水工艺设备基础1常用材料共97页文档

水工艺设备基础复习资料（PC1.0版）1.金属材料是目前水工艺设备材料的主体。

2.钢的分类：①按化学成份分类：碳钢和合金钢；A.碳钢按含碳量又可分为：低碳钢、中碳钢和高碳钢；B.合金钢按含合金元素的含量又可分为：低合金钢、中合金钢和高合金钢；②按照钢中硫和磷的含量又可分为：普通钢、优质钢、高级优质钢；③根据钢的用途又可分为：结构钢、工具钢和特殊性能钢3.钢的编号：①普通碳素钢：Q+数字；Q-----屈服强度；牌号后面标注的ABCD表示钢材质量等级，若标注为F表示沸腾钢（脱氧不完全的钢），未标注为镇静钢（完全脱氧的钢）②优质碳素结构钢：采用两位数字表示钢中平均含碳量为万分之几，若钢中含锰较高，则在钢号后面附有锰的元素符号，如15Mn; ③碳素工具钢：T+数字；T-----碳素工具钢，数字表示含碳量的千分之几。

若为高级优质碳素工具钢，则在编号后面加A，如T8A ④合金结构钢：两位数字+元素符号+数字前两位数字表示钢中平均含碳量的万分之几；后面的数字表示该元素的平均含量的百分之几。

（<1.5 不标明1.5<x<2.5<x<3.5<.....分别用2 、3、4.....）高级优质钢后边加A; ⑤合金工具钢：平均含碳量≥1.00％，含碳量不予标出；＜1.00％时，用千分之几表示。

4.钢的化学性质：①碳：含碳量增加（<0.9%），钢的质量和硬度不断提高，而塑性和韧性随之下降。

②硫：不溶于铁，以FeS形式存在，与Fe形成低熔点的共晶体，使钢材在加工时容易开裂，产生“热脆”现象。

③磷：磷能全部溶于铁素体中，虽能使钢的强度和硬度增加，当也会导致塑性和冲击韧性显著降低，特别是在低温时使钢材显著变脆，产生“冷脆”现象。

④锰：锰是以脱氧剂和合金元素加入钢中的，和硫可以形成高熔点的硫化锰，从而减轻硫的危害作用。

⑤硅：能使钢的强度、硬度、弹性提高，而塑性和韧性降低。

硅作为合金元素还可以提高钢的耐腐蚀和耐热性，但过高又会降低钢的热加工工艺性能。

水工艺设备基础汇报人：日期:•水工艺设备概述•水处理设备•水输送设备目录•水处理工艺流程与设备选型•水工艺设备维护与管理•水工艺设备发展趋势与挑战01水工艺设备概述水工艺设备是指用于水处理、供水、排水等工艺过程的设备，包括各种泵、阀门、管道、水箱、消毒设备等。

定义根据用途和功能，水工艺设备可分为多种类型，如净水设备、污水处理设备、供水设备等。

分类定义与分类通过使用各种水处理设备，可以去除水中的杂质、污染物和有害物质，提高水质，保障人们的健康。

提高水质节约水资源环境保护合理使用水工艺设备，可以有效地节约水资源，减少浪费，提高水资源的利用效率。

污水处理设备可以将废水中的有害物质进行处理，减少对环境的污染，保护生态环境。

030201设备的重要性随着科技的发展，水工艺设备逐渐向智能化方向发展，实现远程监控、自动化控制和故障诊断等功能。

智能化为了提高处理效率，水工艺设备需要不断改进和优化，采用更先进的技术和材料，提高设备的处理能力和效率。

高效化随着环保意识的提高，水工艺设备需要更加注重环保和节能，采用环保材料和低能耗技术，减少对环境的影响。

绿色化设备的发展趋势02水处理设备去除水中的大颗粒杂质和悬浮物，保护后续处理设备免受堵塞。

格栅通过重力作用将水中的无机颗粒沉淀，以便后续处理。

沉砂池增加水中的溶解氧，促进有机物的氧化分解。

预曝气池预处理设备快滤池通过快速过滤去除水中的悬浮物和部分有机物。

慢滤池通过慢速过滤去除水中的细小颗粒和有机物。

砂滤池通过砂粒的过滤作用去除水中的悬浮物和有机物。

紫外线消毒设备通过紫外线照射破坏细菌和病毒的DNA结构，达到消毒目的。

氯消毒设备通过向水中加入氯气或漂白粉等消毒剂，杀灭水中的细菌和病毒。

臭氧消毒设备通过向水中加入臭氧，杀灭水中的细菌和病毒。

向水中加入各种化学药剂，如混凝剂、助凝剂、pH调节剂等。

加药设备对过滤器进行反冲洗，去除滤料上的杂质和污垢。

反冲洗设备对水处理过程中的各种参数进行实时监测和控制。

第一章水工艺设备常用材料1物理性能：密度熔点热膨胀系数导热性导电性弹性模量，（弹性模量是材料在弹性极限内应力与应变的比值。

线膨胀系数是指材料在温度变化1摄氏度单位长度的伸缩变化值对于金属高分子陶瓷的比较，“弹”：陶》金》高分子，“线膨胀系数”：高分子》金》陶2 耐蚀低合金钢通常是指在碳钢中加入合金元素的总量低于3%左右的合金。

对于不锈钢的种类编号有304：OCr18Ni9，316：OCr17Ni12Mo2，316L: OCr17Ni14Mo2。

3 铜及其合金（具有较高的导电性导热性塑性冷韧性且多耐腐蚀）分类：紫铜（纯铜）黄铜（铜锌合金）青铜（铜的主加元素为锡铝硅）4 陶瓷的基本性能1）刚度：由弹性模量衡量，弹性模量反映结合键的强度，故刚度最高。

弹性模量对组织（晶粒大小晶体形状）不敏感，但受气孔率影响很大。

2）硬度：在各种材料中，陶瓷硬度最大，且随温度升高而下降，但在高温下仍能保持较高的数值。

3）强度：理论上很高，实际中很低（1/100—1/20）。

低的原因是存在晶界。

第一：晶界上存在有晶粒间的局部分离和空隙；第二：晶界上原子间键被拉长，键强度被削弱；第三：相同电荷离子的靠近产生斥力，可能造成裂缝。

实际强度受致密度杂质缺陷影响很大且对应力状态特别敏感。

4）塑性：在室温下几乎没有塑性，塑性变形是在切应力作用下由位错运动所引起的密排原子面间的滑动变形。

共价键有明显的方向性和饱和性，而离子键的同号离子接近时斥力很大，所以主要由离子晶体和共价晶体构成的陶瓷的塑性较差。

不过在高温慢速加载的条件下，陶瓷也能表现出一定的塑性。

由于开始塑性变形的温度很高，所以陶瓷都具有较高的高温强度。

5）韧性和塑性：陶瓷的韧性较低，脆性较高，断裂韧性值也很低，是典型的脆性材料。

断裂是裂纹的形展和扩展的过程。

陶瓷的脆性对表面状态非常敏感。

5 高分子材料的性能1）重量轻2）高弹性（弹性变形量较大弹性模量低拉伸时温度升高）3)滞弹性：应变不说作用力即时建立平衡而有所滞后（其产生主要是由于链段的运动遇到困难，需要时间来调整构象以适应外力要求。

第一章水工艺设备常用材料1.水工艺设备常用的金属材料主要有：碳钢、铸铁、合金钢、不锈钢及部分有色金属材料等。

2.钢的分类：按化学成分分为碳钢和合金钢，按硫磷含量分为普通钢、优质钢、高级优质钢，按用途分为结构钢、工具钢、特殊性能钢。

3.钢的编号：Q+数字表示屈服强度值；标注A、B、C、D，表示钢材质量等级，A级最低，D级最高；标注F为沸腾钢，未标注为镇静钢：如q235—A·F，表示屈服强度为235MPa的A级沸腾钢。

4.合金结构钢编号：利用“两位数字+元素符号+数字”来表示，两位数字代表钢种平均含碳量的万分之几，元素符号表示钢中所含的合金元素，数字代表该元素的平均含量的百分之几，若平均含量低于1.5%，则不标明含量，若平均含量大于1.5%、2.5%、3.5%……，则相应地以2、3、4……表示。

如12CrNi3钢，其平均含碳量为0.12%，平均含铬量小于1.5%，平均含镍量为3%。

5.合金工具钢：当其平均含碳量大于或等于1.00%时，含碳量不予标出，小于1.00%时，以千分之几表示，其余表示方法与合金结构钢相似，如9SiCr，其平均含碳量为0.9%，硅和铬的平均含量均小于1.5%。

6.金属的基本性能是指它的物理性能、机械性能、化学性能和工艺性能。

7.钢中的有益元素包括锰和硅，有害元素包括硫（热脆、断裂韧性降低）和磷（冷脆、但提高在大气中耐蚀性）。

8.材料的机械性能主要指材料的弹性、塑性、强度和韧性（冲击韧性、断裂韧性、无塑性转变温度）。

9.材料的工艺性能主要指材料的可焊性、可锻性、切削加工性、成型工艺性和热处理性能。

10.有色金属：工业上钢铁称为黑色金属，除钢铁以外的金属称为有色金属。

11.铜合金及其编号：铜与锌组成的合金称为黄铜，HSn70—1表示含铜70%，含锡1%的锡黄铜；铜合金中的主加元素不是锌而是锡、铝、硅等其他元素，称为青铜，QSn4—3，表示平均含锡量4%，含锌量3%的锡青铜。

★水工艺设备常用材料：金属材料、无机非金属材料、高分子材料、复合材料。

金属材料主要有：碳钢、合金钢、不锈钢、以及部分有色金属钢按化学成分分为：碳钢、低合金钢。

★碳钢按含碳量分为：低碳钢、中碳钢、高碳钢。

合金钢按合金元素分为：低合金钢、中合金钢、高合金钢。

★钢按钢中S、P含量分为：普通钢、优质钢、高级优质钢。

钢按用途分为：结构钢、工具钢、特殊性能钢。

强度：是指金属材料在外力作用下，抵抗塑性变形和断裂的能力。

蠕变强度：是指在给定的温度下，在规定的时间内使试样产生的蠕变S变形不超过规定值时的最大应力。

蠕变S形：金属材料在高温与应力的共同作用下，会产生的缓慢的不可回复的变性称为蠕变S形。

★陶瓷的机械性能：刚度、硬度、强度、塑形、韧性、脆性。

陶瓷的物理化学性能：热膨胀、导热性、热稳定性、化学稳定性、导电性。

陶瓷性能的主要特点：具有不可燃性、高耐热性、不老化性、高的硬度和良好的抗压能力、对温度剧变的抵抗力低、抗拉抗弯能力差。

腐蚀：材料与它所处的环境介质之间发生作用而引起材料的变质和破坏。

★防止钢铁气体腐蚀的方法：合金化、改善介质、应用保护性覆盖层三种方法。

另外也可采用热喷涂、等离子喷涂。

极化：是指原电池由于电流通过，使其阳极的电极电位，偏离起始点位置的现象。

氢去极化腐蚀的概念及发生环境：以氢离子还原反应为阴极过程的腐蚀称为氢去极化腐蚀，简称析氢腐蚀。

发生环境：只有当金属的电极电位较氢电极的平衡电位为负时，才有可能发生析氢腐蚀。

氧去极化腐蚀的概念及发生环境：在中性和碱性溶液中，由于氢离子的浓度很低，析氢反应的电位较负，一般金属腐蚀过程的阴极反应往往不是析氢反应，而是溶液中的氧的还原反应，此时腐蚀去极化剂是氧分子，这类腐蚀称为氧去极化腐蚀，简称吸氧腐蚀。

发生环境：是有当金属的电极电位较氧电极的平衡电位为负时，才有可能发生吸氧腐蚀。

金属腐蚀破坏的状态：全面腐蚀、局部腐蚀、应力作用下的腐蚀、微生物腐蚀。

按局部腐蚀的发生条件、机理及形态特征可分为：电偶腐蚀、小孔腐蚀、缝隙腐蚀、精简腐蚀、选择性腐蚀、应力腐蚀（敏感的合金、特定的介质和一定的静应力三个条件）、腐蚀疲劳、磨损腐蚀和细菌腐蚀等主要类型。

第1章水工艺设备常用材料1. 金属材料的根本性能包罗哪几个方面的内容？你认为水工艺设备对金属材料的哪些性能要求更高？怎样才能满足这些要求？答：使用性能：1 化学性能：抗氧化性和耐腐蚀性。

2 物理性能：密度，熔点，热膨胀系数，导热性以及弹性模量等。

3 机械性能：弹性，塑性，强度和韧性。

工艺性能：可焊性，可锻性，切削加工性，成型工艺性，热处置性能。

我觉得水工艺设备对金属材料的强度，刚度和抗腐蚀性的性能要求更高。

按照实际的工程需要，通过不同材料间的比拟，从中选出较优的材料。

2．钢的分类与编号如何？答：分类：按化学成分分类：碳钢和合金钢。

别离又分为低中高。

按质量分类：普通钢，优质钢，高级优质钢〔硫磷的含量区分〕用途分类：布局钢，东西钢和特殊性能钢。

编号：〔1〕普通碳素布局钢:Q+数字暗示。

Q275暗示屈服强度为275MPa的碳素布局钢。

〔2〕优质碳素布局钢：采用两位数字暗示钢中平均含碳量为万分之几。

含碳为0.45%的编号为45钢。

(3)碳素东西钢：以“T〞开头，后面标以数字暗示含碳量的千分之几。

高级就在最后加以“A〞。

〔4〕合金布局钢：两位数字+元素符号+数字来暗示。

两位数字暗示含碳量的万分之几，元素符号暗示所含的合金元素，数字暗示该元素的百分之几。

〔5〕合金东西钢：和合金布局钢类似。

含碳量大于或等于1%时不予标出，小于的话用千分之几暗示。

3. 影响钢材性能的因素主要有哪些？答：碳是决定钢材的主要元素，随含碳量增加，钢的强度和硬度将不竭提高，而塑性和韧性则会随之下降。

硫是一种有害元素，发生“热脆〞现象。

磷也是一种有害元素，发生“冷脆〞现象。

锰是一种有益元素，作为脱氧剂和合金元素，减轻硫的有害作用，提高钢的强度和硬度。

硅是一种有益元素，作为脱氧剂和合金元素，提高强度，硬度，弹性，降低塑性和韧性。

氧，氮：未除尽的氧氮大局部以化合物形式存在，降低强度，冷弯性能和焊接性能。

氧增加热脆，氮增加冷脆。

钛，钒，铌：钢的强脱氧剂和合金元素，改善韧性，提高强度。

第一章水工艺设备常用资料一、钢的编号1、普通碳素结构钢：Q + 数字 Q275：屈服强度为275MPa的碳素结构钢A,B,C,D A级最低，D级最高F为沸腾钢，未加标注的为镇静钢如：Q235—A•F :屈服强度为235MPa的A级沸腾钢2、合金结构钢：两位数 + 元素符号 + 数字钢中平均含碳量的万分之几 + 钢中所含的合金元素 + 该元素的平均含量的百分之几（如果低于1.5%，则不标明）若为高级优质合金结构钢，则，在最后加A 如：20Cr12Ni14WA如：12CrNi3：其平均含碳量为0.12%，平均含铬量小于1.5%，平均含镍量为3%3、合金工具钢: 数字（一位数字） + 元素符号 + 数字平均含碳量大于或等于1.00%时，含碳量不予标出，千分之几 +钢中所含的合金元素+ 该元素的平均含量的百分之几如：9SiCr :平均含碳量为0.9%，硅和铬的平均含量小于1.5%二、机械性能（1）材料的弹性和塑性（2）材料的强度：抗拉强度，屈服极限，持久强度，蠕变强度，疲劳强度，硬度（3）材料的韧性：无塑性转变温度（NDT）（4）温度对材料机械性能的影响三、耐蚀低合金钢:耐蚀低合金钢通常是指在碳钢中加入合金元素的总量低于3%左右的合金。

四、不锈钢：不锈钢是铬、镍含量较高的合金钢五、钛及钛合金①纯钛特点：是很活泼的元素。

有很好的钝化性能，钝化膜很稳定，在许多环境中表现出很好湿氯气中耐蚀。

高温下，钛的化学活性很高，能与卤素、氧、氮、碳、硫等元素发生剧烈反应。

钛一般不发生孔蚀；除在几种个别介质（如发烟硝酸、甲醇溶液）中，也不发生晶间腐蚀；钛的应力腐蚀破裂敏感性小，具有抗腐蚀疲劳的性能，耐缝隙腐蚀性能良好。

②钛合金特点：钛合金的机械性能与耐蚀性都比纯钛有明显提高。

工业上使用的都是钛合金。

钛合金的主要腐蚀形态是氢脆和应力腐蚀破裂。

六、金镍及其合①镍：特点：在各种温度、气体、浓氨水和强烈充气氨溶液、含氧酸和盐酸等介质中，耐蚀性很差。

第一章材料的主要性能：一、力学性能二、物理性能三、化学性能四、加工工艺性能力学性能，指衡量材料抵抗外力导致的变形或不被破坏的能力。

力学性能指标：1.弹性模量：2.刚度：3.塑性 4.强度 5.硬度6.韧性物理性能：密度、熔点、导电性、导热性、磁性、膨胀系数等。

钢中化学成分及其作用：碳（C）——主要元素。

碳含量高，钢的强度硬度高，但塑性和韧性低。

硫（S）——硫含量高，导致“热脆”磷（P）——磷含量高，导致“冷脆”锰（Mn）——减轻硫的危害，提高钢的强度和硬度。

硅（Si）——能使钢的强度，硬度弹性提高，而塑性，韧性降低。

作为合金元素可以提高钢的耐蚀性和耐热性，但过量的硅会降低钢的热加工工艺性能。

加工工艺性能指标：铸造性：灰铸铁流动性好，适于铸造。

可锻性：金属承受压力加工的能力焊接性切削加工性：材料被切削加工的难易程度热处理：合金钢热处理性能好强度愈高的钢，切削加工性、可锻性、焊接性、冲压性性能较低。

普通碳素结构钢（Q235）：Q235-A-F（屈服点235MPa碳素结构钢，A级，沸腾钢）Q195，Q215，Q235，Q255，Q275屈服点数字愈大，钢的强度越高。

F沸腾钢，未标是镇静钢优质碳素钢（45钢，35Mn）编号方法是采用两位数字表示钢中平均含碳量为万分之几。

若钢中含锰较高则在钢号后面赋以锰的元素符号碳素工具钢（T12）后面标以数字表示含碳量的千分之几。

若为高级优质碳素工具钢，则在编号后面加以A，例如T8A，T13A等铸铁特点：脆性材料，含碳量2.5-4%，含杂质高，抗拉强度、塑性、韧性较差；耐磨性好，成本低。

常用种类：灰铸铁：⏹特点：抗压强度高，切削性能好，但不能承受冲击载荷；⏹用途：用于制造承受压力零件，如底座、机架、铸铁管件。

⏹牌号：HT200——灰铸铁，抗拉强度200MPa⏹灰铸铁管及管件不能用于城镇供水。

球墨铸铁：⏹除弹性和韧性较低外，力学性能与钢相类似。

⏹牌号：QT400-15——抗拉强度400MPa，伸长率15%⏹球墨铸铁管DN300-1400mm是城市供水系统首选管材。