1化工设备材料及其选用A

1、（32学时） 教师： 熊建军Email: Tel:846878578第一章：化工设备材料及其选用第二章：化工容器设计概述第三章：内压薄壁容器的应力分析第四章：内压薄壁圆筒与封头的强度设计第五章：外压圆筒与封头的设计第六章：容器零部件第七章：管壳式换热器的机械设计第八章：塔设备的机械设计第九章：搅拌器的机械设计第一节第一节 慨慨 述述第二节第二节 材料的性能材料的性能第三节第三节 金属材料的分类及牌号金属材料的分类及牌号第四节第四节 碳钢与铸铁碳钢与铸铁第五节第五节 低合金钢及化工设备用特种钢低合金钢及化工设备用特种钢第六节第六节 有色金属材料有色金属材料 第七节第七节

2、 非金属材料非金属材料第八节第八节 化工设备的腐蚀及防腐措施化工设备的腐蚀及防腐措施 第九节第九节 化工设备材料的选择化工设备材料的选择4 化工设备的种类：化工设备的种类： 按操作压力分为：真空、常压、低压、中压以至高按操作压力分为：真空、常压、低压、中压以至高压和超高压；压和超高压； 按操作温度分为：低温、常温、中温和高温。按操作温度分为：低温、常温、中温和高温。 处理的介质大多数又有腐蚀性，或为易燃、易处理的介质大多数又有腐蚀性，或为易燃、易 爆、爆、有毒、剧毒等。有毒、剧毒等。 有时具体设备既有温度、压力要求，又有耐腐蚀要求，有时具体设备既有温度、压力要求，又有耐腐蚀要求，而且而且 这些

3、要求有时还互相矛盾，某些条件又经常变化。这些要求有时还互相矛盾，某些条件又经常变化。5选用材料的一般要求是选用材料的一般要求是：(1)(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)材质可靠，能保证使用寿命；材质可靠，能保证使用寿命；(3)(3)要有足够的强度，良好的塑性和韧性，对腐要有足够的强度，良好的塑性和韧性，对腐蚀性介质能耐腐蚀；蚀性介质能耐腐蚀；(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。经济。 6 压力容器用钢材：压力容器用钢材： 中、低压和高压容器中、低压和高压容器：常处于有腐蚀性介质的条件：常处于有

4、腐蚀性介质的条件 下工作，除下工作，除承受较高的介质内压承受较高的介质内压 (或外压或外压) 外有时还会受到冲击和疲劳载荷的作外有时还会受到冲击和疲劳载荷的作用；在用；在 制造过程中，要经过各种冷、热加工使之成型；制造过程中，要经过各种冷、热加工使之成型； 对对钢板的要求钢板的要求：除随介质的不同要有耐腐蚀的要求以外，应有：除随介质的不同要有耐腐蚀的要求以外，应有较高的强度、良较高的强度、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。对低合金钢板材要注意工和焊接性能良好。对低合金钢板材要注意 是否有分层、夹渣、白是否有分层、夹渣、

5、白点和裂纹等缺陷。点和裂纹等缺陷。 中、高温容器中、高温容器：钢材在：钢材在 中、高温的长期作用下，金相组织和机中、高温的长期作用下，金相组织和机械性能等将发生明显的变化，并要承受一定的介质压力，选择设备械性能等将发生明显的变化，并要承受一定的介质压力，选择设备用钢时，需考虑材料的组用钢时，需考虑材料的组 织稳定性和中、高温的机械性能。织稳定性和中、高温的机械性能。 低温设备低温设备：着重考虑设备在低温下的脆性破：着重考虑设备在低温下的脆性破 裂问题。裂问题。第二节第二节 材料的性能材料的性能金属材料的性能金属材料的性能工艺性能工艺性能使用性能使用性能切削加工性能切削加工性能焊接性能焊接性能锻

6、造性能锻造性能铸造性能铸造性能化学性能化学性能物理性能物理性能力学性能力学性能第二节：材料的性能第二节：材料的性能金属材料的力学性能金属材料的力学性能硬硬 度度弹弹 性性强强 度度塑塑 性性冲击韧性冲击韧性拉伸试验拉伸试验拉伸试验机拉伸试验机第二节：材料的性能第二节：材料的性能一、强度指标一、强度指标 材料强度材料强度：在外力作用下，材料抵抗变：在外力作用下，材料抵抗变形和断裂的能力。形和断裂的能力。0/()P F MPa第二节：材料的性能第二节：材料的性能一、强度指标一、强度指标 1 1、弹性、弹性强度（弹性极限）强度（弹性极限）弹性强度弹性强度：材料保持完全弹性变形时的：材料保持完全弹性变

7、形时的最大应力。最大应力。弹性变形弹性变形：外力解除后变形全部消除恢：外力解除后变形全部消除恢复原状的变形。复原状的变形。 0/()eeP F MPa第二节：材料的性能第二节：材料的性能一、强度指标一、强度指标 2 2、屈服强度（屈服极限）、屈服强度（屈服极限）材料产生屈服现象时的最小应力。材料产生屈服现象时的最小应力。 没有明显屈服的材料，用发生没有明显屈服的材料，用发生0.2%0.2%塑性变形时的应力值塑性变形时的应力值0.20.2代表其代表其屈服强度。屈服强度。)(/0MPaFPss第二节：材料的性能第二节：材料的性能一、强度指标一、强度指标 3 3、抗拉强度（强度极限）、抗拉强度（强度

8、极限）材料抗拉伸断裂前承受的最大应力。材料抗拉伸断裂前承受的最大应力。设计时塑性材料多用设计时塑性材料多用s s；脆性材料多用；脆性材料多用b b作为极限应力。作为极限应力。 s s/b b之比叫之比叫“屈强比屈强比”。屈强比越小，可靠性越大；。屈强比越小，可靠性越大；但比值太小，材料利用率太低。但比值太小，材料利用率太低。)(/0MPaFPbb第二节：材料的性能第二节：材料的性能抗弯强度抗弯强度一、强度指标一、强度指标 4、高温性能高温性能： 蠕变蠕变：金属在高温长时间应力作用下，所加应力远小：金属在高温长时间应力作用下，所加应力远小于于s s 逐渐产生明显的塑性变形的现象。导致零件尺寸变逐

9、渐产生明显的塑性变形的现象。导致零件尺寸变化，甚至断裂造成事故。化，甚至断裂造成事故。 应力松弛应力松弛：承受弹性变形的零件，在工作过程中总变：承受弹性变形的零件，在工作过程中总变形量不变，但随时间的延长，工作应力逐渐衰减的现象。形量不变，但随时间的延长，工作应力逐渐衰减的现象。原因是零件的弹性变形逐渐变为了塑性变形。原因是零件的弹性变形逐渐变为了塑性变形。 蠕变强度蠕变强度：高温长时间载荷作用下，在给定温度下和：高温长时间载荷作用下，在给定温度下和规定时间内，使试样产生一定蠕变量的应力值。规定时间内，使试样产生一定蠕变量的应力值。 在在500500温度下，工作温度下，工作1 110105 5

10、h h后变形量为后变形量为1%1%的蠕变强的蠕变强度为度为100Mpa100Mpa。 MPa1005001015第二节：材料的性能第二节：材料的性能一、强度指标一、强度指标第二节：材料的性能第二节：材料的性能持久强度(D)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。在化工容器用钢中，设备的设计寿命一般为十万小时，以105表示试件经十万小时断裂的应力。 持久强度是一定温度和一定应力下材料抵抗断裂的能力。在相同的条件下，能支持的时 间越久，则该材料抵抗断裂的能力越大。第二节：材料的性能第二节：材料的性能疲劳强度疲劳强度疲劳疲劳：在多次重复或交变应力作用：在多次重复或交变应力

11、作用下，使金属材料在远小于金属的屈服强下，使金属材料在远小于金属的屈服强度时发生断裂的现象。度时发生断裂的现象。 疲劳强度疲劳强度：材料经交变应力无数次：材料经交变应力无数次循环作用而不发生断裂的最大应力循环作用而不发生断裂的最大应力-1-1。第二节：材料的性能第二节：材料的性能疲劳强度疲劳强度疲劳曲线疲劳曲线: :钢铁所受重复或交变应力钢铁所受重复或交变应力与其断裂前所受的与其断裂前所受的应力循环次数应力循环次数N N之间有关系。两者之间的关系曲线叫。之间有关系。两者之间的关系曲线叫。 钢的疲劳强度钢的疲劳强度-1 -1 b b(40(4050%50%），循环次数为），循环次数为10107

12、7；有；有色金属的疲劳强度色金属的疲劳强度-1 -1 b b(25(2550%50%），循环次数为），循环次数为1010 。第二节：材料的性能第二节：材料的性能疲劳强度疲劳强度影响因素影响因素第二节：材料的性能第二节：材料的性能二、塑性二、塑性 金属在断裂前产金属在断裂前产生永久变形而不破坏生永久变形而不破坏的能力。的能力。 1 1、伸长（延伸）、伸长（延伸）率率 试样拉断后标距试样拉断后标距增长量增长量LL与原长与原长L L。之比。之比。%100%1000010LLLLL第二节：材料的性能第二节：材料的性能二、塑性二、塑性 2 2、断面收缩率、断面收缩率试样拉断后断口处横截面积的改变试样拉断

13、后断口处横截面积的改变量与原始横截积之比。量与原始横截积之比。%100%1000100FFFFF第二节：材料的性能第二节：材料的性能二、塑性二、塑性3 3、冷弯、冷弯( (角角) ) 衡量金属材料和焊缝塑性的指标，由冷弯试验测定的。冷弯试验：金属材料和焊接接头在室温下以一定的内半径进行弯曲，在试样被弯曲受拉面出现第一条裂纹前的变形越大，材料的塑性就越好。常以一定的弯曲角度下(120或 180)是否出现裂纹为评定标准。 第二节：材料的性能第二节：材料的性能二、塑性二、塑性伸长率、断面收缩率和伸长率、断面收缩率和冷弯冷弯( (角角) )都是材料塑性的力学性能指标，金属都是材料塑性的力学性能指标，金

14、属材料只有具备足够的塑性才能承受各材料只有具备足够的塑性才能承受各种种变形加工变形加工。塑性的存在可以提高构。塑性的存在可以提高构件的可靠性，但在一般情况下提高材件的可靠性，但在一般情况下提高材料的塑性要牺牲材料强度。料的塑性要牺牲材料强度。第二节：材料的性能第二节：材料的性能三、硬度三、硬度硬度硬度：金属材料抵抗其它硬物压入表面发：金属材料抵抗其它硬物压入表面发生变形和破裂的能力（材料抵抗局部变形的能生变形和破裂的能力（材料抵抗局部变形的能力）。力）。测试方法测试方法：压入法、划痕法、弹跳法。：压入法、划痕法、弹跳法。分类分类： 1 1 、布氏硬度（、布氏硬度（HBSHBS、HBWHBW）；

15、）； 2 2 、洛氏硬度（、洛氏硬度（HRAHRA、HRBHRB、HRCHRC）；）； 3 3 、维氏硬度（、维氏硬度（HvHv）；）； 4 4 、肖氏硬度（、肖氏硬度（HSHS）。）。第二节：材料的性能第二节：材料的性能（一）布氏硬度（一）布氏硬度 在布氏硬度计上进行测在布氏硬度计上进行测量。其方法是用直径量。其方法是用直径D D为为（10mm 10mm 、5mm 5mm 、2.5mm2.5mm）的）的淬火钢球（淬火钢球（HBSHBS）或硬质合）或硬质合金球（金球（HBWHBW）。在规定的试）。在规定的试验力验力P P作用下压入被测试的作用下压入被测试的金属表面停留一定时间后卸金属表面停留一

16、定时间后卸除试验力。用读数显微镜测除试验力。用读数显微镜测量出压痕直径量出压痕直径d d，由此计算，由此计算压痕的球缺面积压痕的球缺面积F F，然后再，然后再求出压痕单位面积所承受的求出压痕单位面积所承受的平均压力（平均压力（P PF F），以此作），以此作为布氏硬度值。为布氏硬度值。第二节：材料的性能第二节：材料的性能（一）布氏硬度（一）布氏硬度布氏硬度标注方法布氏硬度标注方法：如：如：120HBS10120HBS10100010003030，表示采用直径为，表示采用直径为10mm10mm淬火钢球在淬火钢球在9.81KN9.81KN试验力作用下，持续时间为试验力作用下，持续时间为30s30s

17、的的试验条件下被测材料的布氏硬度值为试验条件下被测材料的布氏硬度值为120120。优点优点：测量误差小，数据稳定，重复性强。：测量误差小，数据稳定，重复性强。缺点缺点：费时，压痕较大，不适宜测量成品零件或：费时，压痕较大，不适宜测量成品零件或薄壁件。薄壁件。低碳钢低碳钢b b3.6HBS3.6HBS；高碳钢；高碳钢 b b3.4HBS3.4HBS ；调质合金钢调质合金钢b b3.25HBS;3.25HBS; 灰铸铁灰铸铁b b1HBS1HBS。 第二节：材料的性能第二节：材料的性能（一）布氏硬度（一）布氏硬度第二节：材料的性能第二节：材料的性能（二）洛氏硬度（二）洛氏硬度 洛氏硬度洛氏硬度：以

18、压头压入金属材料的压痕深度来表：以压头压入金属材料的压痕深度来表征材料的硬度。征材料的硬度。 压痕深度直接用百分表测出来，硬度值可以直接压痕深度直接用百分表测出来，硬度值可以直接从洛氏硬度计的表盘上读出，不需另外测量和计算，从洛氏硬度计的表盘上读出，不需另外测量和计算，它是一个相对值，没有量纲。用于较高硬度的测量。它是一个相对值，没有量纲。用于较高硬度的测量。第二节：材料的性能第二节：材料的性能（二）洛氏硬度（二）洛氏硬度 测量方法测量方法：实验时先加预：实验时先加预载荷载荷98.1N98.1N，使压头紧密接触，使压头紧密接触试件表面，再加主载荷使压头试件表面，再加主载荷使压头压入工件，然后去

19、掉主载荷。压入工件，然后去掉主载荷。由于金属的弹性变形的恢复，由于金属的弹性变形的恢复，压头回升，深度压头回升，深度h h就是主载荷就是主载荷作用下金属表面的塑性变形深作用下金属表面的塑性变形深度。度。标注方法标注方法：50HRC50HRC优点优点：操作方便、压痕较：操作方便、压痕较小、可测成品；测量范围大。小、可测成品；测量范围大。 缺点缺点：稳定性差、硬度数：稳定性差、硬度数据波动较大。据波动较大。第二节：材料的性能第二节：材料的性能四、冲击韧性四、冲击韧性 冲击载荷冲击载荷：以很大：以很大的速度作用于零件上的的速度作用于零件上的载荷。载荷。 冲击韧性冲击韧性：金属材：金属材料抵抗冲击载荷

20、而不破料抵抗冲击载荷而不破坏的能力。坏的能力。()()KV UKV UAF 冲击韧性值冲击韧性值：一次：一次冲断试样，缺口处单位冲断试样，缺口处单位截面积所消耗的功。截面积所消耗的功。第二节：材料的性能第二节：材料的性能材料的冲击韧度材料的冲击韧度221221/)(cmJFhhmgcmJFhhGaK第二节：材料的性能第二节：材料的性能五缺口敏感性五缺口敏感性第二节：材料的性能第二节：材料的性能 带有一定应力集中的缺口条件下，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。是材料在材料抵抗裂纹扩展的能力。是材料在静载荷下抵抗裂纹扩展的能力，冲击静载荷下抵抗裂纹扩展的能力，冲击韧性是材料在动

21、载荷下抵抗裂纹扩展韧性是材料在动载荷下抵抗裂纹扩展的能力。的能力。材料材料的高温和低温性能的高温和低温性能 2 2、低温性能低温性能： 随温度下降，多数材料会出现脆性增加的随温度下降，多数材料会出现脆性增加的现象，甚至发生脆断。现象，甚至发生脆断。 通过材料吸收的冲击功通过材料吸收的冲击功A AK K与温度的变化关与温度的变化关系来确定材料的韧、脆状态转化。系来确定材料的韧、脆状态转化。 冷脆转化温度：冷脆转化温度：材料由韧性状态转变为脆材料由韧性状态转变为脆性状态的温度性状态的温度T TK K。第二节：材料的性能第二节：材料的性能2022-5-1734二、物理性能二、物理性能 密度、熔点、比

22、热容、热导率、密度、熔点、比热容、热导率、线膨线膨胀系数胀系数、导电性、磁性、导电性、磁性、弹性模量与泊松弹性模量与泊松比比等。等。第二节：材料的性能第二节：材料的性能2022-5-1735二、物理性能二、物理性能1 1、热膨胀性、热膨胀性线膨胀系数线膨胀系数第二节：材料的性能第二节：材料的性能2022-5-1736二、物理性能二、物理性能2 2、弹性模量与泊松比、弹性模量与泊松比 材料在弹性范围内，应力和应变成正比： 金属材料对弹性变形抗力的指标，随温度的升高而降低。 泊松比：拉伸试验中试件单位横向收缩与单位纵向伸长之比。钢 材泊松比=0.3。 第二节：材料的性能第二节：材料的性能/E 弹性

23、模量弹性模量2022-5-1737第二节：材料的性能第二节：材料的性能2022-5-1738三、化学性能三、化学性能 金属和合金对周围介质侵蚀的抵抗能力金属和合金对周围介质侵蚀的抵抗能力 金属和合金抵抗氧化的性能金属和合金抵抗氧化的性能 高温氧化，降低表面硬度和抗疲劳强度高温氧化，降低表面硬度和抗疲劳强度 选耐热材料选耐热材料第二节：材料的性能第二节：材料的性能2022-5-17392022-5-1740第二节：材料的性能第二节：材料的性能2022-5-1741第三节 金属材料的分类及牌号 一、分类一、分类黑色金属黑色金属W Wc c0.02%0.02%；0.02wc0.77%Wc0.77%0

24、.77wc2.11%2.11wc4.3%wc4.3%4.3wc400，需考虑蠕变强度和持久强度。第五节第五节 低合金钢及化工设备用的特种钢低合金钢及化工设备用的特种钢135三、 锅 炉 锅 第五节第五节 低合金钢及化工设备用的特种钢低合金钢及化工设备用的特种钢136四、 容 器 钢第五节第五节 低合金钢及化工设备用的特种钢低合金钢及化工设备用的特种钢化工生产所用容器与设备的操作条化工生产所用容器与设备的操作条件件(压力、温度、介质的腐蚀性等压力、温度、介质的腐蚀性等)比较复比较复杂，再加上制造技术要求比较严格。目前杂，再加上制造技术要求比较严格。目前对压力容器用对压力容器用 厚钢板在技术条件、

25、检验方厚钢板在技术条件、检验方法、验收等方而均按法、验收等方而均按GB66541996压力压力容器用钢板与容器用钢板与YB(T) 40一一87压力容器用碳压力容器用碳素钢和低合金厚钢扳所规定的要求执行。素钢和低合金厚钢扳所规定的要求执行。2022-5-17137五、不锈耐酸钢 不锈钢和耐酸钢的统称不锈钢和耐酸钢的统称 一般称耐空气、蒸汽和水等弱腐蚀介质的一般称耐空气、蒸汽和水等弱腐蚀介质的钢为不锈钢，称耐酸、碱、盐等强烈腐蚀性介钢为不锈钢，称耐酸、碱、盐等强烈腐蚀性介质的钢为耐酸钢。质的钢为耐酸钢。第五节第五节 低合金钢及化工设备用的特种钢低合金钢及化工设备用的特种钢 铁素体不锈钢铁素体不锈钢

26、 奥氏体不锈钢奥氏体不锈钢 奥氏体奥氏体- -铁素体双相不锈钢铁素体双相不锈钢 马氏体不锈钢等马氏体不锈钢等2022-5-171381 1）降低含碳量降低含碳量 0.06%0.06%时不易产生，时不易产生，0.03%200，5.0MPa)下对普通碳钢及低合金钢产生腐蚀，结果使材料的机械强度和塑性显著下降，甚 至损坏。第一阶段为氢脆阶段。氢与钢材直接接触时被钢材吸附，并以原子状态向钢材内部扩散，溶解在铁索体中形成固溶体。在此阶段，溶在钢中的氢未与钢材发生化学作用，钢材的组织末改变，在显微镜下观察不到裂纹，抗拉强度和屈服点无大改变。但它使钢材显著变脆，塑性减小，这种脆性与氢在钢中的溶解度成正比。

27、第二阶段为氢侵蚀阶段。溶解在钢材中的氢气与钢中的渗碳体发生化学反应，生成甲烷气，改变钢材的组织。第八节第八节 化工设备的腐蚀及防腐措施化工设备的腐蚀及防腐措施2022-5-17182(2) 氢腐蚀 这一化学反应常在晶界处发生，生成甲烷气，聚集在晶界原有的微观孔隙内、形成局部高压，引起应力集中，使晶界变宽，发生更大的裂纹，或在钢材表层夹杂等缺陷中聚集形成鼓池，使钢材机械性能降低。又由于渗碳体还原为铁索体时，体积减小，由此而产生的组织应力与前述内应力叠加在一起使裂纹扩展，而裂纹的扩展又为氢和碳的扩散提供了有利条件。这样反复不断进行下去，最后使钢材完全脱碳，裂纹形成网格，严重地降低了钢材的机械性能，

28、甚至破坏。铁碳合金的氢腐蚀随着压力和温度的升高而加剧（高压有利于氢气在钢中的溶解，高温则增加氢气在钢中的扩散速度及脱碳反应的速度）。第八节第八节 化工设备的腐蚀及防腐措施化工设备的腐蚀及防腐措施2022-5-17183(2) 氢腐蚀 为了防止氢腐蚀的发生，可以降低钢中的含碳量，使其没有碳化物(Fe3O)折出，此外在 钢中加入合金元素如铬、钛、钼、钨、钒等，形成稳定的碳化物，不易与氢作用，可避免 氢腐蚀。第八节第八节 化工设备的腐蚀及防腐措施化工设备的腐蚀及防腐措施2022-5-17184一、金属的腐蚀 3、电化学腐蚀 电化学腐蚀是指金属与电解质溶液间产生电化学作用而引起的破坏。特点：在腐蚀 过

29、程中有电流产生。原理：金属在电解质溶液中，在水分子作用下，使金属本身离子化，当金属离子与水分子的结合能力大于金属离子与电子的结合能力时，一部分金属离子就从金属表面跑到电解液中形成了电化学腐蚀。第八节第八节 化工设备的腐蚀及防腐措施化工设备的腐蚀及防腐措施2022-5-17185一、金属的腐蚀 3、电化学腐蚀 (1)原电池作用 金属在电解质溶液中的腐蚀过程，与电池中的电化学反应过程完全类同。铁的电位较铜为负成为阳极铁溶解，阳极放出电子经外部导线移动到阴极。在阴极铜上，流来的电子被溶液中的阳离子H+吸收，阴极上放出氢气。在实际腐蚀中，有的设备可能就由两种金属材料制成，或者 同一材料由于不同的相存在

30、或物理、机械性能不同，受力不均等也能产生这类腐蚀电池。第八节第八节 化工设备的腐蚀及防腐措施化工设备的腐蚀及防腐措施2022-5-17186一、金属的腐蚀 3、电化学腐蚀 (2)微电池和电化学腐蚀原理电化学腐蚀的三个环节电化学腐蚀的三个环节 第八节第八节 化工设备的腐蚀及防腐措施化工设备的腐蚀及防腐措施2022-5-17187一、金属的腐蚀 3、电化学腐蚀 (3)浓差电池与大电池 在金属容器中不同部位接触的溶液的浓度不同时，因电极电位差形成腐蚀电池浓差电池。与浓度较小的溶液相接触的部分为阳极，反之为阴极。 两种金属在同一种电解质溶液中形成的腐蚀电他称为腐蚀大电池。第八节第八节 化工设备的腐蚀及

31、防腐措施化工设备的腐蚀及防腐措施2022-5-17188一、金属的腐蚀 3、电化学腐蚀 (4)电化学腐蚀的条件电化学腐蚀过程是由阳极过程、电子流动及阴极过程三个环节组成。其条件为： (a) 存在电位差 (b)阴极和阳极互相连接； (c)阳极和阴极处在互相联通的电解质溶液中。 第八节第八节 化工设备的腐蚀及防腐措施化工设备的腐蚀及防腐措施189二 、晶间腐蚀和应力腐蚀 1、晶间腐蚀：在敏化温度内，奥氏体不锈钢中的碳很快向晶界处扩散，并优先与铬化合成碳化铬析出。由于铬扩散速度比较馒，碳化物中的铬主要从晶界附近获取，形成晶界附近一带贫铬。如果铬含量降低至钝化所需的极限以下，则贫铬带便处于 活化状态，

32、成为阳极 区，晶粒本身为阴极，就会产生微电池作用，晶间腐蚀迅速进行。第八节第八节 化工设备的腐蚀及防腐措施化工设备的腐蚀及防腐措施 为防止奥氏体不锈钢的晶间腐蚀，可在钢中加入钛和铌钛和铌元素，固定碳的作用，使铬的碳化物在晶间难以生成。更有效的方法是降低碳含量。2022-5-17190二 、晶间腐蚀和应力腐蚀 2、应力腐蚀 腐蚀裂开金属在腐蚀性介质和拉应力的共同作用下产生的一种破坏形式。一方面腐蚀减小金属的有效截面积，形成表面缺口，产生应力集中；另一方面拉应力加速腐蚀的进程，使表面缺口向深处 扩展，最后导致断裂。 金属的应力腐蚀断裂过程的三个阶段：第一阶段：孕育阶段第二阶段：腐蚀裂纹扩展阶段第三

33、阶段：最终破坏阶段应力腐蚀的断裂与主拉应力垂直，且只有拉应力状态才能发生。 第八节第八节 化工设备的腐蚀及防腐措施化工设备的腐蚀及防腐措施2022-5-17191三、金属腐蚀破坏的形式金属腐蚀破坏分为均匀腐蚀（危险性小）与非均匀腐蚀（局部腐蚀）（危险性大）可分为区域腐蚀、点腐蚀、晶间腐蚀、表面下腐蚀等。第八节第八节 化工设备的腐蚀及防腐措施化工设备的腐蚀及防腐措施2022-5-17192四、金属设备的防腐措施 1、衬覆保护层 (1)金属保护层用耐腐蚀性能较强的金属或合金覆盖在易被腐蚀的金属上。常见有电镀法(镀铬、镍等)，喷镀法及衬不锈钢等衬里。 (2)非金属保护层常用的有金属设备内部衬以非金腐

34、衬里和涂防腐涂料。第八节第八节 化工设备的腐蚀及防腐措施化工设备的腐蚀及防腐措施2022-5-17193四、金属设备的防腐措施 2、电化学保护 (1)阴极保护 (牺牲阳极保护) 实质为整个金属设备被外加电流极化为阴极，而辅助电极为阳极。辅助阳极的材料必须是良好的导电体，在腐蚀介质中耐腐蚀。(2)阳极保护把被保护设备接阴极直流电源，使金属表面生成钝化膜起保护作用。第八节第八节 化工设备的腐蚀及防腐措施化工设备的腐蚀及防腐措施2022-5-17194四、金属设备的防腐措施 3、添加缓蚀剂在腐蚀介质中加入少量物质，可以使金属的腐蚀速度降 低甚至停止，这种物质称为缓蚀剂。但加入的缓蚀剂不应该影响化工工

35、艺过程的进行及产品质量。第八节第八节 化工设备的腐蚀及防腐措施化工设备的腐蚀及防腐措施2022-5-17195第九节 化工设备材料的选择 一、一、选用材料的一般原则 除考虑设备结构、制造工艺、使用条件和寿命等外，材料的耐腐蚀性能、物理、 机械性能还要适应设备的工作条件。还需从用料少，来源丰富，价格低廉等方面综合考虑。1、关于机械性能的几点具体要求 (1)强 度 强度包括屈服强度，抗拉强度及屈强比。正确处理强度与塑性和韧性之间的关系。 屈强比高的钢材， 承载能力可提高但是塑性储备将降低，缺口敏感性增加，抗疲劳能力下降。第九节第九节 化工设备材料的选择化工设备材料的选择2022-5-17196一、一、选用材料的一般原则 (2)塑 性延伸率5：对厚度低于6毫米以下的扳材也可用10 ，一般5 1.25 10 。 延伸率与制造过程中的冷加工及焊接等有密切关系，并关系到使用上的安全。延伸率过低，在冷作和焊接中可能发生裂纹，甚至导致脆性断裂，在使用中，将使容器塑性储备的安全性降低。压力容器用钢板， 5不得低于14。第九节第九节 化工设备材料的选择化工设备材料的选择2022-5-17