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1 化工设备机械基础 授课课件 大连理工大学化工学院化机系王立业编2004 5 2 课程简介 请看化工装置 3 1 确定设计原则 经济指标 生产可靠度 能力 材质 自动化程度 设备备用 进一步的发展 等 2 确定设计基础 年操作时间 原材料 产品 消耗与回收 界区交接条件 公用工程规格等 3 工艺流程图设计 PFD 过程确定 系统合成 工艺计算 设备特性要求 控制要求等 4 带控制点的管道流程图 PID 5 工艺设备设计 设计温度 设计压力 结构设计 材质选择 壁厚确定等 设计内容 4 6 定型设备选型 7 设备布置设计 8 管道工程设计 9 保温工程设计 10 公用工程设计 自己具备了哪些基础知识和技能 5 本课程将学些什麽 看看再说 6 化工设备 储罐 固定管板式换热器 膨胀节式固定管板换热器 塔设备 反应釜 7 1 这些设备要满足什麽生产工艺要求 结构如何才可以 2 用什麽材料 如何制作出来的 3 抵抗压力 温度的能力如何 安全性如何 4 经济性如何 8 一 主要内容 1 化工设备常用材料 简介化工设备常用材料性能 分类 热处理方法 2 中 低压化工容器设计 薄膜理论 内 外压容器设计方法 容器零部件设计 3 典型化工设备机械设计 列管式换热器 塔设备以及反应釜的结构及机械设计方法 9 二 学习本课程的目的与要求 目的 基本掌握化工设备常用材料的主要性能及选用方法 基本掌握中低压 外压容器及典型化工设备的设计方法 要求 1 重点掌握 设计概念及方法 2 掌握 化工设备的结构特点 3 领会贯通 课堂上讲授的内容 10 三 主要参考书及参考资料 1 化工设备机械基础 第五版 刁玉玮王立业编著 2 压力容器安全技术监察规程 1999 3 钢制压力容器 GB150 1998 4 管壳式换热器 GB151 1999 5 钢制塔式容器 JB4710 2002 11 第一篇化工设备材料第一章化工设备材料及其选择 1 1概述1 化工设备的使用环境 压力 真空 低压 中压 高压 超高压温度 低温 中温 高温介质 有毒 易燃 剧毒 12 1 2金属材料的性能 1 2 1力学性能 在外力作用下不产生超过允许的变形或不被破坏的能力 如弹性 塑性 强度 硬度和韧性等指标 1 强度及其主要指标 固体材料在外力作用下抵抗产生塑性变形或断裂的特性 例如 容器爆裂 管道破裂 地脚螺栓拉断 炉管爆裂 强度不够 13 金属材料的重要强度指标 金属材料的 拉 伸图 14 1 屈服点 屈服现象 金属材料承受载荷作用 当载荷不再增加时 仍继续发生明显的塑性变形 屈服点 s 材料发生屈服时的应力 单位 MPa 一些合金没有明显的屈服点 规定发生0 2 残余变形时的应力 作为 条件屈服点 记作 0 2 15 2 抗拉强度 sb 定义 金属材料在受力过程中 发生断裂所达到的最大应力值 以 b表示 单位MPa 是压力容器设计常用的性能指标 屈强比 s sb屈强比小 表明材料具有较大的塑性储备 16 3 蠕变强度 sn 蠕变 现象 高温高压的蒸汽管道下挠变形 高温高压下法兰及螺栓蠕变变形而泄漏 铅丝在常温下受重力作用而变长变细 蠕变强度 材料在高温下 抵抗发生缓慢塑性变形的能力 以sn表示 单位MPa 17 4 持久强度 sD 定义 在一定温度下 经过一定时间断裂时的应力 以sD表示 单位MPa 是一定温度和一定载荷下 材料抵抗断裂的能力 材料抵抗断裂的能力越大 在相同的条件下 能支持的时间越久 规定 化工设备设计寿命一般为十万小时 所以用试件在十万小时断裂时的应力作为持久强度 设备的设计寿命 18 5 疲劳强度 构件或零件受到大小和方向变化的交变载荷作用 应力远小于屈服点就断裂 疲劳 疲劳极限 构件或零件在交变载荷作用下不致断裂的最大应力 表示符号 1 MPa 例如 频繁开 停车 容器内压力或温度波动 活塞式压缩机压缩气体 容器及管道内压力波动 离心泵频繁开停机或震动 泵轴受力成交变式 19 2 塑性及其主要指标 金属的塑性 外力作用下产生塑性变形 而不破坏的性质 因塑性不足引起材料破坏的例子 锻件裂纹 卷板裂纹 焊缝热影响区裂纹 20 主要指标 1 延伸率 21 2 断面收缩率 y 如 纯铁的延伸率为50 20R的d5不小于25 16MnR的d5不小于21 1Cr18Ni9Ti的d5不小于40 22 3 冷弯性能 室温下对试板以一定的内半径 R 0 5 3板厚 进行弯曲 a 1200或1800 是否出现裂纹或起层 是钢材塑性指标和冶金质量的综合指标 23 塑性指标的实际意义 便于成型加工和焊接 如弯卷 锻压 冷冲 焊接等 使构件在承载后由于变形而避免发生断裂 压力容器及其零件都需要具备这个性质 24 3 硬度的概念 金属材料表面抵抗其它硬物压入的能力 硬度高材料强度也高 耐磨性较好 综合性能指标 布氏硬度试验示意图 25 常用硬度指标 布氏硬度 HBS 洛氏硬度 HRA HRB HRC 维氏硬度 HV 等 硬度和强度间有一定关系 如 低碳钢sb 36HBS 用硬度计测量 26 4 冲击韧性及指标 Ak 材料在外加动载荷作用下的一种吸收机械能 迅速塑性变形 抵抗断裂的能力 包饺子用面 冲压成型用的材料 变形 断裂 27 看看冲击试验 28 摆锤冲断试样所失去的位能为冲击功 试件所吸收的功 Ak G H1 H2 焦耳 吸收功的高低取决于 材料能否迅速塑性变形的能力 冲击韧性值的试验确定 29 材料的冲击韧性高 其塑性也高 反之 材料塑性高 其冲击韧性不一定高 静载荷下能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 本质区别在于材料在动载荷作用下是否能够迅速发生塑性变形 吸收冲击能量 冲击韧性与塑性区别何在 30 5缺口敏感性 在带有一定应力集中的缺口条件下 材料抵抗裂纹扩展的能力 韧性范畴 静载荷下抵抗裂纹扩展的性能 冲击韧性 是动载荷作用下抵抗裂纹扩展的能力 31 1 2 2物理性能 密度 熔点 线膨胀系数 导热系数 比热容 电阻率 磁导率 弹性模量 泊桑比等 化工设备设计与制造主要考虑的物理性能 1 线膨胀系数异种钢焊接 收缩率不同 引起变形或损坏 复合钢板 如不锈钢与碳钢 热变性不同 容器壳体将会 设备衬里 如碳钢壳体内喷涂铝 热变性不同时 固定管板式换热器的管子与壳体 线膨胀量相差过大 将会 碳钢表面电镀一层铜 升温后会 32 2 弹性模量E与泊桑比 弹性模量E 金属材料对弹性变形抗力的指标 是衡量材料产生弹性变形难易程度的 随着温度升高而降低 泊桑比 拉伸试件的单位横向收缩与单位纵向伸长之比 各种钢材近乎为 0 3 33 1 2 3化学性能 金属材料所处介质中的化学稳定性 即是否会与介质发生化学或电化学反应 产生腐蚀 主要考虑的化学性能 1 耐腐蚀性 对介质侵蚀的抵抗能力 2 抗氧化性 在热加工的高温条件下抵抗氧化性介质氧化的能力 氧化性介质如水蒸气 CO2 SO2等 热加工 如热卷 锻造 焊接 热处理 热冲压 铸造等等 34 1 2 4 金属材料的工艺性能 可焊性能 母材及焊剂熔融状态的流动性 凝固收缩率 热塑性等 铸造性能 流动性 凝固收缩率等 可锻性能 抗热裂性 抗氧化性 热塑性等 切削加工性能热处理性能 加工性能 35 看容器加工工艺 制造压力容器的材料须具备什麽性能 钢板校平 卷筒 焊后矫圆 压制封头 煨制弯管 组对与焊接 36 1 3金属材料的分类及牌号 1 3 1分类1 黑色金属 1 生铁2 钢 按化学成分 按质量分 37 按冶炼方法分 按用途分 38 2 有色金属 39 1 3 2钢铁牌号及表示方法 1 牌号的表示原则依据国家标准GB221 2000 牌号中化学元素 化学符号或汉字表示 产品用途 冶炼和浇铸方法 汉字或汉语拼音字母表示 例如 沸腾钢 F或沸灰口铸铁 HT或灰铁铸钢 ZG锅炉钢 g或锅容器钢 R或容 40 2 钢号表示法 例 优质碳素钢 08F20R 沸腾钢 含碳量为0 08 容器钢 含碳量为0 2 普通碳素钢 Q235 A F 沸腾钢 类别为A 钢材屈服点 MPa 屈服点屈字的拼音首位字母 41 低合金钢 16MnR16 含碳量0 16 Mn 合金元素 R 容器钢 特殊性能钢 1Cr18Ni91 含碳量0 1 千分数 Cr Ni 主要合金元素 18 含铬量18 9 含镍量9 42 1 4碳钢与铸铁 钢铁的组成 95 以上铁 0 05 4 碳 1 杂质 铁碳合金含碳量0 02 2 为钢 含碳量 2 为铸铁 含碳量 0 02 为工业纯铁 含碳量 4 3 无实用价值 铁碳合金 43 1 4 1铁碳合金的组织结构 1 金属的组织与结构在1500倍显微镜下观察到的显微组织 即金属的金相组织 金相组织结构直接影响金属材料的性质 如 铸铁中的石墨形式不同 其性质也不同 细片状石墨 次之 粗片状石墨 差 球状石墨 强度最好 44 纯铁在不同温度下的晶体结构 45 46 2 纯铁的同素异构转变 Fe Fe 910 面心立方晶格 体心立方晶格 固态下铁原子重新排列 47 3 铁与碳的相互关系和碳钢的基本组织 铁碳关系 固溶态 化合态 混合态固溶 元素于固态下相互溶解 保持溶剂晶格原来形式 1 铁素体 F 体心立方晶格 Fe C 铁素体 固溶体 塑性好 强度低 48 2 奥氏体 A 面心立方晶格 C 奥氏体 固溶体 韧性好 强度高 49 铁碳关系之二 化合态C Fe Fe3CFe3C称为渗碳体 性能特点 硬 脆 在一定条件下可以分解 3 渗碳体 C 游离石墨 铁 渗碳体的作用 少量渗碳体散布在铁素铁中 总含c量 2 成为碳素钢 提高了强度和硬度 可轧制成钢材 50 铁碳合金中含碳量 2 时 部分碳以石墨形式存在于其中 即所谓铸铁 组织结构特点 性能特点 石墨性软 强度极低 相当于铸铁中存在许多孔洞 铁碳关系之三 游离态 51 1 4 2铁碳合金状态图 略 52 1 4 3碳钢 1 碳钢中杂质对其性能的影响1 锰 Mn 来源 在冶炼过程中加入锰铁 作用 钢材中锰含量高于0 8 时 即为合金元素存在 提高强度 是有益元素 2 硫 S 来源 矿石和焦炭 存在形式 FeS 作用 FeS的熔点低于钢材热加工开始温度 它过早熔化 导致工件开裂 称为热脆性 有害元素 53 3 磷 P 来源 矿石 作用 溶于铁素体 使钢材常温下脆性增加 塑性 韧性下降 即所谓 冷脆性 有害元素 4 氢 H 来源 钢由高温奥氏体冷至常温时 氢的溶解度降低 来不及到钢的表面逸出而积聚 并产生高压力 在钢材内产生 白点 白点 裂纹源有害元素 54 2 碳钢的分类 牌号 1 普通碳钢含P S等有害杂质较多 S 0 055 P 0 045 常用有 Q215 A Q235 A Q235 A F Q235 B Q235 C Q275 参见表1 6 式中Q 普通碳钢 屈服 的拼音首位字母 235 材料屈服点 MPa A B C D 钢材质量等级 越后越高 F 沸腾钢 GB150 98规定使用材料 55 2 优质碳素钢 特点 含硫 磷等杂质较少 均 0 04 杂质少 组织均匀 表面质量好 常用有 08 10 15 20 20g 20R 30Mn 40Mn等 式中数字 含c量的万分数 g 锅炉钢 R 容器钢 Mn 含锰元素约1 3 高级优质钢磷硫杂质极少P s含量 0 03 表示法 如20A GB150 98规定使用材料 56 1 4 4 钢的热处理 热处理工艺实例 缝纫用钢针在火上烧 再慢慢冷下来后变软 建筑用铁线用火烧软 泵轴调质 内韧外硬 扁铲淬火 提高硬度和韧性 容器焊后退火 消除内应力 热处理工艺曲线 金属材料中的金相组织发生变化 57 1 常用热处理工艺 缓慢加热 保温一定时间后 随炉冷却 曲线1 退火 空气中冷却 曲线2 正火 作用 降低硬度 增加塑性 改善机械性能 使组织均匀化 消除内应力 注 加热温度为临界点 钢的内部组织发生转变的温度 以上30 50 容器焊缝处产生内应力吗 58 缓慢加热 保温一定时间淬火剂中冷却 曲线3 淬火剂 水 盐水 用于碳钢 油 用于合金钢 作用 提高硬度 强度和耐磨性 淬火 59 淬火后再进行一次较低温度的加热与冷却 作用 消除内应力 稳定组织 满足技术要求 回火又分为 低温回火 150 250 中温回火 300 450 高温回火 500 680 淬火 高温回火称为调质处理 效果 强度 塑性 韧性均提高 回火 60 2 化学热处理 将零件放在化学介质中进行加热 保温 冷却的过程 使零件表面改性 方式 渗碳 渗氮 渗铬 氰化等 61 1 4 5 铸铁 铁 2 5 4 0 碳 Si Mn P S等杂质铸铁1 灰铸铁如HT150 330 HT200 400HT 灰铸铁第一个数字 抗拉强度 MPa 第二个数字 抗弯强度 MPa 特点 断口呈灰色 石墨呈片状 质脆 耐磨 抗压不抗拉 可铸性好 易切削 吸音减振 某些介质中耐腐蚀性好 用来制作机床的床身 压缩机机身如何 62 2 球墨铸铁如QT450 10 QT 球墨铸铁450 抗拉强度 MPa 10 延伸率 特点 碳以球状石墨存在 可铸性好 易切削 强度高 较好的塑性和韧性 可制作重要轴类 63 45号钢 球墨铸铁 灰铸铁的机械性能比较 64 3 高硅铸铁 如 STSi15R STSi11Cu2CrR STSi17R 式中ST 高硅耐蚀铸铁 Si15 含硅15 左右 Cu2 含铜2 左右R 混合稀土元素 0 1 特点 耐腐蚀性好 见书表1 15 质硬 脆 较难机加工 一般采用铸造 导热性能差 膨胀系数大 受热易裂 用途 制造耐腐蚀泵 阀门 旋塞 冷却排管 辅助阳极 管道配件等 65 1 5低合金钢及特殊性能钢 1 5 1合金元素对钢的影响 为改善钢材性能特意加入合金元素 以改变钢材性质 例如 铬 耐腐蚀抗氧化 提高了强度硬度和耐磨性 使钢材的韧性和塑性降低 锰 提高强度和低温冲击韧性 镍 提高淬透性 保持良好塑性和韧性 提高耐腐蚀性和低温冲击韧性 提高热强性能 硅 提高强度 高温疲劳强度 耐热性 耐H2S腐蚀 降低了塑性和冲击韧性 66 1 成分特点 由碳素钢 Si Mn Cu Ti V Nb等元素组成 含碳量均较低 0 2 合金元素总含量 5 2 相对于碳素钢 其性能特点 强度提高 耐腐蚀性能提高 低温性能提高 1 5 2低合金钢 67 碳素钢与低合金钢比较 68 3 常用材料 板 管 圆钢等型材 4 用途 广泛用于造船 压力容器 桥梁 高压锅炉 汽车 矿山机械 农业机械等 5 常用材料 16MnR 15MnVR 18MnMoNbR 16MnDR 15CrMoR 14Cr1MoR 69 1 5 3锅炉钢和容器钢 1 工作环境 锅炉 中温或高温 中压或高压 容器 压力 温度 介质腐蚀 操作特点 2 对材质要求 1 较高的强度 2 良好的塑性 韧性和冷弯性能 3 较低的缺口敏感性 4 良好的焊接性能和其他工艺性能 5 良好的冶金质量 70 3 常用的材料 锅炉钢 20g 12Mng 16Mng 15MnVg 18MnMoNbg 容器钢 GB150 1998 钢制压力容器 推荐 Q235 B Q235 C 20R 16MnR 15MnVR 15MnVNbR 18MnMoNbR 4 标准 压力容器用钢板 GB6654 1996 压力容器用碳素钢和低合金厚钢板 YB T40 87 71 1 5 4不锈耐酸钢 不锈 耐大气腐蚀 耐酸 耐酸及强腐蚀性介质的腐蚀 常用品种 1 铬不锈钢 如1Cr13 2Cr13 0Cr13等 第一个数字 含碳量的千分数 见表1 5 1 4 Cr13 含铬13 组织成分 铬固溶于铁素体的晶格中形成固溶体 72 不锈 的原因 在氧化性介质中 铬能生成一层稳定而致密的氧化膜 对钢材起保护作用 性能特点 碳的作用 与铬生成碳化铬 Cr23C6 消耗大量的铬 为保证耐腐蚀性能 不锈钢中碳含量越低越好 73 铬的作用 能提高耐腐蚀性能 实际铬不锈钢的平均含铬量 13 能提高钢的淬透性 显著提高钢的强度 硬度和耐磨性 而塑性 韧性降低 用作受载荷大的耐蚀零件 如轴类 活塞杆 螺栓 浮阀等 74 2 铬镍不锈钢 常用铬镍不锈钢型号 0Cr18Ni90Cr18Ni10Ti式中0 含碳量的千分数 见表1 5 Cr18 含铬量18 左右 Ni9 含镍量9 左右 通常以铬镍平均含量 18 8 标志这种钢 组织特征 C Cr Ni固溶于奥氏体晶格中 是单一的奥氏体组织 75 性能特点 耐腐蚀性好 Cr含量 13 表面形成氧化膜 组织为单一的奥氏体 在电解液中不能形成微电池 避免了电化学腐蚀 力学性能优异 见P298附录五 在400 850 期间 碳生成碳化铬在晶界析出 使晶界附近贫铬 铬含量低于12 导致晶间腐蚀 不能反复施焊 否则必须进行热处理 不耐氯离子腐蚀 76 1 5 5耐热钢 高温环境 原油加热 裂解 催化等 如转化炉炉管 工作温度为650 800 碳钢使用温度一般在400 以下 如20钢500 时屈服点只有50MPa 变得很软 钢中的Fe3C分解出石墨碳 石墨化过程 同时钢表面生成氧化皮 层层剥落 碳钢在高温下强度和抗氧化性均下降 77 高温设备对材料的要求 化学稳定性 抵抗高温气体 O2 H2S SO2等 腐蚀的能力 钢的表面能生成致密的氧化膜 抗氧化钢 抗高温氧化 强度不高 Cr13SiAl Cr25Ti Cr25Ni12等 热强性 抗高温蠕变能力 热强钢 抗蠕变 有一定抗氧化能力 12CrMo Cr5Mo 1Cr18Ni9Ti Cr25Ni20等 78 元素Cr 提高抗氧化性 强化并稳定金相组织 Mo 提高高温强度 强化并稳定金相组织 提高再结晶温度 Ni 形成奥氏体组织 提高高温强度和耐腐蚀性 Ti 稳定金相组织 不锈钢中能减少铬与碳的化合 Al Si 提高高温抗氧化性 本身生成致密的氧化膜 各元素的作用 79 1 5 6低温用钢 低温环境 天然气液化 空气分离 润滑油脱脂 轻烃回收等 普通碳钢在低温下 20 以下 变脆 冲击韧性显著下降 低温用钢的组织成分特点 一般低温 40 20 钢 含碳量很低的铁素体组织 再加入适量的Mn Al Ti Nb Cu V N等元素 如16MnDR 09MnNiDR等 深冷 40 以下 用钢 含碳量低的奥氏体组织 如15Mn26Al4 80 1 5 7钢材的品种和规格 1 钢板 P320附录十 2 钢管 P306附录七 无缝钢管表示法 如f219 10其中219 钢管的外径 mm 10 钢管名义壁厚 mm 有缝钢管由板卷焊接而成 用于水管 蒸汽管等 如1吋 1 4吋 3 4吋等 81 3 型钢 圆钢方钢扁钢等边角钢不等边角钢工字钢槽钢 82 4 铸钢和锻钢 钢水铸造成型 铸钢 如 ZG200 400式中200 屈服点400 抗拉强度 精密铸造 钢坯锻压成型 锻钢 83 1 6有色金属材料 1 6 1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 84 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 2 铸造铝 ZL 泵 阀门 离心机等 3 防锈铝 LF 深冷设备 分离塔等 2 常用铝材 85 1 6 2铜及其合金 1 纯铜 紫铜 特性 1 塑性好 导电性好 导热好 2 低温下保持较高塑性和冲击韧性 3 耐低浓度酸 用场 深冷装置 密封垫片 常用材料 T2 T3 T4 TUP 用磷脱氧的无氧纯铜 86 2 黄铜 铜与锌的合金 特性 铸造性能好 较高的力学性能 易切削加工 可焊接 耐蚀性较好 有应力腐蚀开裂倾向 化工常用材料 H80 H68 H62等 铜含量 代号 87 3 青铜 常用材料 锡青铜 铜锡合金 铸造青铜用场较多 特点 良好的耐腐蚀性 耐磨性 用场 泵壳 轴承 涡轮 阀门等 88 1 6 3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 89 1 7非金属材料 1 7 1无机非金属材料1 化工陶瓷特点 1 良好的耐腐蚀性能 2 足够的不透性 耐热性 3 一定的机械强度 4 性脆易裂 导热性差 用场 化工陶瓷设备及管道 管件等 90 2 化工搪瓷 含高硅的瓷釉经900 煅烧 密着在金属胎表面而成 特点 1 优良的耐腐蚀性能 2 优良的电绝缘性能 3 易碎裂 用场 搪瓷设备 如反应釜 储罐 换热器 塔 阀门等 91 1 7 2有机非金属材料 1 工程塑料高分子合成树脂 填料 提高力学性能 增塑剂 降低硬度和脆性 稳定剂 延缓老化 固化剂 加快固化速度 特点 1 良好的耐腐蚀性能 2 一定的机械强度 3 密度不大 4 价格较低 92 常用材料 硬聚氯乙烯塑料聚乙烯塑料耐酸酚醛塑料聚四氟乙烯塑料玻璃钢 2 涂料 高分子胶体的混合物溶液 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 93 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 用场 腐蚀性强的换热器 泵 管道 机械密封环 爆破片等 94 1 8化工设备的腐蚀及防腐措施 1 8 1金属的腐蚀1 金属腐蚀的评定方法 1 质量变化评定法 试验测定 单位表面 单位时间腐蚀引起的质量变化量 2 腐蚀深度评定法 用每年金属厚度的减少量表示腐蚀速度 95 2 化学腐蚀 金属遇到干燥气体或非电解质溶液发生的腐蚀 特点 1 腐蚀产物在金属表面 2 腐蚀过程中无电流产生 腐蚀产物特性 1 致密而稳定 与金属结合牢固 钝化膜 钝化作用 2 不稳定 与金属结合不牢固 脱落 活化作用 96 1 金属的高温氧化及脱碳 金属在高温下的气体腐蚀 解决方法 冶炼时加入铬 硅或铝 不起皮钢 97 脱碳反应 Fe3C O2 3Fe CO2Fe3C CO2 3Fe COFe3C H2O 3Fe CO H2 温度 700 时 脱碳作用 力学性能下降 98 2 氢腐蚀 铁碳合金发生氢腐蚀的开始温度和压力 第一阶段 氢脆 以原子状态侵入钢材内部 聚集 使钢变脆 与氢在钢中的溶解度成正比 99 第二阶段 氢侵蚀 发生化学反应 Fe3C 2H2 3Fe CH4 危害 1 甲烷在晶界聚集 成为裂纹源 2 甲烷在钢材表面鼓泡 降低力学性能 3 渗碳体还原为铁素体 体积减小 产生组织应力 促进裂纹扩展 又提供氢和甲烷聚集条件 加重氢侵蚀 钢材组织成为网格 100 3 电化学腐蚀 金属与电解液接触发生电化学反映 三个环节 101 发生电化学腐