水工艺设备基础 期末复习

第一章水工艺设备常用材料

1.水工艺设备常用的金属材料主要有：碳钢、铸铁、合金钢、不锈钢及部分有色金属材料等。

2.钢的分类：按化学成分分为碳钢和合金钢，按硫磷含量分为普通钢、优质钢、高级优质钢，按用途分为结构钢、工具钢、特殊性能钢。

3.钢的编号：Q+数字表示屈服强度值；标注A、B、C、D，表示钢材质量等级，A级最低，D级最高；标注F为沸腾钢，未标注为镇静钢：如q235—A·F，表示屈服强度为235MPa的A级沸腾钢。

4.合金结构钢编号：利用“两位数字+元素符号+数字”来表示，两位数字代表钢种平均含碳量的万分之几，元素符号表示钢中所含的合金元素，数字代表该元素的平均含量的百分之几，若平均含量低于1.5%，则不标明含量，若平均含量大于1.5%、2.5%、3.5%……，则相应地以2、3、4……表示。如12CrNi3钢，其平均含碳量为0.12%，平均含铬量小于1.5%，平均含镍量为3%。

5.合金工具钢：当其平均含碳量大于或等于1.00%时，含碳量不予标出，小于1.00%时，以千分之几表示，其余表示方法与合金结构钢相似，如9SiCr，其平均含碳量为0.9%，硅和铬的平均含量均小于1.5%。

6.金属的基本性能是指它的物理性能、机械性能、化学性能和工艺性能。

7.钢中的有益元素包括锰和硅，有害元素包括硫（热脆、断裂韧性降低）和磷（冷脆、但提高在大气中耐蚀性）。

8.材料的机械性能主要指材料的弹性、塑性、强度和韧性（冲击韧性、断裂韧性、无塑性转变温度）。

9.材料的工艺性能主要指材料的可焊性、可锻性、切削加工性、成型工艺性和热处理性能。

10.有色金属：工业上钢铁称为黑色金属，除钢铁以外的金属称为有色金属。

11.铜合金及其编号：铜与锌组成的合金称为黄铜，HSn70—1表示含铜70%，含锡1%的锡黄铜；铜合金中的主加元素不是锌而是锡、铝、硅等其他元素，称为青铜，QSn4—3，表示平均含锡量4%，含锌量3%的锡青铜。

12.无机非金属材料包括天然岩石、铸石、陶瓷、搪瓷、玻璃、水泥等。

13.陶瓷以黏土为主要原料，其刚度、硬度是各类材料中最高的，在室温下几乎没有塑性，具有很好的耐火性能和不可燃烧性，最大的缺点是脆性和热稳定性低，大多数陶瓷是良好的绝热体和绝缘体。

14.陶瓷和搪瓷的区别：搪瓷是金属和瓷釉的复合材料，兼有金属设备的力学性能和瓷釉的耐腐蚀性能。

15.高分子化合物的合成：加聚反应（无副产物）、缩聚反应（析出低分子物质）。

16.高分子材料性能：重量轻、高弹性、滞弹性、塑性和受迫弹性、强度（比金属低）与断裂（脆性断裂、韧性

断裂）、韧性（好）、减摩、耐磨性（好）、绝缘性（好）、耐热性（差）、耐蚀性（只化学腐蚀）、老化。

17.高分子材料主要包括合成树脂、合成橡胶和合成纤维三大类。

18.塑料的组成：塑料是指以有机合成树脂为主要组成材料，与其他配料混合，通过加热、加压塑造成一定形状的产品。塑料的性能主要取决于树脂，但在合成树脂中加入添加剂可对塑料进行改性。组成塑料的物质主要包括：合成树脂、填料（或增强材料）、固化剂、增塑剂、稳定剂、润滑剂、着色剂、阻燃剂。

19.塑料按受热性能分为热塑性塑料（加热时软化，可塑造成型，冷却后变硬，此过程可反复进行），热固性塑料（初加热时软化，可塑造成型，但固化后再加热，将不再软化，也不溶于溶剂）。

20.复合材料：为多相或多组成体系，全部相可分为两类，一类为基本相，主要起胶粘剂作用；另一类为增强相，起提高强度或韧性的作用。

21.复合材料性能特点：比强度和比刚度高、抗疲劳性能好、减振能力强、高温性能好、断裂安全性高。

第二章材料设备的腐蚀、防护与保温

1.腐蚀：是材料与它所处环境介质之间发生作用而引起材料的变质和破坏。

2.金属氧化的条件：金属氧化物的分解压低于0.022MPa，该金属就有可能在空气中氧化。

3.金属氧化膜起保护作用的条件：

①生成的金属膜必须致密、完整，能把金属表面全部遮盖住；

②金属氧化物本身是稳定、难溶和不挥发的，且不易于介质作用而被破坏；

③氧化膜与基体结合良好，有相近的热胀系数，不会自行或受外界作用而剥离脱落；

④氧化膜有足够的强度、塑性，足以经受一定的应力、应变的作用。

4.钢铁的气体腐蚀：钢铁在高温气体环境中很容易受到腐蚀，常见类型有：高温氧化、脱碳、氢蚀和铸铁肿胀；防止措施：合金化、改善介质、应用保护性覆盖层。

5.腐蚀原电池的组成：阳极、阴极、导体介质；

原理：构成腐蚀原电池的两个电极具有不同的电极电位，电极电位低的金属形成阳极，失去电子，不断溶解，产生腐蚀，电极电位高的金属形成阴极，得到来自阳极的电子。

6.极化：原电池由于电流通过，使其阴极和阳极的电极电位偏离其起始电位值得现象。极化使阳极电位升高，使阴极电位下降，使两电极的电位差减小，从而降低腐蚀速率。

7.钝化：金属与介质作用后，失去其化学活性，变得更为稳定的现象。钝化能千百倍地提高金属的耐蚀性能。

8.氢去极化腐蚀

①定义：以氢离子还原反应为阴极过程的腐蚀称为氢去极化腐蚀，简称析氢腐蚀。

②条件：当金属的电极电位较氢电极的平衡电位为负时，才有可能发生析氢腐蚀。

③过程：a.水化氢离子脱水H+·nH2O→H++nH2O

b.形成吸附氢原子H++M(e)→MH

c.吸附氢原子脱附MH+MH→H2+2M

d.氢分子形成气泡，从表面逸出。

④影响因素：金属材料的形状、溶液的pH、阴极面积、温度。

pH值越小，氢离子浓度增大，氢电极电位变得更正，加速了金属的腐蚀；

阴极区的面积增加，氢过电位减小，阴极极化率降低，析氢反应加快，腐蚀速率增大；

温度升高，氢过电位减小，且温度升高使阳极反应和阴极反应加快，腐蚀速率增大。

9.氧去极化腐蚀

①定义：当电解质溶液中有氧存在时（一般为中性或碱性溶液），在阴极上发生氧去极化反应，由此引起阳极

金属不断溶解的现象称为氧去极化腐蚀。

②条件：当金属的电极电位较氧电极的平衡电位为负时，才有可能发生吸氧腐蚀。

③过程：a.氧通过气/液界面传质，由空气进入溶液；

b.溶解氧通过对流扩散均布在溶液中；

c.氧以扩散方式通过电极表面的扩散层，到达金属的表面；

d.氧在金属表面进行还原反应。

④影响因素：阳极材料、溶液中溶解氧的浓度、溶液流速、溶液中盐的浓度、温度。

阳极材料电极电位降低，氧去极化腐蚀的速度增大；

溶解氧浓度增大，氧去极化腐蚀速度随之增大；

溶液流速越大，腐蚀速度也就越大；

盐浓度增大，溶液的电导率增大，腐蚀速度将有所提高；

温度升高，氧的扩散和电极反应速度加快，因此在一定温度范围内，随温度升高腐蚀速度加快。

10.氢去极化腐蚀和氧去极化腐蚀的比较