《化工设备材料》PPT课件

工艺优化
总结词
工艺优化是在化工设备设计过程中， 通过对生产工艺的改进，提高设备的 生产效率和产品质量，降低能耗和生 产成本。
详细描述
工艺优化主要涉及对设备操作参数、 反应条件、工艺流程等方面的改进。 通过对这些工艺条件的优化，可以提 高设备的生产效率和产品质量，降低 能耗和生产成本。
材料优化
总结词
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化工设备设计优化
结构优化
总结词
结构优化是化工设备设计中的重要环节 ，通过改进设备结构，提高设备的稳定 性和可靠性，降低能耗和生产成本。
VS
详细描述
结构优化主要涉及对设备内部流道、反应 器结构、换热器传热方式等方面的改进。 通过对这些结构的优化，可以提高设备的 传热和传质效率，降低流体阻力，减少设 备维修和更换的频率，从而降低生产成本 。
详细描述
壳体设计应考虑设备的工艺要求、操作压力、操作温度以及 各种外力因素，如重力、风载、地震等。常用的壳体材料有 碳钢、不锈钢、钛材等，根据不同的工艺介质和操作条件选 择合适的材料和结构形式。
设备附件设计
总结词
附件设计是化工设备的重要组成部分，包括管道、阀门、支撑结构等。
详细描述
附件设计需遵循工艺流程和操作要求，确保流体流动顺畅、控制精确。阀门应具 备足够的密封性和耐腐蚀性，支撑结构应考虑设备的振动和热膨胀等因素。同时 ，附件设计还应注重安全性和可靠性，如设置安全阀、防爆装置等。
材料优化是在化工设备设计过程中，通过对 设备材料的选择和改进，提高设备的耐腐蚀 性、耐高温性、耐高压性等性能指标，降低 设备制造成本和使用成本。
详细描述
材料优化主要涉及对设备材料的选用、材料 加工工艺的改进、材料表面处理等方面的改 进。通过对这些材料的优化，可以提高设备 的性能指标和使用寿命，降低设备的制造成 本和使用成本。

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图6-11 标准补强圈结构
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图6-11 标准补强圈结构
注意： 1、 补强圈焊接后，补强圈和器壁要求很好贴合，使其与器壁一起受力，否则起不到补强作用。 2、为检验焊缝的紧密性，在补强圈上，设置有一个M10的螺纹孔，如图6-11所示。当补强圈焊接后
，可以由此通入0.4～0.5MPa的压缩空气，并通过在补强圈焊缝周围涂上肥皂液方法检查焊接质量。 15
由于存在上述缺点，采用补强圈补强的压力容器必须同时满足以下条件： （1）壳体材料的标准抗拉强度不超过540MPa，以免出现焊接裂纹； （2）补强圈的厚度不超过被补强壳体的名义壁厚的1.5倍； （3）被补强壳体的名义壁厚不大于38mm。 此外，在高温、高压或载荷反复波动的压力容器上，最好不要采用补强圈补强。
mm
接管外径 25 32 38454857
65
76
89
最小壁厚 3.5 3.5 3.5 4.0 4.0 5.0 5.0 6.0 6.0
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6.2 开孔与补强
三、补强结构
常采用补强圈补强、接管补强和整体锻件补强来降低开孔附近的应力集中， 其结构如图6-9所示。 1、补强圈补强：是在开孔周围焊上一块圆环状金属来补强的一种方法，也称贴
6.2 开孔与补强
问题的提出
2、应力集中现象分析 如图6-8所示为一单向受拉的矩形薄板（分析孔周边应力）。 为了表示应力集中的程度，引入了应力集中系数K的概念，K等于开孔边缘
处的最大应力与不开孔的横截面上的应力之比值，即 K=σmax/σ 3、孔周围应力集中现象的特点 开孔附近的应力集中具有局限性，其作用范围极为有限； 开孔孔径的相对尺寸d/D越大，应力集中系数越大，所以开孔不宜过大； 被开孔壳体的δ/D越小，应力集中系数越大；将开孔四周壳体厚度增大，则可

2、淬火和回火
加热至淬火温度(临界点以上30℃～50℃)， 并保温一段时间，后投入淬火剂中冷却。
淬火后得到的组织是马氏体。增加硬度、强 度和耐磨性。
淬火剂：空气、油、水、盐水，冷却能力递增。 碳钢在水和盐水中淬火，合金钢在油中淬火。
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回火是淬火后进行的一种较低温度的加热 与冷却热处理工艺。
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三、化学性能
1、耐腐蚀性
金属和合金对周围介质侵蚀的抵抗能力
2、抗氧化性
高温氧化，降低表面硬度和抗疲劳强度 选耐热材料
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四、加工工艺性能
1、可铸性：收缩与偏析 2、可锻性 3、焊接性 4、可切削加工性
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第二节 碳钢与铸铁
液相
符号 表示
F
A
Fe3C L
概念
性能
碳溶于α－Fe中 的间隙固溶体
碳溶于γ－Fe中 的间隙固溶体
具有良好的塑性和韧性， 但强度硬度不高
与溶碳量和晶粒大小有 关，硬度较低而塑性较 高，易于锻压成形
具有复杂晶格的 硬度很高而塑性和韧性
间隙化合物
几乎为零，脆性极大
基本组织： 单相组织： F、A、 Fe3C 莱氏体Ld：（A＋ Fe3C ）在共晶点上得到，塑性韧性很差，是硬而脆的组织 珠光202体3/1P2/：1 （ F＋ Fe3C ）在共析点上得到，具有良好的力学性能 22
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3、塑性
延伸率 δ
P
100%
L1 L
L 100%
断面收缩率 ψ A A1 100%

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汇报人：
其他领域的发展趋势
环保领域：随着 环保意识的提高， 化工设备材料在 环保领域的应用 将越来越广泛
生物医药领域： 化工设备材料在 生物医药领域的 应用将越来越重 要，如生物反应 器、生物制药等
电子信息领域： 随着电子信息产 业的快速发展， 化工设备材料在 电子信息领域的 应用将越来越广 泛
新能源领域：随着 新能源产业的快速 发展，化工设备材 料在新能源领域的 应用将越来越广泛， 如太阳能电池、燃 料电池等
复合材料的种类：金属复合材料、非金属复合材料、有机复合材料等 复合材料的特点：具有高强度、高韧性、耐腐蚀、耐高温等优良性能 复合材料的应用：广泛应用于化工、航天、汽车、建筑等领域
化工设备材料的 性能要求
耐腐蚀性
化学腐蚀：抵抗酸、碱、盐等化学 物质的腐蚀
物理腐蚀：抵抗高温、高压、冲击 等物理因素的腐蚀
耐磨性：抵抗磨损的能 力
导热性：传递热量的能 力
机械强度：抵抗外力破 坏的能力
环保性：对环境无污染 的能力
经济性
成本：选择价格低廉、性价比高的 材料
寿命：选择使用寿命长、耐用的材 料
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维护费用：考虑设备的维护和维修 费用
回收利用：考虑材料的回收利用价 值
安全性
化学稳定性：材料应具有良好的化学稳定性，不易被腐蚀或分解 耐高温性：材料应具有良好的耐高温性，能够承受高温工作环境 耐低温性：材料应具有良好的耐低温性，能够承受低温工作环境 抗冲击性：材料应具有良好的抗冲击性，能够承受机械冲击和振动 防火性：材料应具有良好的防火性，能够防止火灾的发生和蔓延 环保性：材料应具有良好的环保性，不会对环境造成污染和危害