《化工设备概述》课件.ppt

1、第一章第一章 化工设备概述化工设备概述掌握化工设备常用钢材的性能及应用掌握化工设备常用钢材的性能及应用主要知识点主要知识点化工设备的类型及在化工生产中的应用化工设备的类型及在化工生产中的应用了解压力容器相关标准规范了解压力容器相关标准规范第一章第一章 化工设备概述化工设备概述本课程的性质本课程的性质 化工设备化工设备课是课是“化工设备维修技术化工设备维修技术”专业专业的核心专业课，它是在的核心专业课，它是在工程材料工程材料、化工制图化工制图、工程力学工程力学、化工原理及工艺化工原理及工艺等课程的基础上等课程的基础上进行学习，是对这些课程的综合应用，同时也为进一进行学习，是对这些课程的综合应用，

2、同时也为进一步学习步学习化工设备制造技术化工设备制造技术、化工设备技术管化工设备技术管理理、毕业设计毕业设计等课程打基础和提供支持。等课程打基础和提供支持。本课程的学习内容本课程的学习内容化工容器设计：化工容器设计：压力容器基础知识、基本理论，常压力容器基础知识、基本理论，常用材料及应用；中低压容器、外压容器设计计算，用材料及应用；中低压容器、外压容器设计计算，相关标准规范的应用；相关标准规范的应用；常用化工设备介绍：常用化工设备介绍：换热设备、塔设备、反应设备、换热设备、塔设备、反应设备、储存设备等典型化工设备，以及法兰、人孔、支座、储存设备等典型化工设备，以及法兰、人孔、支座、开孔补强等设

3、备的主要零部件结构类型、使用与维开孔补强等设备的主要零部件结构类型、使用与维护等。护等。本课程的学习目标本课程的学习目标 培养学生应用所学的基础理论，结合有关标准和培养学生应用所学的基础理论，结合有关标准和技术规范解决工程实际问题的能力。通过本课程的学技术规范解决工程实际问题的能力。通过本课程的学习使学生了解化工设备的类型、特点及应用，掌握石习使学生了解化工设备的类型、特点及应用，掌握石油化工设备常用材料及性能油化工设备常用材料及性能，熟悉有关标准和技术规，熟悉有关标准和技术规范范，掌握中低压容器设计的基本理论和方法，掌握典，掌握中低压容器设计的基本理论和方法，掌握典型设备及主要零部件的结构、

4、特点和使用方法。为化型设备及主要零部件的结构、特点和使用方法。为化工设备的设计、制造、安装、使用、维护、检修等打工设备的设计、制造、安装、使用、维护、检修等打下比较扎实的理论基础。并且通过实训现场教学、下下比较扎实的理论基础。并且通过实训现场教学、下厂实习及课程设计，起到由学生向生产一线的工程技厂实习及课程设计，起到由学生向生产一线的工程技术人员过渡的桥梁作用。术人员过渡的桥梁作用。本课程的特点本课程的特点 本课程是以本课程是以“知识和技术知识和技术”为主的专业课，不为主的专业课，不同于以同于以“技能技能”为主的课程。学习的目标是工程应用，为主的课程。学习的目标是工程应用，但解决工程实际问题需

5、要一定的理论支持，也需要熟但解决工程实际问题需要一定的理论支持，也需要熟悉国家和行业的相关标准规范。所以，本课程理论与悉国家和行业的相关标准规范。所以，本课程理论与实践并重，动脑略多于动手。实践并重，动脑略多于动手。本课程的理论部分，对工程材料、尤其是各类本课程的理论部分，对工程材料、尤其是各类钢材，工程力学方面的知识，以及分析和计算的能力钢材，工程力学方面的知识，以及分析和计算的能力有一定的要求；典型化工设备及主要零部件的结构特有一定的要求；典型化工设备及主要零部件的结构特点、选型、使用和维护等内容，要求有较高的点、选型、使用和维护等内容，要求有较高的“识图识图”能力，且要熟悉有关标准规范。

6、能力，且要熟悉有关标准规范。第一节第一节 化工设备应用与类型化工设备应用与类型 石油、化工产品都是按照一定的工艺过程，利用与之相石油、化工产品都是按照一定的工艺过程，利用与之相配套的机械设备生产出来的。如加工原油就是要有与之加工配套的机械设备生产出来的。如加工原油就是要有与之加工工艺相配套的精馏塔、换热器、加热炉、泵等。化工机械提工艺相配套的精馏塔、换热器、加热炉、泵等。化工机械提出了不同的要求，为化工工艺服务。出了不同的要求，为化工工艺服务。化工机械分两类：化工机械分两类：一类：动设备，泵、压缩机、风机一类：动设备，泵、压缩机、风机化工机器化工机器 二类：静设备，塔、换热器、反应釜二类：静设

7、备，塔、换热器、反应釜化工设备化工设备化工设备：化工设备：化工生产中化工生产中静止的静止的或或配有少量传动机构配有少量传动机构组成的装组成的装 置，主要用于完成传热、传质和化学反应过程或置，主要用于完成传热、传质和化学反应过程或用于储存物料。用于储存物料。化工设备不仅被广泛用于化学、石油化工、医药、冶金、机械、采矿、电力、航天航空、交通运输等工业生产部门，在农业、民用和军工部门也颇常见，其中尤以石油化学工业应用最为普遍，石油化工企业中的塔、釜、槽、罐等。序号序号生产装置名称生产装置名称所需的主要设备所需的主要设备1常减压常减压加热炉、分馏塔、换热器、空气冷却器、各种油泵加热炉、分馏塔、换热器、

8、空气冷却器、各种油泵2催化裂化催化裂化加热炉、反应器、沉降器、再生器、旋风分离器、分馏塔、加热炉、反应器、沉降器、再生器、旋风分离器、分馏塔、空气冷却器、离心式鼓风机、各种油泵、各类容器空气冷却器、离心式鼓风机、各种油泵、各类容器3催化重整催化重整加热炉、分馏塔、反应器、抽提塔、各种换热器、各种油加热炉、分馏塔、反应器、抽提塔、各种换热器、各种油泵泵4润滑油脱蜡润滑油脱蜡加热炉、各类塔器、转鼓式真空过滤机、套管结晶器、离加热炉、各类塔器、转鼓式真空过滤机、套管结晶器、离心式空气压缩机、各种泵心式空气压缩机、各种泵5合成氨合成氨加热炉、反应器、分馏塔、压缩机、换热设备、各种泵加热炉、反应器、分馏

9、塔、压缩机、换热设备、各种泵典型炼油、化工生产装置所需的化工设备典型炼油、化工生产装置所需的化工设备 随着科学技术的发展，化工设备向多功能、大型化、随着科学技术的发展，化工设备向多功能、大型化、成套化和专业化方向发展，呈现出以下特点：成套化和专业化方向发展，呈现出以下特点：1 1、功能原理多样化，是典型的非标设备、功能原理多样化，是典型的非标设备 化工生产过程是化工设备的前提，要考虑化工化工生产过程是化工设备的前提，要考虑化工生产过程中介质特性，工艺条件，操作方法，及生生产过程中介质特性，工艺条件，操作方法，及生产能力差异。根据设备的功能，条件寿命，安全质产能力差异。根据设备的功能，条件寿命，

10、安全质量以及环保要求，采用不同材料、结构、制造工艺量以及环保要求，采用不同材料、结构、制造工艺对其进行单独设计。对其进行单独设计。导致设备功能原理，结构特征导致设备功能原理，结构特征多样化。如换热器、塔设备等。多样化。如换热器、塔设备等。2 2、外部壳体多为压力容器、外部壳体多为压力容器 设备主要介质：气体、液体、粉体的流动材料，设备主要介质：气体、液体、粉体的流动材料，具有一定的温度和压力，一般化工设备都是由能承受具有一定的温度和压力，一般化工设备都是由能承受一定温度、压力载荷的一定温度、压力载荷的外壳外壳和必要的和必要的内件内件组成。组成。l 换热器、加热炉=圆筒外壳+传热管l 塔器=圆筒

11、外壳+传质元件（浮阀、填料等）l 反应釜=圆筒夹套+搅拌器 外壳一般包括外壳一般包括筒体、封头、密封装置、开筒体、封头、密封装置、开孔接管、支座和安全附件孔接管、支座和安全附件，其功能是提供，其功能是提供能承受一定温度和压力的密闭空间能承受一定温度和压力的密闭空间筒体的筒体的作用作用是提供工艺所需的承压空间，是压力容是提供工艺所需的承压空间，是压力容器最主要的受压元件之一，其内直径和容积往往需器最主要的受压元件之一，其内直径和容积往往需由工艺计算确定。由工艺计算确定。需根据筒体的需根据筒体的直径、长度和壁直径、长度和壁厚，确定结构形厚，确定结构形式。式。压力空间的作压力空间的作用：用：密封密封

12、+耐压耐压筒体筒体 容器不需开启时，可把封头和筒体焊接在一起，从而有效容器不需开启时，可把封头和筒体焊接在一起，从而有效地保证密封，节省材料和减少加工制造的工作量。地保证密封，节省材料和减少加工制造的工作量。根据几何形状的不同根据几何形状的不同：封头封头球形球形球冠形球冠形椭圆形椭圆形蝶形蝶形锥壳锥壳平盖平盖 对于因检修或更换内件的原因而需要多次开启的容器，封对于因检修或更换内件的原因而需要多次开启的容器，封头和筒体的连接应采用可拆式的，此时在封头和筒体之间就头和筒体的连接应采用可拆式的，此时在封头和筒体之间就必须要有一个密封装置。必须要有一个密封装置。封头封头螺栓螺栓法兰法兰连接连接（简称法

13、（简称法兰连接）是一种应用兰连接）是一种应用最广的密封装置，它最广的密封装置，它的作用是通过螺栓连的作用是通过螺栓连接，并通过拧紧螺栓接，并通过拧紧螺栓使密封元件压紧而保使密封元件压紧而保证密封。证密封。法兰按其所连接的法兰按其所连接的部件分为部件分为容器法兰容器法兰和和管道法兰。管道法兰。密封装置密封装置 由于工艺要求和检修的需要，常在由于工艺要求和检修的需要，常在压力容器的筒体或封头上开设各种压力容器的筒体或封头上开设各种大小的孔或安装接管，如大小的孔或安装接管，如人孔、手人孔、手孔、孔、视镜孔、物料进出口接管视镜孔、物料进出口接管，以，以及及安装压力表、液面计、安全阀、安装压力表、液面计

14、、安全阀、测温仪表测温仪表等接管开孔。等接管开孔。开孔、补强开孔、补强 筒体或封头上筒体或封头上开孔后开孔后，开，开 孔部位的孔部位的强度被削弱强度被削弱，并使该，并使该 处的应力增大。这种削弱程度处的应力增大。这种削弱程度 随开孔直径的增大而加大，因随开孔直径的增大而加大，因 而容器应尽量减少开孔的数量，而容器应尽量减少开孔的数量，尤其要避免开大孔。对容器已尤其要避免开大孔。对容器已 开设的孔，还应进行开设的孔，还应进行开孔补强开孔补强 设计设计，以确保所需的强度。，以确保所需的强度。v 压力容器靠支座支承并固定在基础上。随安装位置不同，压力容器靠支座支承并固定在基础上。随安装位置不同，圆筒

15、形容器支座分圆筒形容器支座分立式容器支座立式容器支座和和卧式容器支座卧式容器支座两类两类腿式支座腿式支座支承式支座支承式支座耳式支座耳式支座裙式支座裙式支座支座支座 安全附件：安全附件：连锁装置；警报装置；计量装置；泄放装置连锁装置；警报装置；计量装置；泄放装置压力容器安全附件主要有：压力容器安全附件主要有：安全阀安全阀爆破装置爆破装置紧急切断阀紧急切断阀安全联锁装置安全联锁装置压力表压力表液面计液面计测温仪表等测温仪表等安全附件安全附件对于用于化学反应、传对于用于化学反应、传热、分离等工艺过程热、分离等工艺过程的容器，则须在外壳的容器，则须在外壳内装入工艺所要求的内装入工艺所要求的内件内件，

16、才能构成，才能构成一台一台独立而完整的产品独立而完整的产品。上述六大部件构成了一台压力容器的外壳。上述六大部件构成了一台压力容器的外壳。对于储存用的容器，这对于储存用的容器，这一外壳即为容器本身。一外壳即为容器本身。3 3、化、化-机机-电紧密结合电紧密结合 生产过程中的成套设备都是将化工过程、机械设生产过程中的成套设备都是将化工过程、机械设备、控制技术三方面紧密结合在一起，实现化工、机备、控制技术三方面紧密结合在一起，实现化工、机械、电气一体化，以达到对设备操作过程进行控制的械、电气一体化，以达到对设备操作过程进行控制的目的这不仅是化工设备在应用上的一个突出特点，也目的这不仅是化工设备在应用

17、上的一个突出特点，也是设备应用水平不断提高的一个发展方向。是设备应用水平不断提高的一个发展方向。4 4、设备结构大型化、设备结构大型化 随着先进生产工艺的提出和设备设计、制造以及随着先进生产工艺的提出和设备设计、制造以及检测水平的不断提高，对设备大、高负荷化工设备的检测水平的不断提高，对设备大、高负荷化工设备的需求日趋增加。设备结构的大型化，增加了材料应用、需求日趋增加。设备结构的大型化，增加了材料应用、设计制造、安装检修、使用维护等方面的难度。设计制造、安装检修、使用维护等方面的难度。化工生产的特点化工生产的特点1、生产的连续性强、生产的连续性强 化工生产处理流体传质、传热、可连续性工化工生

18、产处理流体传质、传热、可连续性工艺流程，以提高工作效率。艺流程，以提高工作效率。2、生产条件苛刻、生产条件苛刻 介质腐蚀性强：酸、碱影响寿命；介质腐蚀性强：酸、碱影响寿命；温度压力变化大，合理选择设备材料。温度压力变化大，合理选择设备材料。3、介质多为易燃、易爆、有毒性、介质多为易燃、易爆、有毒性 易燃：易燃：CH4、H2；有毒：有毒：SO2、NO2、CO、H2S。1979年9月7日国内某电化厂415升液氯钢瓶爆炸，击穿5个，爆炸5个，10200公斤液氯外泄，波及7公里范围，59人死亡，779人严重中毒。1979年12月18日国内某液化气站400M3储罐爆炸，引发3个球罐和一个卧罐爆炸，500

19、0只气瓶爆炸，600吨液化气燃烧，32人死亡，54 人伤。1986年4月28日前苏联切尔诺贝利核电站压力壳发生核泄漏，31人死亡，20个国家4亿人受害。4、生产原理多样性、生产原理多样性 传质、传热、传能、化学反应传质、传热、传能、化学反应5、生产技术含量高、生产技术含量高 先进生产工艺、先进的生产设备、先进的控先进生产工艺、先进的生产设备、先进的控制检测手段。制检测手段。设备基本要求设备基本要求v 安全可靠性安全可靠性v 工艺性能要求工艺性能要求v 使用性能要求使用性能要求v 经济性能要求经济性能要求v 优良的环境性能优良的环境性能安全可靠性安全可靠性 影响过程设备安全可靠性的因素主要有：影

20、响过程设备安全可靠性的因素主要有：材料的强度、韧性和与介质的相容性；材料的强度、韧性和与介质的相容性；设备的刚度、抗失稳能力和密封性能。设备的刚度、抗失稳能力和密封性能。1、足够的强度、良好的韧性、足够的强度、良好的韧性强度：强度：是指载荷作用下材料抵抗永久变形和断裂的能力。是指载荷作用下材料抵抗永久变形和断裂的能力。屈服点和抗拉强度是钢材常用的强度判据。屈服点和抗拉强度是钢材常用的强度判据。韧性：韧性：韧性是指材料断裂前吸收变形能量的能力。韧性是指材料断裂前吸收变形能量的能力。材料韧性越好，临界尺寸越大，过程设备对缺陷就材料韧性越好，临界尺寸越大，过程设备对缺陷就 越不敏感。韧性随着强度的提

21、高而降低。在选择材越不敏感。韧性随着强度的提高而降低。在选择材 料时，应特别注意材料强度和韧性的合理匹配。料时，应特别注意材料强度和韧性的合理匹配。3、良好的抗腐蚀性、良好的抗腐蚀性过程设备的介质通常是腐蚀性强的酸、碱、盐。材料被腐蚀过程设备的介质通常是腐蚀性强的酸、碱、盐。材料被腐蚀后，不仅会导致壁厚减薄，而且有可能改变其组织和性能。后，不仅会导致壁厚减薄，而且有可能改变其组织和性能。因此，材料必须与介质相容。因此，材料必须与介质相容。2、结构有足够的刚度和抗失稳能力、结构有足够的刚度和抗失稳能力刚度：刚度：是过程设备在载荷作用下保持原有形状的能力。是过程设备在载荷作用下保持原有形状的能力。

22、失稳：失稳：是过程设备常见的失效形式之一。是过程设备常见的失效形式之一。4、密封性能好、密封性能好 密封性是指过程设备防止介质密封性是指过程设备防止介质 或空气泄漏的能力或空气泄漏的能力内泄漏：内泄漏：内部各腔体间的泄漏；轻者引起产品污染，重内部各腔体间的泄漏；轻者引起产品污染，重 者引起设备爆炸等。者引起设备爆炸等。外泄漏：外泄漏：介质通过可拆部件或穿透性缺陷泄漏到环境中，介质通过可拆部件或穿透性缺陷泄漏到环境中，或空气进入设备中的泄漏。引起环境污染、中或空气进入设备中的泄漏。引起环境污染、中 毒、燃烧和爆炸等。毒、燃烧和爆炸等。工艺性能要求工艺性能要求1、功能要求、功能要求：要求达到某种功

23、能以满足生产的需要：要求达到某种功能以满足生产的需要如：储罐的储存量、换热器的传热量和压力降，如：储罐的储存量、换热器的传热量和压力降，反应器的反应速率，塔的流量、传热传质效率等。反应器的反应速率，塔的流量、传热传质效率等。2、寿命要求、寿命要求 高压容器：高压容器：20年年 塔设备、反应设备：塔设备、反应设备：15年年 一般设备：一般设备：10年年1、生产效率高、消耗系数低、生产效率高、消耗系数低生产效率生产效率：过程设备单位时间内单位容积（或面积）处理物：过程设备单位时间内单位容积（或面积）处理物 料或所得产品的数量。料或所得产品的数量。消耗系数消耗系数：是指生产单位质量或体积产品所需的资

24、源（包括：是指生产单位质量或体积产品所需的资源（包括 原材料和能量，如原料、燃料、电等）和人力。原材料和能量，如原料、燃料、电等）和人力。工艺流程和结构形式都对过程设备的经济性有显著影响。工艺流程和结构形式都对过程设备的经济性有显著影响。2、结构合理、制造简便、结构合理、制造简便，操作简单，便于控制，操作简单，便于控制3、易于运输和安装、易于运输和安装 优良的环境性能优良的环境性能经济性能要求经济性能要求满足以上要求，考虑价格。满足以上要求，考虑价格。所谓所谓“压力容器压力容器”是指压力和容积达到一定的是指压力和容积达到一定的数值，容器所处的工作温度使其内部介质呈气态数值，容器所处的工作温度使

25、其内部介质呈气态的密闭容器。按中国的密闭容器。按中国压力容器安全技术监察规压力容器安全技术监察规程程的规定，同时具备下列条件的容器称为压力的规定，同时具备下列条件的容器称为压力容器。容器。(1)(1)工作压力大于等于工作压力大于等于0.1MPa0.1MPa（不含液柱静压（不含液柱静压力）；力）；(2)(2)直径（非圆形截面指断面最大尺寸）大于直径（非圆形截面指断面最大尺寸）大于等于等于0.15m0.15m，且容积大于等于，且容积大于等于0.025m0.025m3 3；(3)(3)介质为气体、液化气体或最高工作温度高介质为气体、液化气体或最高工作温度高于等于标准沸点的液体。于等于标准沸点的液体。

26、内压容器又可按设计压力（内压容器又可按设计压力（p）大小分为四个）大小分为四个压力等级，具体划分如下压力等级，具体划分如下：1、按承压方式分类，压力容器可分为内压按承压方式分类，压力容器可分为内压容器与外压容器。容器与外压容器。低压低压(代号代号L)容器容器 0.1 MPap1.6 MPa;中压中压(代号代号M)容器容器 1.6 MPap10.0 MPa;高压高压(代号代号H)容器容器 10 MPap100 MPa;超高压超高压(代号代号U)容器容器 p100MPa。2 2、按工作温度分、按工作温度分 低温容器：设计温度低温容器：设计温度-20;常温容器：设计温度常温容器：设计温度-20200

27、;中温容器：设计温度中温容器：设计温度-200450;高温容器：高温容器：设计温度设计温度-450-450。3 3、按壁厚分、按壁厚分 薄壁容器：薄壁容器：K=DK=D0 0/D/Di i=1.21.21.24 4、按工艺过程的作用分、按工艺过程的作用分 换热设备(代号R)反应设备(代号E)传质设备（代号S)储存设备（代号C，其中球罐代号B）用于完成介质的物理、用于完成介质的物理、化学反应。化学反应。用于完成介质的热量交换用于完成介质的热量交换用于完成介质的流体压力平用于完成介质的流体压力平衡缓冲和气体净化分离衡缓冲和气体净化分离用于储存、盛装气用于储存、盛装气体、液体、液体、液体、液化气体等

28、介质化气体等介质在一种压力容器中，如同时具备两个以上的工艺作用原理时，在一种压力容器中，如同时具备两个以上的工艺作用原理时，应按工艺过程中的主要作用来划分品种应按工艺过程中的主要作用来划分品种加热设备化工设备类型及应用设备类型及要求化工设备应用类型：加热设备、换热设备、传质设备、反应设备、储存设备。要求：满足工艺要求；安全可靠运行；经济合理。化工设备不仅用于化工和炼油生产中，在轻工、医药、食品、冶金、能源、交通等工业部门也有广泛的应用小结小结第二节第二节 化工设备常用材料化工设备常用材料 化学工业是多品种的基础工业，为了适应化工化学工业是多品种的基础工业，为了适应化工生产的多种需要，化工设备的

29、种类很多，设备的操作生产的多种需要，化工设备的种类很多，设备的操作条件也比较复杂，处理的介质大多数又有腐蚀性，对条件也比较复杂，处理的介质大多数又有腐蚀性，对设备来说，既有温度、压力要求，又有耐腐蚀要求，设备来说，既有温度、压力要求，又有耐腐蚀要求，而且这些要求有时还是相互矛盾的，生产条件又经常而且这些要求有时还是相互矛盾的，生产条件又经常变化。这种多样性的操作特点，给化工设备选用材料变化。这种多样性的操作特点，给化工设备选用材料造成了复杂性。合理选用化工材料是设计化工设备的造成了复杂性。合理选用化工材料是设计化工设备的重要环节。重要环节。选用化工材料的一般要求：选用化工材料的一般要求：（1

30、1）材料品种应符合我国资源和供应情况；）材料品种应符合我国资源和供应情况；（2 2）材料可靠，能保证使用寿命；）材料可靠，能保证使用寿命；（3 3）要有足够的强度，良好的性和韧性；）要有足够的强度，良好的性和韧性；（4 4）便于制造加工，焊接性能良好；）便于制造加工，焊接性能良好；（5 5）经济上合算。）经济上合算。工艺性能工艺性能使用性能使用性能制造性能，加工过程特性，铸、锻、焊制造性能，加工过程特性，铸、锻、焊使用过程表现的特性，力学性能、物理性能、化使用过程表现的特性，力学性能、物理性能、化学性能学性能 金属和合金加工工艺性能是指在保证加工金属和合金加工工艺性能是指在保证加工质量的前提下

31、加工过程的难易程度。质量的前提下加工过程的难易程度。工艺性能主要有：工艺性能主要有：铸造性能、锻造性能、铸造性能、锻造性能、焊接性能、切削加工性能、热处理性能等。这焊接性能、切削加工性能、热处理性能等。这些性能直接影响化工设备和零部件的制造工艺些性能直接影响化工设备和零部件的制造工艺方法，也是选择材料时必须考虑的因素。方法，也是选择材料时必须考虑的因素。1 1、工艺性能、工艺性能a a铸造性铸造性 铸造性是指浇注铸件时，材料能充满比较复杂的铸铸造性是指浇注铸件时，材料能充满比较复杂的铸型并获得优质铸件的能力。对金属材料而言，铸造性型并获得优质铸件的能力。对金属材料而言，铸造性主要包括主要包括流

32、动性、收缩率、偏析倾向流动性、收缩率、偏析倾向等指标。流动性等指标。流动性好、收缩率小、偏析倾向小的材料其铸造性也好。对好、收缩率小、偏析倾向小的材料其铸造性也好。对某些工程塑料而言，在其成型工艺方法中，也要求有某些工程塑料而言，在其成型工艺方法中，也要求有较好的流动性和小的收缩率。较好的流动性和小的收缩率。b b可锻性可锻性 可锻性是指材料是否易于进行压力加工的性能。可可锻性是指材料是否易于进行压力加工的性能。可锻性好坏主要以材料的锻性好坏主要以材料的塑性和变形抗力塑性和变形抗力来衡量。一般来衡量。一般来说，钢的可锻性较好，而铸铁不能进行任何压力加来说，钢的可锻性较好，而铸铁不能进行任何压力

33、加工。热塑性塑料可经过挤压和压塑成型。工。热塑性塑料可经过挤压和压塑成型。c c可焊性可焊性 可焊性是指材料是否易于焊接在一起并能保证焊可焊性是指材料是否易于焊接在一起并能保证焊缝质量的性能，一般用焊接处出现各种缺陷的倾向来缝质量的性能，一般用焊接处出现各种缺陷的倾向来衡量。低碳钢具有优良的可焊性，而铸铁和铝合金的衡量。低碳钢具有优良的可焊性，而铸铁和铝合金的可焊性就很差。某些工程塑料也有良好的可焊性，但可焊性就很差。某些工程塑料也有良好的可焊性，但与金属的焊接机制及工艺方法并不相同。与金属的焊接机制及工艺方法并不相同。d d切削加工性切削加工性 切削加工性是指材料是否易于切削加工的性能。切削

34、加工性是指材料是否易于切削加工的性能。它与材料它与材料种类、成分、硬度、韧性、导热性及内部组种类、成分、硬度、韧性、导热性及内部组织状态织状态等许多因素有关。有利切削的硬度为等许多因素有关。有利切削的硬度为HB160HB160230230，切削加工性好的材料，切削容易，刀具磨损小，切削加工性好的材料，切削容易，刀具磨损小，加工表面光洁。金属和塑料相比，切削工艺有不同的加工表面光洁。金属和塑料相比，切削工艺有不同的要求。要求。2 2、力学性能、力学性能 力学性能：材料抵抗外力而不产生超过允许变形力学性能：材料抵抗外力而不产生超过允许变形或不被破坏的能力。或不被破坏的能力。a a、强度、强度：是固

35、体材料在外力作用下抵抗产生：是固体材料在外力作用下抵抗产生朔性变形和断裂的特性。朔性变形和断裂的特性。（1 1）屈服点）屈服点ss=p ps s/F/F 金属材料承受载荷作用，当载荷不再增加时，仍句金属材料承受载荷作用，当载荷不再增加时，仍句续发生明显的索性变形，这种现象，习惯上称为续发生明显的索性变形，这种现象，习惯上称为“屈屈服服”。开始出现索性变形时的应力，称为。开始出现索性变形时的应力，称为“屈服点屈服点”。（2 2）抗拉强度）抗拉强度b b=p pb b/F/F 金属材料在受力过程中，从开始加载到发生断裂所金属材料在受力过程中，从开始加载到发生断裂所能达到的最大应力值，叫做抗拉强度。

36、能达到的最大应力值，叫做抗拉强度。（3 3）蠕变强度）蠕变强度 蠕变是指在高温时，在一定的应力下，应变随时间蠕变是指在高温时，在一定的应力下，应变随时间而增加的现象，或者金属在高温和应力作用下逐渐产生而增加的现象，或者金属在高温和应力作用下逐渐产生变形的现象。变形的现象。（4 4）疲劳强度）疲劳强度 金属在无数次交变载荷作用下，而不致引起断裂的金属在无数次交变载荷作用下，而不致引起断裂的最大应力。最大应力。（5 5）持久强度）持久强度pp 在给定温度下，促使试样或工件经过一定时间发生在给定温度下，促使试样或工件经过一定时间发生断裂的应力叫做持久强度断裂的应力叫做持久强度.b b、塑性：、塑性：

37、是指金属在外力作用下产生塑性变是指金属在外力作用下产生塑性变性而不被破坏的能力。性而不被破坏的能力。（1 1）延伸率）延伸率:试件受力拉断后，总伸长的长度与原始长度之比的试件受力拉断后，总伸长的长度与原始长度之比的百分率，称为延伸率。百分率，称为延伸率。（2 2）断面收缩率）断面收缩率 试件受力拉断后，断面缩小的面积与原始截面面积试件受力拉断后，断面缩小的面积与原始截面面积比值的百分率，叫做断面收缩率。比值的百分率，叫做断面收缩率。c c、硬度：、硬度：是指金属材料表面上不大的体积内抵是指金属材料表面上不大的体积内抵抗其他更硬物体压入表面发生变形或破裂的能力。抗其他更硬物体压入表面发生变形或破

38、裂的能力。常用的硬度指标分为：布氏硬度（常用的硬度指标分为：布氏硬度（HBHB）、洛氏）、洛氏硬度（硬度（HRHR）、维氏硬度（）、维氏硬度（HVHV）等。）等。硬度是材料的重要性能指标之一。一般说来，硬度是材料的重要性能指标之一。一般说来，硬度高强度也高，耐磨性较好。大部分金属硬度和硬度高强度也高，耐磨性较好。大部分金属硬度和强度之间有一定的关系，因而可用硬度近似地估计强度之间有一定的关系，因而可用硬度近似地估计抗拉强度值。抗拉强度值。d d、冲击韧性：、冲击韧性：是衡量材料韧性的一个指标。是衡量材料韧性的一个指标。将预测定的材料先加工标准式样。然后放在实验机将预测定的材料先加工标准式样。然

39、后放在实验机的机座上，将具有一定重量的机座上，将具有一定重量G G的摆锤举止一定的高度的摆锤举止一定的高度H1H1，再将起释放，摆锤冲断式样所失去的能量，称，再将起释放，摆锤冲断式样所失去的能量，称为冲击功为冲击功AkAk，3 3、物理性能、物理性能a.a.热膨胀性热膨胀性 金属及合金受热时，一般来说体积都要胀金属及合金受热时，一般来说体积都要胀大，这一特性称为热膨胀性大，这一特性称为热膨胀性。b.b.弹性模数与泊桑比弹性模数与泊桑比 弹性模数是材料在弹性变形范围内，应力弹性模数是材料在弹性变形范围内，应力和应变成正比，其比例系数称为弹性模数。用和应变成正比，其比例系数称为弹性模数。用以衡量材

40、料产生弹性变形难易程度。以衡量材料产生弹性变形难易程度。泊桑比是拉伸实验中试件单位横向收缩与泊桑比是拉伸实验中试件单位横向收缩与单位纵向伸长之比。对于各种钢材它近乎为一单位纵向伸长之比。对于各种钢材它近乎为一个常数约为个常数约为0.30.3。4 4、化学性能、化学性能a.a.耐腐蚀性耐腐蚀性 金属和合金对周围介质，如大气、水金属和合金对周围介质，如大气、水汽、各种电解质溶液侵蚀的抵抗能力叫汽、各种电解质溶液侵蚀的抵抗能力叫做耐腐蚀性。做耐腐蚀性。b.b.抗氧化性抗氧化性 金属和合金抵抗自由氧和其它气体介金属和合金抵抗自由氧和其它气体介质如水蒸气、二氧化碳、二氧化硫等的质如水蒸气、二氧化碳、二氧

41、化硫等的腐蚀能力。腐蚀能力。根据化工工艺对化工设备的基本要求，对压力容器根据化工工艺对化工设备的基本要求，对压力容器用钢的基本要求是：用钢的基本要求是：较高的强度，良好的塑性、韧性，较高的强度，良好的塑性、韧性，良好的焊接性和耐腐蚀性。良好的焊接性和耐腐蚀性。控制钢中控制钢中的化学成分的化学成分 实施不同实施不同热处理方法热处理方法 锰的影响锰的影响：锰可脱氧和减轻硫的有害作用；：锰可脱氧和减轻硫的有害作用；硅的影响：硅的影响：硅溶于铁素体使钢的强度、硬度提高；硅溶于铁素体使钢的强度、硬度提高；硫的影响：硫的影响：“热脆性热脆性”;磷的影响：磷的影响：磷溶于铁素体使铁素体在磷溶于铁素体使铁素体

42、在室温的强度提高，而塑性、韧性下降，既产生所谓室温的强度提高，而塑性、韧性下降，既产生所谓“冷脆性冷脆性”;氮的影响：氮的影响：“时效时效”,使钢的硬度、强度提高，塑性下降使钢的硬度、强度提高，塑性下降;氢的影响：氢的影响：氢在钢中的严重危害是造成氢在钢中的严重危害是造成“白点白点”。退火和正火退火和正火,可以降低硬度，提离塑性；调整组织，部分改穆机可以降低硬度，提离塑性；调整组织，部分改穆机械性能；使组织均匀化，消除部分内应力；械性能；使组织均匀化，消除部分内应力；淬火淬火可以增加工件的硬度、强度和耐磨性；可以增加工件的硬度、强度和耐磨性；回火回火可以降低或消除工件淬火后的内应力，使组织趋于

43、稳定。可以降低或消除工件淬火后的内应力，使组织趋于稳定。1 1、钢板、钢板 主要用途主要用途：壳体、封头、板状构件等；：壳体、封头、板状构件等；加工要求加工要求：下料、卷板、焊接、热处理；：下料、卷板、焊接、热处理；性能要求性能要求：较高的强度、良好的塑性、韧：较高的强度、良好的塑性、韧性、冷弯性能和焊接性能；性、冷弯性能和焊接性能；a a、碳素结构钢钢板、碳素结构钢钢板b b、压力容器专用钢板、压力容器专用钢板20R 20R 20R20R的特点：的特点：强度低，塑性和可焊性较好强度低，塑性和可焊性较好,价格价格 低廉。低廉。20R20R的应用场合：的应用场合：常用于常压或中、低压容器，常用于

44、常压或中、低压容器，也做垫板、支座等零部件材料。也做垫板、支座等零部件材料。20R20R和和2020的区别：的区别：20R20R是在是在2020钢基础上发展起来钢基础上发展起来的的,是容器专用钢是容器专用钢,对对s s、p p等有害元等有害元素控制更加严格，对钢材的表面质素控制更加严格，对钢材的表面质量和内部缺陷的要求也更高。量和内部缺陷的要求也更高。c c、低合金钢板、低合金钢板优优点点特点特点是一种低碳低合金钢，是一种低碳低合金钢，合金元素含量较少合金元素含量较少（总量一般不超过（总量一般不超过3%3%），具有优良的综），具有优良的综合力学性能，其强度、合力学性能，其强度、韧性、耐腐蚀性、

45、低韧性、耐腐蚀性、低温和高温性能等均优温和高温性能等均优于相同含碳量的碳素于相同含碳量的碳素钢。钢。采用低合金钢，不仅采用低合金钢，不仅可以减薄容器的壁厚，可以减薄容器的壁厚，减轻重量，节约钢材，减轻重量，节约钢材，而且能解决大型压力而且能解决大型压力容器在制造、检验、容器在制造、检验、运输、安装中因壁厚运输、安装中因壁厚太厚所带来的各种困太厚所带来的各种困难。难。1)1)、压力容器常用低合金钢钢板：、压力容器常用低合金钢钢板：16MnR16MnR、15CrMoR15CrMoR、16MnDR16MnDR、15MnNiDR15MnNiDR、09MnNiDR;09MnNiDR;s2)2)、应用介绍

46、、应用介绍16MnR16MnR 屈服点屈服点 为为340MPa340MPa级的压力容器专用钢板，是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。力容器和多层高压容器。d d、低温压力容器用低合金钢钢板、低温压力容器用低合金钢钢板:工作在工作在-20-20及更及更 低温度的压力容器专用钢板低温度的压力容器专用钢板 6MnDR6MnDR、15MnNiDR15MnNiDR、09MnNiDR09MnNiDR16MnDR

47、16MnDR：可用于：可用于-40-40 的钢种。用于制造液液氨的钢种。用于制造液液氨储罐等设备储罐等设备15MnNiDR15MnNiDR：提高了低温韧性。用于制造液：提高了低温韧性。用于制造液-40-40 级级低温球形容器低温球形容器16MnDR16MnDR（降低碳含量，并加镍和微量钒）（降低碳含量，并加镍和微量钒）15MnNiDR15MnNiDR09MnNiDR09MnNiDR：-70-70 级低温压力容器用钢。用于制造级低温压力容器用钢。用于制造液丙烯（液丙烯（-47.7-47.7）、液硫化氢（）、液硫化氢（-61-61）等设备等设备e e、不锈钢钢板、不锈钢钢板 化工生产介质大多都是有

48、腐蚀的，为确保容化工生产介质大多都是有腐蚀的，为确保容器安全运行，从选材角度考虑需要选用耐腐蚀的器安全运行，从选材角度考虑需要选用耐腐蚀的不锈钢。但腐蚀介质的性质千差万别，而且其腐不锈钢。但腐蚀介质的性质千差万别，而且其腐蚀性在很大程度上受介质的浓度及温度的影响，蚀性在很大程度上受介质的浓度及温度的影响，因而为适应不同介质和操作条件的要求，不锈钢因而为适应不同介质和操作条件的要求，不锈钢的牌号也很多，其中主要是按的牌号也很多，其中主要是按GB4237-92GB4237-92不锈钢不锈钢热轧钢板热轧钢板生产的各类热轧钢板。生产的各类热轧钢板。1)1)、0Cr13:0Cr13:有较高的强度、塑性、

49、韧性和良好的切削加工性能，有较高的强度、塑性、韧性和良好的切削加工性能，是常用的铁素体不锈钢，在室温的稀硝酸以及弱有机酸中有一是常用的铁素体不锈钢，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。定的耐腐蚀性，但不耐硫酸、盐酸、热磷酸等介质的腐蚀。2 2）、）、0Cr18Ni90Cr18Ni9、0Cr18Ni10Ti0Cr18Ni10Ti、00Cr19Ni1000Cr19Ni10均属于奥氏体不均属于奥氏体不锈钢锈钢 0Cr18Ni90Cr18Ni9：在固溶态，具有良好的塑性、韧性、冷加工性，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

50、等介质中耐腐蚀性亦佳，但长在氧化性酸和大气、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，期在水及蒸汽中工作时，0Cr18Ni90Cr18Ni9有晶间腐蚀倾向，并且在有晶间腐蚀倾向，并且在氯化物溶液中易发生应力腐蚀开裂。氯化物溶液中易发生应力腐蚀开裂。0Cr18Ni10Ti0Cr18Ni10Ti：具有较高的抗晶间腐蚀能力，可在具有较高的抗晶间腐蚀能力，可在-196-196600600温度范围内长期使用。温度范围内长期使用。00Cr19Ni1000Cr19Ni10：为超低碳不锈钢，具有更好的耐蚀性。为超低碳不锈钢，具有更好的耐蚀性。3 3）00Cr18Ni5Mo3Si200Cr18Ni