酸泵等，特别
是在一些有辐射的场合用来进行屏蔽。
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四. 钛及其合金 特点：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，化学工业。
用场：搪瓷设备，如反应釜、储罐、 换热器、塔、阀门等。
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第一章 化工机械常用材料
第一篇 机械基础第一章 化工机械常用材料由于现代化工生产过程日趋复杂，操作条件苛刻，工艺过程往往需要在深冷、高温、高压、真空、易燃、易爆、有毒、腐蚀等条件下进行，几乎每个化工产品都有独特的工艺过程和专用装置，所以化工机械种类繁多、结构复杂、取材广泛。
化工机械用材的分类如下：金属是具有光泽、有良好的导电性、导热性与机械性能，并具有正的温度电阻系数的物质。
黑色金属主要指铁、铬、锰及其合金，如钢、生铁、铸铁等。
黑色金属以外的金属统称为有色金属，如铜及其合金、铝及其合金、钛及其合金等。
非金属材料是除金属材料以外的几乎所有的材料，如塑料、橡胶、陶瓷、玻璃钢等。
第一节 金属材料的性能由于金属材料具有许多优良的性能，因此广泛地用于制造各种化工机械。
金属材料的性能包括使用性能和工艺性能。
使用性能是指金属材料在使用过程中表现出来的性能，包括物理性能、化学性能和力学性能；工艺性能是指金属材料对不同加工方法的适应能力，包括铸造性能、锻压性能、焊接性能和切削加工性能等。
一、物理性能金属的物理性能是金属的固有属性，包括密度、熔点、导热性、磁性、导电性、热膨胀性等物理特征。
铁 化工机械用材金 属非金属黑色金属有色金属无机非金属复合材料有机非金属 铸铁 碳钢 合金钢 轻金属 重金属稀有金属1．密度金属的密度是指在一定温度下单位体积金属的质量。
不同金属材料的密度也是不同的，通常把ρ>5×103kg/m3的金属称为重金属，ρ≤5×103kg/m3的金属称为轻金属。
2．熔点金属从固态向液态转变时的温度称为熔点。
金属都有固定的熔点。
例如铁的熔点为1538℃，黄铜的熔点为950℃，铝的熔点为658℃。
合金的熔点决定于它的化学成分，如碳钢及低合金钢的熔点为1400～1500℃。
3．导热性金属材料传导热量的性能称为导热性。
导热性好的金属材料，在加热或冷却时，内外温差变化较小，产生的变形也小；导热性好，零部件也易散热。
化工设备常用材料
压力容器常用低合金钢 钢板：16MnR、15CrMoR、16MnDR、15MnNiDR、 09MnNiDR；07MnCrMoNbR、07MnCrMoNbDR 钢管：16Mn、09MnD；（D表示低温用钢） 锻件：16Mn、20MnMo、16MnD、09MnNiD、 2.25Cr-1Mo。
应用介绍
16MnR
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。
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。
钛的密度小（4.507g/cm3）、强度高、耐腐蚀性好、 熔点高。工业纯钛牌号有 TA0、TA2、TA3(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。
00Cr19Ni10：为超低碳不锈钢，具有更好的耐蚀 性。
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 1/10~1/3。 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。
化工设备材料及其选择知识
化工设备材料及其选择知识1. 引言化工设备的材料选择对于化工生产过程的安全性和可靠性具有重要影响。
正确选择化工设备材料，可以提高设备的抗腐蚀性能、延长使用寿命，同时确保生产质量和环境保护。
本文将介绍化工设备材料的选择知识，包括常用的材料种类、选择因素和常见的材料选择错误。
2. 常用的化工设备材料2.1 金属材料金属材料是化工设备中最常用的材料之一。
常见的金属材料有不锈钢、碳钢、铜和铝等。
不锈钢是最常用的材料，它具有耐腐蚀性、耐高温性和机械强度高的特点，适用于各种化工设备。
碳钢主要用于低温和一般温度下的设备，铜和铝则广泛应用于热交换设备和冷却塔等。
2.2 聚合物材料聚合物材料是近年来在化工设备中应用越来越广泛的材料。
聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等聚合物材料具有良好的耐腐蚀性、电绝缘性和机械性能，适用于储罐、管道等设备。
此外，聚合物材料还具有较低的成本和易加工的特点。
2.3 陶瓷材料陶瓷材料是一种非金属的无机非金属材料，具有良好的耐磨性、耐高温性和耐腐蚀性。
常见的陶瓷材料有氧化铝、氧化锆和碳化硅等。
陶瓷材料适用于特殊环境下的化工设备，如高温、高压和强酸碱等。
3. 化工设备材料选择因素在选择化工设备材料时，需要考虑以下因素：3.1 腐蚀性化工过程中常常涉及腐蚀性介质，因此材料的耐腐蚀性是选择的重要依据。
不同材料对不同介质的耐腐蚀性不同，需要根据具体情况选择合适的材料。
3.2 温度和压力化工设备在使用过程中会受到不同的温度和压力的影响，材料的选择需要能够适应这些变化。
高温和高压下材料的热膨胀和强度变化需要考虑。
3.3 机械性能机械性能包括材料的强度、硬度和韧性等，对于设备的可靠性和寿命具有重要影响。
根据设备的具体工作条件选择合适的材料，以确保设备在运行过程中不会出现破裂或变形等问题。
3.4 经济性材料的成本也是选择的一个重要因素。
在满足设备要求的前提下，选择成本较低但性能合适的材料可以降低设备制造和维护成本。
化工设备材料及其选择知识
铁的熔点
1.5 铁碳合金状态图
γ-Fe
α-Fe
(亚共析钢)
(过共析钢)
共晶白 碳含量对碳钢机械性能的影响
2. 杂质元素对碳钢性能的影响
❖ 对碳钢性能有利的元素
锰(Mn)：弱氧化剂，有脱氧和减轻硫的有害作用；
退火与正火
退火：把工件加热到临界点以上的一定温度，保温一段 时间，然后随炉一起缓慢冷却下来。
正火：将加热后的工件从炉中取出，置于空气中冷却。 退火与正火：可降低硬度，提高塑性；调整组织，部分
改善机械性能；使组织均匀化，消除部分内应力。 正火烧出来的粒子更细。
淬火与回火
淬火：将钢加热到淬火温度——临界点以上30~50℃ ， 并保温一定时间，然后在淬火剂中冷却以得到马氏体组 织的一种热处理工艺。可提高硬度、强度和耐磨性。
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。
3.3 维氏硬度HV （始于1925年）
原理类似于布氏硬度，而压头为锥面夹角为136o的四 方角锥体，由金刚石制成；
HV
1.854 P d2
kgf
mm 2
优点：
其中：d为压痕对角线长度
• 因为四方角锥压头，当负荷改变时，压入角不变，因此负荷可以 任意选择（最大优点）；
• 通过维氏硬度试验得到的硬度值和通过布氏硬度试验得到的硬度 值完全相等；
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3、碳钢的基本组织
碳在铁中的存在形式有固溶体、化合物 和混合物三种。
固溶体：两种或两种以上的元素在固态 下互相溶解，而仍然保持溶剂晶格原来形 式的物体
这三种不同的存在形式，形成了不同的 碳钢组织。
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（1）铁素体
碳溶解在a-Fe中形成固溶体称铁素体。 a-Fe原子间隙小，溶碳能力低（室温下 0.006％），强度和硬度低，但塑性和韧性很 好。低碳钢是含铁素体的钢，具有软而韧的 性能。
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（2）奥氏体
碳溶解在g-Fe铁中形成固溶体称奥氏体。 g-Fe原子间隙较大，碳的溶解度比a-Fe中大 得多，如在723℃时可溶解0.8％，在1147℃ 时可达最大值2.06％。
3、〈工程力学〉，朱熙然主编，上海交通大 学出版社
4、〈金属材料及热处理〉，史美堂主编，上 海科学技术出版社
5、〈金属工业学〉上册，范全福主编，高等 教育出版社
6、〈化工机械制造〉，第八章、第九章，姚
慧珠、郑海泉编，化学工业出版社
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第一篇 材料与焊接
第一章 化工设备材料 第一节 概 述
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。
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（3）渗碳体
碳和铁形成一种化合物（Fe3C）称渗碳体。 熔点约1600℃，硬度高，塑性几乎等于零。 铁碳合金含碳量小于2％时，其组织是在铁素 体中散布着渗碳体，是碳素钢。 含碳量大于2％时，部分碳以石墨形式存在， 称铸铁。抗拉强度和塑性都比碳钢低。但铸铁具 有一定消震能力。
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3、塑性
延伸率δ
P
100%
L1 L 100% L
断面收缩率ψ A A1 100%
A
化工设备材料一般要求δ5=10%-20%
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4、冲击韧性
冲击韧度αk，使其破坏所消耗的功或吸收的 能除以试件的截面面积
低温容器所用钢板αk值不得低于30J/cm2
1、可铸性：收缩与偏析 2、可锻性 3、焊接性 4、可切削加工性
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第三节 碳钢与铸铁
“铁碳合金”：由95％以上铁和0.05％～4％ 碳及1％左右杂质元素所组成合金； 一般含碳量0.02％～2％称为钢； 大于2％称为铸铁； 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
根据物料与适宜工作条件选材 物料腐蚀性 压力与温度 蠕变、氢腐蚀、低温脆性等
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第二节 材料的性能
力学性能、物理性能、化学性能和加工性能等 一、力学性能
决定许用应力
0
n
强度、硬度、弹性、塑性、韧性等
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1、强度 是指材料抵抗外加载荷而不致失效破坏的能力
按所抵抗外作用形式可分为
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铸铁一般碳以石墨形式存在，有不同的组织形貌。
球墨铸铁强度最高；细片状石墨次之； 粗片状石墨最差。
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2、纯铁的同素异构转变
体心立方晶格的纯铁称a-Fe，面心立方晶 格的铁称为g-Fe。
a-Fe加热可变为g-Fe，反之高温下的g-Fe冷 却可变为a-Fe。
在固态下晶体构造随温度发生变化的现 象，称“同素异构转变”。
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（4）珠光体
铁素体与渗碳体的机械混合物。 力学性能介于铁素体和渗碳体之 间，即其强度、硬度比铁素体显著提 高；塑性、韧性比铁素体差，但比渗 碳体要好得多。
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（5）莱氏体
珠光体和初次渗碳体的共晶混合物。 具有较高的硬度，是一种较粗而硬的金 相组织，存在于白口铸铁、高碳钢中。
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一、铁碳合金的组织结构
1、金属的组织与结构
在金相显微镜下 看到的金属的晶 粒，简称组织
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电子显微镜观察到金属原子各种规则排列，称为金 属的晶体结构，简称结构；
不同温度下纯铁体心立方与面心立方晶格
体心立方晶格塑性比面心立方晶格的好， 而后者的强度高于前者。
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二、物理性能
密度、熔点、比热容、热导率、线膨 胀系数、导电性、磁性、弹性模量与泊 松比等。
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三、化学性能
1、耐腐蚀性 金属和合金对周围介质侵蚀的抵抗能力 2、抗氧化性 高温氧化，降低表面硬度和抗疲劳强度 选耐热材料
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四、加工工艺性能
抵抗外力的静强度 抵抗冲击外力的冲击强度 抵抗交变外力的疲劳强度
按环境温度可分为
常温下抵抗外力的常温强度 高温下抵抗外力的高温强度 低温下抵抗外力的低温强度
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常温强度指标：
• 屈服强度σs和抗拉(压)强度σb (σy) • 屈强比σs/ σb适当 • 蠕变强度σn ：在高温时，材料抵抗发生缓慢
设备常用材料特性，掌握典型化工 设备的设计计算。
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二、主要内容及学时安排
• 第一篇 化工设备材料
6 学时
• 第二篇 化工容器设计
24 学时
• 第三篇 典型化工设备机械设计
14学时
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参考书目
1、〈理论力学〉上册，哈尔滨工业大学理论 力学教研室，高等教育出版社
2、〈材料力学〉上册，刘鸿文主编，高等教 育出版社
塑性变形的能力 • 持久强度σD ：在给定温度下，促使试样经
过一定时间发生断裂的应力 • 疲劳强度σ-1：σ-1,以106-107次不被破坏的应力
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2、硬度
• 局部抵抗能力 • 弹性、强度与塑性的综合性能指标 • 压入硬度：布氏硬度(HB)、洛氏硬度
(HRC、HRB)和维氏硬度(HV) 低碳钢 σb = 0.36 HB 高碳钢 σb = 0.34 HB 灰铸铁 σb = 0.1 HB
化工设备机械基础
现代化企业的雄姿
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现代化企业的雄姿
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3
现代化企业的雄姿
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பைடு நூலகம்
教材：
高等学校理工科规划教材 “化工设备机械基础”，刁玉玮
主编大连理工大学出版社
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绪言
一、目的和意义 • 合理设备可以简化流程，降低成本 • 设备的结构和材质 • 具备基本工程力学知识，了解化工