第1章化工设备材料及其选择

《第1章化工设备材料及其选择》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第1章化工设备材料及其选择（42页珍藏版）》请在文档大全上搜索。

1、化工设备机械基础化工设备机械基础u压力容器的常规设计方法压力容器的常规设计方法u内压、外压（中、低压）内压、外压（中、低压） u几类常用化工设备几类常用化工设备u换热设备、塔设备、搅拌设备换热设备、塔设备、搅拌设备 参考书目u化工容器及设备化工容器及设备，余国琮主编，北京：化学工业出，余国琮主编，北京：化学工业出版社，版社，1980u化工容器设计化工容器设计，化工设备设计全书编委员会，上海：，化工设备设计全书编委员会，上海：上海科学技术出版社，上海科学技术出版社，1987u过程设备设计过程设备设计，郑津洋等主编，北京：化学工业出，郑津洋等主编，北京：化学工业出版社，版社，2005uGB150-

2、2011压力容器压力容器，北京：学苑出版社，北京：学苑出版社，2011uGB151-1999钢制管壳式换热器钢制管壳式换热器，北京：学苑出版社，北京：学苑出版社，1999绪论绪论一、问题的提出一、问题的提出二、课程内容二、课程内容（一）设备是工艺的基础（一）设备是工艺的基础（二）材料是设备的基础（二）材料是设备的基础（一）基础篇（一）基础篇材料材料材料的性能材料的性能碳钢碳钢特殊性能钢特殊性能钢合金钢合金钢常用三类钢常用三类钢封头人孔支座筒体管口液位计内压容器内压容器外压容器的失稳外压容器的失稳（二）理论篇（二）理论篇中低压容器设计（内压和外压）中低压容器设计（内压和外压）换热器换热器搅拌器搅

3、拌器塔设备塔设备（三）实践篇（三）实践篇典型设备（换热器、塔设备、搅拌器）典型设备（换热器、塔设备、搅拌器）第一章第一章 化工设备材料及其选择化工设备材料及其选择教学重点：教学重点： 化工设备材料的选择。化工设备材料的选择。 教学难点：教学难点： 材料的性能。材料的性能。第一篇化工设备材料第一篇化工设备材料第一节第一节 概述概述 一、化工设备选材的重要性和复杂性一、化工设备选材的重要性和复杂性1.1.操作条件的限制操作条件的限制2.2.制造条件的限制制造条件的限制3.3.材料自身性能的限制材料自身性能的限制二、选材要遵循二、选材要遵循 适用、安全和经济的原则适用、安全和经济的原则第二节第二节

4、材料的性能材料的性能一、力学性能一、力学性能 材料在外力（或外加能量）作用下抵抗外力材料在外力（或外加能量）作用下抵抗外力所表现的行为，包括变形和抗力，即在外力作用所表现的行为，包括变形和抗力，即在外力作用下不产生超过允许的变形或不被破坏的能力。下不产生超过允许的变形或不被破坏的能力。 硬硬度度强强度度塑塑性性韧韧性性金属材料承受载荷作用，金属材料承受载荷作用，当载荷不再增加或缓慢当载荷不再增加或缓慢增加时，仍继续发生明增加时，仍继续发生明显的塑性变形，这种现显的塑性变形，这种现象就称为屈服。象就称为屈服。 1、强度：固体材料在外力作用下抵抗产生塑性变强度：固体材料在外力作用下抵抗产生塑性变形

5、和断裂的特性。形和断裂的特性。 持久强度持久强度D蠕变强度蠕变强度n屈服强度屈服强度s(0.2)抗拉强度抗拉强度b疲劳极限疲劳极限n常温拉应力下常温拉应力下20钢的拉伸试验钢的拉伸试验 l0=10d0l0= 5d0或或从开始加载到发生断裂所从开始加载到发生断裂所能达到的最大应力值，叫能达到的最大应力值，叫做抗拉强度。做抗拉强度。 开始出现塑性变形时的应开始出现塑性变形时的应力，称为力，称为“屈服点屈服点”s ss s sb1、强度：固体材料在外力作用下抵抗产生塑性变强度：固体材料在外力作用下抵抗产生塑性变形和断裂的特性。形和断裂的特性。 金属在拉伸条件下，金属在拉伸条件下，从开始加载到发生从开

6、始加载到发生断裂所能承受的最断裂所能承受的最大应力值，叫作抗大应力值，叫作抗拉强度。拉强度。 持久强度持久强度D蠕变强度蠕变强度n屈服强度屈服强度s(0.2)抗拉强度抗拉强度b疲劳极限疲劳极限n1 1、强度：固体材料在外力作用下抵抗产生塑性变、强度：固体材料在外力作用下抵抗产生塑性变形和断裂的特性。形和断裂的特性。 材料在高温下，在材料在高温下，在一定的应力下，抵一定的应力下，抵抗发生缓慢塑性变抗发生缓慢塑性变形的能力。形的能力。持久强度持久强度D蠕变强度蠕变强度n屈服强度屈服强度s(0.2)抗拉强度抗拉强度b疲劳极限疲劳极限n 材料在高温下，抵抗材料在高温下，抵抗发生断裂的能力。发生断裂的能

7、力。 1 1、强度：固体材料在外力作用下抵抗产生塑性变、强度：固体材料在外力作用下抵抗产生塑性变形和断裂的特性。形和断裂的特性。 持久强度持久强度D蠕变强度蠕变强度n屈服强度屈服强度s(0.2)抗拉强度抗拉强度b疲劳极限疲劳极限n材料在材料在交变载荷交变载荷作用下，作用下，会在远低于材料本身的屈会在远低于材料本身的屈服点时就已经断裂了，这服点时就已经断裂了，这种现象就是疲劳。我们把种现象就是疲劳。我们把经过经过106108次次循环试验循环试验而不发生断裂的最大应力，而不发生断裂的最大应力，作为疲劳强度。作为疲劳强度。1 1、强度：固体材料在外力作用下抵抗产生塑性变、强度：固体材料在外力作用下抵

8、抗产生塑性变形和断裂的特性。形和断裂的特性。 持久强度持久强度D蠕变强度蠕变强度n屈服强度屈服强度s(0.2)抗拉强度抗拉强度b疲劳极限疲劳极限n2、塑性塑性：金属材料在断裂前发生不可逆永久变形的金属材料在断裂前发生不可逆永久变形的能力。能力。主要有两个塑性指标：主要有两个塑性指标：%100%100000lllllKK%100%100000FFFFFKK延伸率延伸率断面收缩率断面收缩率3、韧性：韧性： 表示材料弹塑性变形为断裂全过程吸收能量表示材料弹塑性变形为断裂全过程吸收能量的能力，也就是材料抵抗裂纹扩展的能力。的能力，也就是材料抵抗裂纹扩展的能力。承受承受静静载荷抗裂纹扩展的能力载荷抗裂纹

9、扩展的能力 缺口敏感性缺口敏感性承受承受动动载荷时抗裂纹的能力载荷时抗裂纹的能力 冲击韧性冲击韧性冲击功冲击功 ，而冲击韧度而冲击韧度 （F为面积）为面积） 图图1-1冲击试样的安放冲击试样的安放1-摆锤摆锤2-试样试样3-机座机座图图1-2 冲击试验原理冲击试验原理1-摆锤摆锤2-试样试样21GHGHAk FAkk/ （1）冲击韧度）冲击韧度 韧性高的材料，塑性好；塑性较高韧性高的材料，塑性好；塑性较高的材料，韧性也好。的材料，韧性也好。问题问题判断正误并说出理由判断正误并说出理由 注意！韧性是材料在外加动载荷注意！韧性是材料在外加动载荷突然袭击时的一种及时和迅速塑性突然袭击时的一种及时和迅

10、速塑性变形的能力。韧性高的材料，一般变形的能力。韧性高的材料，一般都有较高的塑性指标；但塑性较高都有较高的塑性指标；但塑性较高的材料，却不一定都有高的韧性。的材料，却不一定都有高的韧性。其所以如此，就是因为静载菏下能其所以如此，就是因为静载菏下能够缓慢塑性变形的材料在动载荷够缓慢塑性变形的材料在动载荷下不一定能迅速塑性变形。下不一定能迅速塑性变形。 （2）缺口敏感性）缺口敏感性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。下，抵抗裂纹扩展的能力。图图1-3 冲击试验的标准试样冲击试验的标准试样10281055

11、R1(a) U型缺口型缺口104581055R0.25(a) V型缺口型缺口 4、硬度硬度：金属材料抵抗其它更硬的物体压入其内的能力。金属材料抵抗其它更硬的物体压入其内的能力。 表示金属材料在一个小的体积范围内抵抗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。弹性变形、塑性变形或破断的能力。布氏硬度布氏硬度HB（一般在（一般在HB450以上就不能使以上就不能使用用) 、 洛氏硬度洛氏硬度HR (可以用于硬度很高的材可以用于硬度很高的材料料) 、 维氏硬度维氏硬度HV ( 比洛氏硬度更适合于测比洛氏硬度更适合于测定极薄试样的硬度定极薄试样的硬度) ，显微硬度。，显微硬度。