化工设备常用材料
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
8
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
11
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
21
（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。
化工设备基础知识第一章-第二讲
常温下抵抗外力的常温强度 按环境温度可分为 高温下抵抗外力的高温强度 低温下抵抗外力的低温强度
3
(2)、塑性 (2)、塑性
材料的塑性是指材料受力时，当应力超过屈服点后， 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 的变形而不即行断裂的性质. 的变形而不即行断裂的性质 工程上以延伸率δ和断面收缩率 和断面收缩率ψ作为衡量金属静载荷下塑性变 工程上以延伸率 和断面收缩率 作为衡量金属静载荷下塑性变 形能力的指标
低温容器所用钢板α 值不得低于30J/cm 低温容器所用钢板αk值不得低于30J/cm2
2011-2-20
6
(5)、疲劳： (5)、疲劳：
许多机械零件，如各种轴、齿轮、弹簧等， 许多机械零件，如各种轴、齿轮、弹簧等，经常受到大 小不同和方向变化的交变载荷作用。这种交变载荷常常会使 小不同和方向变化的交变载荷作用。 材料在应力小于其强度极限，甚至小于其弹性极限的情况下， 材料在应力小于其强度极限，甚至小于其弹性极限的情况下， 经一定循环次数后，并无显著的外观变形却会发生断裂。 经一定循环次数后，并无显著的外观变形却会发生断裂。这 种现象叫做材料的疲劳。 种现象叫做材料的疲劳。
• 3、化学性能
•
金属的化学性能是指材料在所处介质中的化学 稳定性， 稳定性，即材料是否会与周围介质发生 化学或电 化学作用而引起腐蚀。 化学作用而引起腐蚀。金属的化学性能指标主要 有耐腐蚀性和抗氧化性。 有耐腐蚀性和抗氧化性。
（1） 耐腐蚀性 ） 金属和合金对周围介质，如大气、水汽、 金属和合金对周围介质，如大气、水汽、各种电解液侵蚀的抵 抗能力叫做耐腐蚀性。 抗能力叫做耐腐蚀性。 腐蚀速度表示材料的耐腐蚀性。 腐蚀速度表示材料的耐腐蚀性。
根据经验， 大部分金属的硬度和强度之间有如下 近似关系 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 化工设备材料及其选择
时效热处理：材料经固溶处理或冷塑变 形后，在室温或高于室温条件下，其组 织和性能随时间而变化的过程。 时效可进一步消除内应力，稳定零件尺 寸，它与回火作用相类似。
45
3、表面淬火
使零件表面层比心部具有更高的 强度、硬度、耐磨性和疲劳强度，而 心部则具有一定的韧性。
46
4、化学热处理
有渗碳、渗氮(氮化)、渗铬、渗硅、渗铝、氰化(碳 与氮共渗)等。 渗碳、氰化可提高零件的硬度和耐磨性； 渗铝可提高耐热、抗氧化性； 氮化与渗铬的零件，表面比较硬，可显著提高耐磨 和耐腐蚀性； 渗硅可提高耐酸性等。
测量方法（压入硬度）：测定一定的压力（F）和 规定的压头所形成的压痕深度或面积。
布氏硬度：HBS-钢球(<450)HBW-硬质合金球(450650) 洛氏硬度：HRA、HRB、HRC，(>650) 其他：维氏硬度(HV)和肖氏硬度(HS)
反映材料弹性、强度与塑性的综合性能指标
14
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
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（4）铸钢和锻钢
铸钢用 ZG表示， ZG25、 ZG35等，用于制造 各种承受重载荷的复杂零件，如泵壳、阀门、 泵叶轮等。 锻钢有08、10、15、…、50等牌号。石油化工 容器用20、25等制作管板、法兰、顶盖等。
39
四、钢的热处理
钢、铁固态下加热、保温和不同的冷却方式，改变 金相组织以满足所要求的物理、化学与力学性能， 称为热处理。
27
二 铁 碳 合 金 状 态 图
28
其他（自学）
碳钢在常温下的组织 共析钢(0.77%C) 亚共析钢(<0.77%C) 过共析钢(0.77~2.11%C) 铸铁(2.11~4.3%C)
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
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。
15
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。
16
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。
14
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。
6
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。
7
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_化工设备常用材料及其选择
2020/7/19
化工生产和化工机械
化工生产是以流体（气体、液体、粉体） 为原料，以化学处理和物理处理为手段，以获 得设计规定的产品为目的的工业生产。
化工生产过程的决定因素：化学工艺过程
化工机械装备
化工机械通常分为：化工设备（静设备）
2020/7/19
化工机器（动设备）
化工设备：
e P
b
a
相同，如何理解弹性模量？
o
(1)式称为虎克定律，该定律也可用于受压杆件，但符号为负
2020/7/19
1.2 材料的性能
横向线应变：
' d1 d d
dd
d
ε' 为横向线应变
研究表明在弹性阶段杆件的横向
应变ε'和轴向应变ε之比的绝对
值是一个常数
d1
拉伸
'
2020/7/19
，称为横向变形系数或者泊桑比
2020/7/19
第1章 化工设备材料及其选择
本章重点：材料的力学性能及化工设备材料 的选择
本章难点：材料的性能 计划学时： 8学时
2020/7/19
1.1 概 述
1.1.1 化工设备选材的重要性和复杂性
1、操作条件的限制 压力：从高真空到几千大气压,故有强度要求 温度：-250℃～2000℃，材料受冷、热 介质：酸碱（腐蚀）、易燃、易爆、毒性以及核反 应堆中子照射（变脆)
1.2 材料的性能
（2）屈服阶段（bc段）
பைடு நூலகம்
在此阶段，曲线上升
坡度变缓，在C点附近， 应力几乎不变的情况
下，试件的应变量在 增加，此时我们认为
b c s
材料对外力“屈服”
化工设备材料及其选择
T
ss
二、物理性能
相对密度、熔点、热膨胀性、导热性、导电性、磁性、 弹性模数与泊桑比等。
1、线膨胀系数α 2、弹性模量E 材料在弹性范围内，应力和应变成正比，即σ＝Eε，这个 比例系数E称为弹性模量，表示金属材料在弹性变形阶段 的应力和应变关系。 对不同材料，材料的弹性模量越大．使它产生一定量的弹 性变形的应力也越 。对同一种材料，弹性模数E随温 度的升高而 。
1）普通碳素结构钢（GBT700-2006）
代表钢材屈服点的字母 ＋ 屈服点的数值
＋ 材料质量等级符号 ＋ 脱氧方法符号，
常用Q235B，Q235C，Q235A· F
2）优质碳素结构钢（GBT699-1999） 较普通碳素结构含S、P量较少，表面质量较好。 常用10、Q245R（20g、20R）和20等。
高硅铸铁 ≥40 ≤沸 50~100 ＜120 (＜35) 30 STSi15R ＜40 ＜70 碳钢 × 70~80 20 × (80~100) (70) 沸 (80~100) ＜40 (沸 ) (＜10) (＜40) 40 (30) × × 60 × × 沸 × ×
耐 潮湿 100 耐 × 80 200 × 100 100 × ×
指在带有一定应力集中的缺口条件下，并且在静载荷作用条件 下，抵抗裂纹扩展的能力。
55 10
10
R1 2
8
(a) U型缺口
55 10
10
R0.25
8
45°
(a) V型缺口
图1-3 冲击试验的标准试样
4、硬度： 表示金属材料在一个小的体积范围内抵抗 弹性变形、塑性变形或破断的能力。
金属材料抵抗其它更硬的物体压入其内的能力。
第四节
6化工设备常用材料
在150℃～250℃范围内的回火称“低 温回火”。回火马氏体有较高的硬度和耐 磨性，内应力和脆性有所降低。刃具、量 具，要进行低温回火处理。
2024/7/4
36
中温回火温度是300℃～450℃。 有一定的弹性和韧性，并有较高硬度。 轴类、刀杆、轴套等进行中温回火。
2024/7/4
20
3、碳钢的基本组织
C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。
三种不同的存在形式，形成了不同的碳 钢组织。
2024/7/4
21
组元：纯铁、 Fe3C
固相 相
固溶 体
金属 化合 物
铁素体 奥氏体 渗碳体
r= σmin/ σmax ,应力循环系数或应力比，如σ-1,以 106-107次不被破坏的应力
（r—循环特性）
2024/7/4
4
补充:静应力与变应力 稳定变应力——周期、应力幅和平均应力都
不随时间变化的变应力
2、硬度
局部抵抗能力 弹性、强度与塑性的综合性能指标 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
2024/7/4
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3、表面淬火
使零件表面层比心部具有更高的强度、 硬度、耐磨性和疲劳强度，而心部则具有 一定的韧性。
2024/7/4
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4、化学热处理
渗碳、渗氮(氮化)、渗铬、渗硅、渗铝、氰 化(碳与氮共渗)等。
渗碳、氰化可提高零件的硬度和耐磨性； 渗铝可提高耐热、抗氧化性； 氮化与渗铬的零件，表面比较硬，可显著提 高耐磨和耐腐蚀性； 渗硅可提高耐酸性等。
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。
化工厂的材料
化工厂的材料化工厂是生产化学产品的重要场所，而化工厂所需的材料也是至关重要的。
在化工生产过程中，材料的选择和使用直接影响着产品的质量和生产效率。
因此，化工厂的材料选择至关重要，下面将介绍一些常见的化工厂材料及其用途。
首先，化工厂常用的材料之一是不锈钢。
不锈钢具有优良的耐腐蚀性能，能够在恶劣的化工环境下长期使用。
在化工生产中，不锈钢常用于制作反应釜、管道、储罐等设备，保障了化工生产设备的稳定运行和产品的质量。
其次，塑料材料也是化工厂常用的材料之一。
塑料具有优良的耐腐蚀性能和机械性能，广泛应用于化工设备的制造和管道的输送。
在化工生产中，塑料材料常用于制作储罐、泵体、阀门等设备，能够有效地防止化学物质对设备的侵蚀，保障了化工生产的安全和稳定。
另外，玻璃材料也是化工厂常用的材料之一。
玻璃具有优良的透明性和耐腐蚀性能，能够有效地观察化工生产过程和保护化工产品的质量。
在化工生产中，玻璃材料常用于制作反应器、反应釜、观察窗等设备，能够满足化工生产对于观察和保护的需求。
此外，橡胶材料也是化工厂常用的材料之一。
橡胶具有优良的耐腐蚀性能和弹性，能够有效地密封化工设备和减少振动噪音。
在化工生产中，橡胶材料常用于制作密封垫、软管、阀门垫片等设备，保障了化工生产设备的正常运行和产品的质量。
综上所述，化工厂的材料选择对于化工生产至关重要。
不锈钢、塑料、玻璃、橡胶等材料在化工生产中发挥着重要的作用，保障了化工生产设备的稳定运行和产品的质量。
因此，在化工生产过程中，应根据具体的工艺要求和化学品性质，选择合适的材料，并严格控制材料的质量，以确保化工生产的安全和稳定。
化工设计课件-6压力容器和化工设备常用材料
CHAP. 6 压力容器和化工设备常用材料 2）碳钢的规格及品种 上述介绍的是钢号，钢必须以钢的规格和品种供货。 a.铸钢：（GB979-67） 用于制造法兰、筒体、端盖等。铸钢牌号“ ZG”，如ZG15 、ZG25等， l l 数字为碳的万分数, ZG15 含C0.15%
、
b.锻钢（JB755-85 Q/ZB60-73） 用于制造法兰、管板、顶盖、盲板等。牌号20、25、35、45、16Mn、 16MnD、35CrMo、15CrMo c.钢板（GB708-65，GB709-65） GB708-65《轧制薄钢板品种》，厚度0.2～4mm，有冷轧和热轧二种。 GB709-65《热轧厚钢板品种》，厚度 4.5～60mm，均为热轧。 钢板牌号：Q235-A、Q235-A.F、20R、16MnR、16MnDR(后二者是低合 金钢)
D
CHAP. 6 压力容器和化工设备常用材料 3）碳钢的性能 a. 碳钢的力学性能 强度、硬度较高，塑性、韧性较好。 碳钢机械性能与钢的含碳量、热处理条件、零件的尺寸及其适用温度有关。 l l
、
⑴碳含量的增多, 强度、硬度提高, 塑性下降; ⑵温度升高, 强度下降, 塑性提高; ⑶退火处理 硬度下降, 塑性提高。
D
CHAP. 6 压力容器和化工设备常用材料
s ），而塑性（ 碳钢中的强度随着C含量的增加而增加（ b 、 随着C含量的增加而下降。
、 ）
铸铁中的碳超过了铁所能溶解的限度，多余的部分以石墨的形式存在。石 l l 墨是种良好的润滑剂，但是非常脆，强度小。因而，铸铁强度低，脆性大，由 于石墨的存在，耐磨性能好，切削性好，铸造性好，消振性能好。它适用于制 造机器的支座等大而笨的零件。 1）碳钢的分类、牌号 ⑴按含碳量分类： 低碳钢：C<0.3%, 强度低，塑性好，冷成形和焊接性能好，特适用于制造化 工设备 如Q235-A（ A3） 中碳钢:C：0.3～0.6％之间 有良好的强度和塑性，适宜做轴、齿轮、高压容 器顶盖。如 35、45号钢。 高碳钢:C>0.6%,强度及硬度高，塑性较差，用来制作弹簧、钢丝绳等
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；
第五章化工设备的常用零部件资料
5.1 标准零部件 5.2 典型化工设备常用零部件
5.1 标准零部件
化工设备采用的标准零部件较多，主要有筒体、封 头、法兰、支座、视镜、液面计和补强圈等。
5.1.1 筒体
筒体是化工设备的主体构件，一般使用钢板卷制后 焊接成形。当筒体直径小于500mm时，可直接采用无缝主要几何尺寸为直径、长度及厚度。直径和长度 由工艺条件给出，厚度由工程设计确定。卷制筒体的公 称直径是筒体的内径如表5-1所列；无缝钢管制筒体的 公称直径是无缝钢管的外径如表5-2所列。
5.2.2 塔式容器常用零部件
塔式容器广泛用于化工、石油化工和轻工食品等工 艺过程中，塔式容器可分为板式塔和填料塔两大类，其 总体结构如图5-18所示。图5-18(a)为填料塔，图518(b)为板式塔。
这两类塔的外部结构基本相同，都是由塔体、裙座、 吊柱、人孔、液面计、接管等构件组成。只是内件不同， 下面介绍这两类塔的主要构件。
例如，接管公称直径DN100的补强圈，厚度为8mm， 坡口形式为D型，材料为Q235B。
标记示例：dNDN100×8-D-Q235-B JB/T4736-2002。 材料：16MnR
5.1 标准零部件
5.1.6 人孔与手孔
为了满足化工设备安装、清洗和检修的要求，在化 工设备上需要设置人孔或手孔。人孔的基本结构如图510所示。
化工设备的结构设计规定，当筒体的公称直径超过 700mm时，应设置人孔。人孔的形状有圆形和椭圆形两 种。圆形人孔结构如图5-10所示。圆形人孔加工方便， 应用比较广泛；椭圆形人孔加工比较困难，但对于壳体 的强度削弱较小。
5.1 标准零部件
圆形人孔的公称直径有DN400、DN450、DN500、 DN600。椭圆形人孔的最小尺寸为300×400。人孔的选 择应根据设备结构和强度条件，以检修人员进出方便为 原则。人孔的标准较常用的有HG/(21514-21535)-2005 《钢制人孔和手孔》。
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47.7℃）、液硫化氢（-61℃ ）等设备
15CrMoR
低合金珠光体热强钢 中温抗氢钢板 用于制造壁温不超过560℃的压力容器
应用介绍
16MnR
屈服点为340MPa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
16MnDR、15MnNiDR、 09MnNiDR
低温压力容器用钢，工作在-20℃及更低温度的压力容 器专用钢板
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。
（3）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
铬钢：0Cr13 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：00Cr18Ni5Mo3Si2 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。
二、钢材类型
按化学成分分类：碳素钢、低合金钢、高合金钢
（1）碳素钢
含碳量小于2.06％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：Q235-B、Q235-C钢板；10、20钢 钢管；20、35钢锻件。
压力容器专用钢板：20R （R表示压力容器专用钢板）
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
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。
（2）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3%），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。
铬镍钢
0Cr18Ni9、0Cr18Ni10Ti、00Cr19Ni10这三种钢均属于 奥氏体不锈钢。
0Cr18Ni9：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，0Cr18Ni9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。
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。
20MnMo、 09MnNiD、 2.25Cr-1Mo锻件
20MnMo：良好的热加工和焊接工艺性能；常制造使用温度 为-40～470℃的重要大中型锻件
09MnNiD：良好的低温韧性；常制造使用温度为-40～45℃ 的低温容器
2.25Cr-1Mo：较高的热强性、抗氧化性和良好的焊接性能； 常制造高温（350～480℃）、高压（～25MPa）、临氢压力 容器
0Cr18Ni10Ti：具有较高的抗晶间腐蚀能力，可在-196℃～ 600℃温度范围内长期使用。
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。
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。
（1）铜与铜合金
纯铜与黄铜的设计温度不高于200℃。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。
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
GB3531 低温压力容器用低合金钢钢板 GB6654 压力容器用钢板
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。
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。