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第一章水工艺设备常用材料1. 金属材料的基本性能包括哪几个方面的内容？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，热处理性能。
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较，从中选出较优的材料。
2. 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断提高，而塑性和韧性则会随之下降。
硫是一种有害元素，产生“热脆”现象。
磷也是一种有害元素，产生“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：未除尽的氧氮大部分以化合物形式存在，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。
3. 不锈钢有哪些类型？在酸性介质、碱性介质及中性水溶液中是否可以选用同一种不锈钢？简述理由。
答：按显微组织为马氏体不锈钢，铁素体不锈钢和奥氏体不锈钢。
按化学成分为铬不锈钢和铬镍不锈钢。
不可以，因为不同介质溶液中PH值不同，对不锈钢的化学反应都不一样，所以不能用同一种不锈钢，应该有所针对的选择。
4、高分子材料主要有哪些类型？耐蚀有机高分子有哪些类型？各有什么特点？答：按照化学组分分：碳链有机聚合物、杂链有机聚合物、元素有机聚合物、无机聚合物。
常用于水工程及水工艺设备中的高分子材料有：塑料、橡胶、纤维和胶粘剂等。
耐蚀有机高分子类型有：热塑性树脂、工程塑料类、热固性树脂等。
热塑性树脂中聚乙烯、聚丙烯的应用占主流。
工程塑料类虽然有优异的耐腐性能，但因其价格的原因，在中等的腐蚀环境中首选的仍是价廉易得、加工容易的材料。
水工艺设备基础试题（B卷）标准答案水工艺设备基础试题（B卷）标准答案一、（11分）1、陶瓷性能特点（1）机械性能：a、刚度：弹性模量衡量；结合键的强度；很高的弹性模量。
b、硬度：化学键的强度，硬度最高，温度升高而降低。
c、强度：强度很高，实际强度比理论值低得多。
d、塑性：室温下几乎没有塑性。
e、韧性或脆性：韧性极低或脆性极高。
（2）物理化学性能：a、热膨胀：线膨胀系数低。
b、导热性：导热性小。
c、热稳定性：热稳定性低。
d、化学稳定性：结构非常稳定，耐火性能或不可燃烧性，较强的抗蚀能力。
e、导电性：大多数良好的绝缘体，少数是半导体材料。
（3）特点：具有不可燃烧性、高耐热性、高化学稳定性、不老化性、高的硬度和良好的抗压能力，但脆性很高，对温度剧变的抵抗力很低，抗拉、抗弯性能差。
（6分）2、选择原则：（1）满足机械性能（力学性能）的要求。
机械性能一般包括强度、刚度、塑性、韧性和冷弯性能等。
（2）满足腐蚀方面的要求。
有抗腐蚀方面要求，在选材时要做认真的调查研究，了解各种材料的性能才能做到合理的选用。
（3）满足材料的经济性。
在满足设备的使用和加工要求的前提下，选择材料还要符合经济性要求，选用的材料市场价格要低，货源充足，供贷方面，品种规格齐全。
但同一设计，选用的材料品种、规格应尽量少而集中，这样便于采购和管理。
（5分）二、（17分）1、控制金属电化学腐蚀速度的主要因素是：极化、钝化、氢去极化和氧去极化。
（2分）2、原理（1）极化：电流通过电极，阴极电位减小，阳极电位增大，减小了电池两极之间的电位差，降低金属腐蚀速度。
机理可分为活化极化、浓差极化、电阻极化。
（2）钝化：金属与介质作用后，失去其化学活性，变得更为稳定的现象。
机理可分为成相膜理论和吸附理论。
（3）氢去极化：以氢离子还原反应为阴极过程的腐蚀。
过程包括水化氢离子脱水、形成吸附氢原子和吸附氢原子脱附。
影响因素有金属材料的性状、pH值、阴极区的面积和温度。
水工艺设备基础习题库一、单选题1.试样拉断前所承受的最大应力为 ( B )A、屈服强度B、抗拉强度C、疲劳强度2.下列材枓不属于无机非金属材料的是（B）A．玻璃B．橡胶C．陶瓷D．水泥3．图1是阴、阳极面积不同的连接结构示意图，相关说法正确的是 (B)① a图中钢板发生腐蚀② b图中铜板发生腐蚀③其他条件相同时，a图的腐蚀速率大于b图④其他条件相同时，a图的腐蚀速率小于b图A.①②③B. ①④C. ②③D. ①③4．从防腐的角度，下列哪种设计更为合理 (D) *单选5．关于右图，相关说法正确的是 (D)图1. Fe-H2O的E-PH示意图图2. Fe-H2O的防腐蚀路线图①从图1可以看出，铁的电极电位低于-0.8V、PH＜8时，铁不会发生腐蚀。
②铁的电极电位为0.4V、PH为12时，铁的存在形式是Fe3O4。
③从图2可知，处于红点处的Fe有3种防腐蚀方法④图2的①表示的是阴极保护法⑤图2的②表示的是阳极保护法A.①②③B. ①④⑤C. ②③④D. ①③④⑤6．熔模铸造与砂型铸造相比，前者(A)A. 铸件精度高B. 工艺简单C. 可铸各种铸件D. 生产效率高7．在常用铸造方法中，铸件尺寸公差精度最高，表面粗糙度值最低的是(B) 铸造方法A. 砂型 B. 压力C. 离心D. 熔模8．消除打漩和提高混合效果的是 (A)A.挡板B. 推进式搅拌器C.涡轮式搅拌器D. 锚式搅拌器9．“没有金刚钻，就别揽瓷器活”这句话暗指瓷器的 (B)大。
A.刚度B. 硬度C.脆性D. 强度10．搅拌式设备有多种形式，哪个不是按功能分的（ A )A.水力搅拌设备B. 混合搅拌设备C. 搅动设备D. 分散搅拌设备11．法兰连接的失效主要表现为。
( C )A. 螺栓松动B. 出现缝隙C. 发生泄漏D. 以上皆是12.通常说的“白色污染”属于（ C ）材料。
A、无机非金属B、金属C、高分子D、复合13.通常有机物发生反应的部位是( B )。
水工艺设备基础复习水工艺设备基础复习说明：橙色表示填空题，蓝色表示名词解释，绿色表示简答和计算题，黑色表示我不知道可能是什么题型......有很少一部分内容没有弄，一是就我听课的印象来看，那部分微不足道，二是懒得去找了..第1章水工艺设备常用材料一、金属材料1、钢按化学成分可分为和；按用途分为、和能钢。
2、钢的编号①普通碳素结构钢的编号：“Q+屈服强度值+质量等级+脱氧情况”。
如“Q235-A.F”表示屈服强度为235MPa的A级沸腾钢。
②优质碳素结构钢的编号：采用两位数表示钢中平均含碳量为万分之几。
如“45钢”表示含碳为0.45%左右的优质碳素结构钢。
③碳素工具钢的编号：以“T”开头，后面表一数字表示含碳量的千分之几。
如“T8”代表平均含碳量为0.8%的碳素工具钢。
④合金工具钢编号：“含碳量+元素符号+合金元素含量”。
如“12CrNi3钢”表示平均含碳量为0.12%，平均含铬量小于1.5%，平均含镍量为3%。
3、金属材料化学成分碳——一般碳越多，钢的强度和硬度越高，而塑性、韧性越低。
硫——有害元素。
使钢材产生“热脆”。
磷——一般是有害元素，使钢材产生“冷脆”。
锰、硅——有益元素。
4、金属材料物理性能导热系数——当温度梯度（温度差与器壁厚度的比值）为1K/m，每小时通过每平方米传热面积传过的热量，单位为W/(m.K)。
线膨胀系数——材料在温度变化为1℃时单位长度的伸缩变化值。
蠕变变形——金属材料在高温与应力的共同作用下，会产生缓慢的不可回复的变形，称为蠕变变形。
冷脆性——材料在低温下，机械强度往往升高，而它的冲击韧性值则会陡降，材料由塑性转变为脆性，这种现象称为材料的冷脆性。
疲劳破坏——零件或构件在工作过程中受到方向、大小反复变化的交变应力的长期作用下，会在应力远小于该材料的屈服强度情况下，突然发生脆性断裂，这种现象成为疲劳破坏。
应力松弛——材料在高温下承受高的应力，有时零部件的总变形不能改变，但因蠕变形随时间减小，导致应力随时间降低的现象。
《水工艺设备基础》课程教学基本要求一、课程的性质与任务“水工艺设备基础”是给水排水工程专业的主干专业基础课之一。
本课程的任务是，通过本课程的学习，使学生系统地掌握与水工艺设备的制造、设计、运行管理等有关的基本知识，了解常用水工艺设备的基本结构、工作原理和工艺性能，使学生初步具备水工艺设备开发、设计、选型和运行管理的素质与能力。
二、基本要求1. 掌握水工艺设备常用材料的种类，及其物理、化学、力学及机械等方面的基本性能；了解常用材料的适用条件；2. 掌握水工艺设备及材料的腐蚀防护基本原理与方法；3. 熟悉与水工艺设备设计制造有关的机械传动与制造工艺、结构力学、传热学等方面的基本知识；4. 了解常用水工艺设备的分类、基本原理、典型构造、工艺特点及其适用条件；5. 能够为水工艺设备的开发、研制或改进提出工艺、材料、结构等方面的要求；6. 能够根据工程及工艺要求，选择适宜的设备（器材）类型。
三、与其他课程的关系与本课程相关联的专业基础课和专业课包括“水力学”、“工程力学”、“无机化学”、“有机化学”、“电子电工学基础”、“城市水工程概论”、“水质工程学”、“建筑给水排水工程”等。
本课程应安排在“水力学”、“工程力学”、“无机化学”、“有机化学”、“电子电工学基础”、“城市水工程概论”课程之后、并可与“水质工程学”、“建筑给水排水工程”等同时讲授。
四、总学时课堂教学为32学时。
可根据条件适当安排2学时的现场实践教学。
五、基本内容1. 水工艺设备常用材料性能及特点（1）金属材料（2）无机非金属材料（3）高分子材料（4）复合材料本部分的重点是使学生掌握水工艺设备常用材料的基本性能与特点；难点是如何根据材料的性能、特点和水工艺设备要求，确定不同材料的适用条件和范围。
2. 水工艺设备与材料的腐蚀防护基本原理与方法（1）材料设备的腐蚀与防护（2）设备的保温本部分的重点是使学生掌握水工艺设备及常用材料的腐蚀与防护的基本原理与方法，而设备、材料的腐蚀原理与方法同时也是该部分的难点。
《水工艺设备基础》课程教学大纲英文名称： Equipments for Water Process课程编码： 080720118总学时：24 实验学时：0 学分：1.5适用对象：给排水科学与工程专业先修课程：水力学、建筑力学、普通化学、物理化学大纲主撰人：大纲审核人：一、课程性质、目的和任务本课程是给水排水工程专业的一门主干专业课程。
其主要目的是介绍与水工艺设备的制造、设计、工艺特点、适用条件等有关的基本知识。
本课程的任务是使学生系统的掌握与水工艺设备的制造、设计、运行管理等有关的基础知识，了解常用工艺设备的基本结构、工作原理和工艺性能，使学生初步具备水工艺设备开发、设计、选型和运行管理的素质与能力。
二、教学内容及要求第1章水工艺设备常用材料授课学时： 41.1 金属材料1.2 无机非金属材料1.3 高分子材料1.4 复合材料重点：使学生掌握水工艺设备常用材料的基本性能与特点。
难点：如何根据材料的性能、特点和水工艺设备要求，确定不同材料的适用条件和范围。
第2章材料设备的腐蚀、防护与保温授课学时： 22.1 材料设备的腐蚀与防护2.2 设备的保温重点：材料设备的腐蚀、防护及保温知识。
第3章水工艺设备理论基础授课学时： 43.1 容器应力理论3.2 机械传动理论3.3 机械制造工艺3.4 热量传递与交换理论重点：掌握与水工艺设备设计、制造有关的容器应力理论、机械传动方式及设备制造工艺方法与适用条件。
难点：容器应力理论及热量传递与交换理论。
第4章水工艺设备的分类授课学时： 14.1 通用机械设备4.2 专用设备重点：掌握水工艺设备的分类。
第5章容器（塔）设备授课学时：35.1 压力容器法兰5.2 管法兰5.3 支座5.4 安全泄放装置5.5 填料及其支承装置5.6 布水（气、汽）装置重点：安全泄放装置知识第6章搅拌设备授课学时：26.1 搅拌设备的用途及分类6.2 机械搅拌设备结构及其工作原理6.3 水处理工艺中常用的机械搅拌设备重点：熟悉和掌握搅拌设备结构、组成、工作原理及适用条件等。
水工艺设备基础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、不锈钢以及部分有色金属材料等。
2、金属材料的基本分类：3、钢的分类：按化学成分分类：主要分为碳钢和低合金钢按质量分类：按照钢中硫和磷的含量可分为普通钢、优质钢和高级优质钢。
普通钢 S≤0.055％；P≤0.045％；优质钢 S、P均应≤0.040％；高级优质钢 S≤0.030％；P≤0.035％按用途分类：主要可分为结构钢、工具钢和特殊性能钢。
4、普通碳素结构钢：这类钢主要保证机械性能，故其牌号用Q+数字表示。
若牌号后面标注A、B、C、D，则表示钢材质量等级不同，其中A级最低，D级最高。
若在牌号后标注字母“F”则为沸腾钢（脱氧不完全的钢），未加标注的为镇静钢。
例如：Q235-A·F表示屈服强度为235MPa的A级沸腾钢。
这类钢按其屈服强度的大小有Q195、Q215、Q255、Q275等牌号。
5、合金结构钢：这类钢的编号是利用“两位数字+元素符号+数字”来表示。
前面的两位数字代表钢中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。
元素后面的数字表示该元素的平均含量的百分之几。
如果低于1.5％，则不标含量。
如果大于1.5％、2.5％、3.5％....，则相应的以2、3、4....表示。
例如 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％。
若为高级优质合金结构钢，则在钢号的最后加“A”字，例如20Cr12Ni14WA。
6、金属材料的化学成分（C、P、S）硫、磷元素多了会有哪些不好？S含量必须严格控制，硫不溶于铁，以FeS形式存在，与Fe形成低熔点的共晶体，使钢材在热加工时容易开裂，产生“热脆”现象。
硫含量高还使材料的断裂韧性降低。
P磷能全部溶于铁素体中，虽能使钢的强度和硬度增加，但同时会导致塑型和冲击韧性的显著降低，特别是在低温时使钢材显著变脆，产生“冷脆”现象。
水工艺设备基础考试复习要点完整版水工艺设备基础考试复习要点《水工艺设备基础》复习要点一考试类型及题型1)闭卷；2)单项选择题；填空题；简答题；计算题；论述题(分值有变化，单选和填空分值有所减少)二知识点第一章．水工艺设备常用材料1）掌握水工艺设备常用材料有哪些？2）了解钢的分类，如按用途分为：结构钢、工具钢和特殊性能钢。
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）掌握钢的编号的意义：如合金工具钢9SiCr 钢（%）；碳素工具钢 T8表示什么含义（%）第二章. 材料设备的腐蚀﹑防护与保温 1. 材料设备的腐蚀与防护1）了解什么叫腐蚀及其危害？2）掌握设备防蚀技术中关于防蚀结构设计需要遵循的基本原则？3）掌握：a.什么是应力腐蚀及其发生的条件b.设备防蚀技术中关于改变介质腐蚀特性的途径是什么4）重点掌握：a.微生物腐蚀产生的原因及其最常见的微生物腐蚀类型；b.水处理工艺设备常用材料的选择原则（可能出简答题）2. 设备的保温了解设备保温的目的？第三章水工艺设备理论基础 1. 容器应力理论1）掌握什么是薄壁容器判断标准2）了解容器设计的基本要求？１）工艺要求：容器的总体尺寸、接口管的数目与位置、介质的工作压力、填料种类、规格、厚度等一般都要根据工艺生产的要求通过工艺设计计算及生产经验决定。
２）机械设计的要求：（1）容器要有足够的强度（2）要有足够的刚度（3）要具有足够的稳定（4）容器必须有足够的严密性（5）抗腐蚀性和抗冲刷性要好（6）在保证工艺要求、和机械设计要求的基础上，应选择较为便宜的材料，以降低制作成本。
（7）确保制作、安转、运输及维护方便。
3）重点掌握圆柱壳薄壁容器的应力计算方法（记公式、弄懂每个参数的意义，会用）会出个计算题（课本 P98页）14）掌握容器壁厚计算中关于“计算厚度，设计厚度，名义厚度，有效厚度”的含义。
《水工艺设备基础》课程主要内容基础理论部分第1章水工艺设备常用材料1、钢的用途分类；普通碳素结构钢、优质碳素结构钢牌号的含义2、影响钢材性能的主要因素3、概念：导热系数、线膨胀系数、蠕变变形、应力松弛、冷脆性、疲劳破坏4、温度对材料机械性能的影响；5、不锈钢的概念、成份、分类6、有色金属、黑色金属的概念7、铜、铜合金的分类；耐蚀原因8、铝、铝合金的分类；耐蚀原因9、陶瓷材料的分类；无机非金属材料耐蚀的原因10、高分子材料的概念；蠕变、应力松弛、老化的概念11、塑料的组成，分类（热塑性、热固性），性能特点；常用代号（PE、PP、PVC、ABS）。
12、玻璃钢材料的组成、分类（热固性、热塑性）、性能、应用第2章材料设备的腐蚀、防护与保温1、腐蚀的概念、腐蚀的分类2、电化学腐蚀原电池反应的四个基本过程；极化、氢去极化（析氢腐蚀）、氧去极化（吸氧腐蚀）的概念。
3、金属的全面腐蚀、局部腐蚀；局部腐蚀的类型及相应概念4、微生物腐蚀的概念5、设备腐蚀防护体系构成；防腐蚀强度设计考虑的因素6、电化学保护方法类型（阴极保护：外加电流、牺牲阳极；阳极保护）、各自原理、适用条件，示意图示7、缓蚀剂的作用8、电镀、浸锌等腐蚀防护技术；衬里防护技术（玻璃钢、橡胶）9、设备保温的目的；常用保温材料的类型；保温结构构成、形式第3章水工艺设备理论基础1、薄壁容器的概念；容器的构成；2、薄膜应力的概念；圆柱壳的径向和环向应力计算公式；容器封头的形式；压力容器的概念、容器壁厚的确定方法3、齿轮传动的特点；圆形齿轮传动机构的形式；齿轮传动失效形式4、带传动的构成、分类；带传动失效形式5、链传动的构成、分类；链传动失效形式6、导热的概念；导热系数，影响导热系数的因素；傅立叶定律；热阻的概念7、对流换热的概念；牛顿公式；影响对流换热的因素，及在换热设备上的体现8、凝结换热的概念、类型及各自的特点9、热辐射的概念；辐射换热的本质和特点10、平壁传热过程，传热计算；会用式(3.116)计算11、传热的增强措施。
