化工设备设计基础 第5章 化工设备材.pdfVIP

第五章化工设备用材料

p一、概述

p二、材料的性能

p三、金属材料的分类及牌号

p四、钢铁的组织结构及热处理

p五、普通低合金钢及化工设备用特种钢

p六、非金属材料

p七、化工设备材料的选择

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一、概述

p1.化工设备的操作条件

p化学工业是根底工业，化工设备的种类很多，操作

条件复杂苛刻：

p操作压力：真空、常压、低压、中压以至高压和超

高压；

p操作温度：低温、常温、中温和高温；

p介质：有腐蚀性、易燃、易爆、有毒等。

p2.化工设备选材的一般要求

p遵循适用、平安和经济的原那么选择材料。

p选用材料的一般要求是：

p⑴材料品种应符合我国资源和供给情况；

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p

一、概述

p3.压力容器的选材要求

n压力容器用钢板：耐腐蚀，较高的强度，良好的塑性、韧性和冷弯

性能，缺口敏感性要低，加工和焊接性能良好。

n中、高温容器：材料组织稳定性和中、高温的机械性能。

n低温设备：低温脆性破裂问题。

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二、材料的性能

p2.1力学性能

p定义：材料抵抗外力而不产生超过允许的变形或不

破坏的能力。

p弹性变形→弹塑性变形→断裂

p2.1.1强度

p强度是固体材料在外力作用下抵抗产生塑性变形和断

裂的特性。

p⑴屈服点〔σs〕

p金属材料承受载荷作用，当载荷不再增加或缓慢增加

时，仍继续发生明显塑性变形的这种现象称为“屈服

〞。发生屈服现象时的应力，即开始出现塑性变形时

的应力称为“屈服点〞，用σs〔MPa〕表示，代表材

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料抵抗产生塑性变形的能力。

二、材料的性能

n⑶蠕变强度〔σn〕

n蠕变：金属材料在高温和应力作用下逐渐产生塑性变形的

现象。

n蠕变强度σn：在一定工作温度下，在规定的使用时间内，

使试件发生一定量的总变形的应力值。

n如σ1/10000表示材料经10000h发生1%的总变形时的

蠕变强度。表示材料在高温条件下，抵抗发生缓慢塑性变

形的能力。

n⑷持久强度〔σD〕

n持久强度：在给定温度下，促使试样经过一定时间发生断

裂的应力。持久强度是一定温度和一定应力下材料抵抗断

裂的能力。

n⑸疲劳强度〔σ-1〕

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n金属材料受到大小及方向变化的交变载荷作用发生断裂的

二、材料的性能

p2.1力学性能

p2.1.2塑性

p金属的塑性，是指金属在外力作用下产生塑性变形而

不被破坏的能力。常用的塑性指标是延伸率和断面收

缩率。

p⑴延伸率〔δ〕

p试件受拉力拉断后，总伸长的长度与原始长度之比的

百分率，称为延伸率。

p⑵断面收缩率〔ψ〕

p试件受拉力拉断后，断面缩小的面积同原始截面面积

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比值的百分率，叫做断面收缩率。

二、材料的性能

p2.1力学性能

p2.1.3硬度

p硬度：金属材料抵抗其他更硬物体压入外表的能力

硬度是材料的重要性能指标之一，可反映材料弹性、

强度与塑性等的综合性能；硬度高强度也高，耐磨性

较好

p常用的硬度指标：布氏硬度〔HB〕、洛氏硬度〔HR〕、

维氏硬度〔HV〕等

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二、材料的性能

p2.1力学性能

p2.1.4冲击韧性〔Akv〕

p韧性是材料在外加动载荷突然袭击时的一种及时和迅

速塑性变形的能力

图5-1冲击韧性测定试验示意图

【注意】韧性高的材料，一般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。原因是静载荷下能够缓慢