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各类结构性材料

结构性材料, 使用了化学工程的, 分为四个类别:

- 钢铁;

- 铸铁;

- 非有色金属和合金;

- 非金属材料.

钢铁.钢铁合金钢铁和碳, 内容不超过1‑2 %. 此外, 的组成钢包括杂质的硅, 锰, 如硫磺和磷.

钢铁的化学成分分为几个集团:

- 碳普通的质量;

- 碳结构;

- 合金钢结构,等等.

碳钢普通高质量的生产根据有关的化学成分根据GOST 380-88 和GOST 16523-88. 钢铁的平原碳钢分为若干类别-- 1, 2, 3, 4, 5, 6 更多的空间, 较高的机械力量的钢和降低其ductility. 的程度deoxidation的钢材的所有类别作出了沸腾 (KP), 半死 (PS) 和平静 (SP).

表. 12.1 例子,说明如何使用全碳钢铁般的质量在化学工程的.

财产的碳钢铁般的质量大为改进的热处理过后, 这就是雇佣可以表现为要满足直接滚, 或以后的特别热.

表 12.1. 碳钢的普通

钢铁 的任命
St3ps,
St3sp
考内容焊接和非结构焊接, 在积极的气温
Ст3пс5,
Ст3сп5
同的内容结构焊接, 业务可变的很多温度从 -30 +第425°C
S5ps,
St5sp
详细情况无动于衷的结构, tubesheet, 螺栓, 疯了, 棒,等等. 详细情况, 操作温度从 0 去 425 °C

例如, 热硬化的推张钢的成绩St3, St3kp的冷却水增加的产量超过 1,5 次高 15-26 % 相对伸.

热处理的低碳钢的不仅是改进的机械性质的钢, 而且还给人们带来重大的经济利益.

碳钢结构产生的
GOST 1050-74 以下品牌: 08, 10, 15, 20, 25, 30, 40, 45, 55, 58 和 60. 视的程度deoxidation根据GOST 1050-88 提供了以下的钢的成绩: 05KP, 08KP, 08PS, 10KP, 10PS, 11KP, 15KP, 18KP, 20金伯利进程和20ps.

表 12.2. 碳钢结构

钢铁 的任命
08KP, 08PS, 08, 10KP, 10PS, 10, 11KP 管, 底层, evaporators, 电容器, tubesheet, 管捆, 线圈和其他地方, 工作压力至零下40 ¸ +425 °C
15KP, 15PS, 15, 20KP, 18KP, 20PS, 20, 25 管, 合适的, 螺栓, 管捆, 尸体的装置和其他地区的机构kotloturboprom和化学工程的, 工作压力之下的温度–40-+425 °C, 热钢铁 20 去 +425 °C
10G2 管, 管捆和lattices, 线圈和恰当的, 业务的温度来 -70 °C的压力下

表. 12.2 例子,说明如何使用全碳钢结构化学工程的.

改善物理机械特点的钢,给予他们特殊的财产 (温抵抗, 酸抵抗, 温抵抗,等等。) 在它们的组成由在某种合金元素.

最常见的dopants:

- 铬合金 (X) –增加的硬度, 力量, 化学品和抗腐蚀的材料, 温抵抗;

- 镍 (N) –增加的兵力, 《ductility和坚韧;

钨 (在) –增加的刚硬钢铁, 它提供了samsuiluna;

- 钼 (M) –增加的硬度, 产量的力量在局势紧张的粘性的, 改善weldability;

- 锰 (G) –增加的硬度, 增强了抗腐蚀, 降低导热性系数;

- 硅 (与) –增加的硬度, 力量, 限制流动性和弹性, 酸抵抗;

- 钒 (F) –增加的硬度, 产生力量的抗张强度, 粘性的, 改善weldability的钢和增加抵抗氢腐蚀;

- 钛合金的 (T) –增加兵力和提高抗腐蚀钢高 (>800 °C) 温度.

通常组成的合金钢载有一些补充. 总含量的合金元素的合金钢分成三组:

- 低金–其中载有添加剂 3 %;

- 中合金–其中载有添加剂 3 去 10 %;

- 高度的合金,含有添加剂 > 10 %.

表. 12.3 实例的使用合金钢在化学工程的.

表 12.3. 合金钢结构

钢铁 的任命
不锈钢使用的略有积极的媒体
08X13,
12X13
硝和有铬酸的不同浓度的温度不超过 25 °C. 醋酸浓度 <5 % 在温度高 25 °C. 碱 (氨水, 苛性钠, 氢氧化钾). 有机和无机盐度的温度不超过 50 °C和一个集中的少 50 %

继续表. 12.3

30X13,
40X13
高硬度, 好的抗腐蚀性,潮湿的空气, 自来水, 在某些有机酸, 解决办法的盐和碱, 硝酸和氯化物和的汽水 20 °C
12季第17集 扩大抗耐性了 850 °C
10Х14АГ15,
10Х14Г14Н4Т,
12Х17Г9АН4
替代品钢12X18H9T, 17Х18Н9, 1218CR10NITI设备的运作略有侵略性环境, 和产品, 在温度升高到 +400 °C和低温度 -196 °C
不锈钢的环境中型攻击性
08Х17Т,
08Х18Т1,
15Х25Т
替代品钢12X18H10T和12X18H9T对焊接的结构, 不是受到冲击很多时的工作温度不低 -20 °C. 对水管的热交换器. 运行的温度范围 400-700 °C是不建议. 抵制行动的硝, 磷, 柠檬, 醋酸, 草酸的各种浓度的温度不超过 100 °C
08Х22Н6Т,
08Х18Г8Н2Т
替代钢材08KH18N10T和12KH18N10T. 有较强力, 比那些钢铁和使用焊接设备, 工作温度不超过 300 °C.
12Х21Н5Т 替代钢12X18H9T为焊接和brazed建筑
12H18N9T,
1218CR10NITI,
12Х18Н12Т
高抗腐蚀的材料对氮, 冷和有机磷酸酸的 (除了醋酸, 蚂蚁, 乳和草), 许多解决办法的盐和碱, 海水, 潮湿的空气. 不稳定的盐, 硫, 氢氟, 热磷, 沸腾的有机酸. 拥有令人满意的抵抗intergranular腐蚀
08Х18Н12Б 耐高, 比钢12X18H10T. 例如, 钢抗 65 % 硝酸度的温度不超过 50 °C, 《行动的集中硝酸度的温度不超过 20 °C, 大多数的解决办法的各种盐类的有机和无机酸在不同温度和浓度
Х18Н14М2Б,
1Х18М9Т
用于制造甲醛树脂
H18N9T,
Х20Н12М3Т
用作结构材料生产的塑料

目表. 12.3

07Х21Г7АН5,
12Х18Н9,
08CR18NI10
为weldments, 运行在低温的温度下-253°C
不锈钢的环境中具有高度
04CR18NI10,
03Х18Н11
设备和管道的生产硝酸和硝酸铵.
0818CR10NITI,
08Х18Н12Т
对焊接的产品, 工作环境中的高度. 用作耐热钢铁的温度来 600 °C
10Х17Н13М2Т,
10Х17Н13М3Т,
08Х17Н15М3Т,
08Х17Н14М3,
03Х21Н21М4ГБ
生产结构焊接, 下工作的沸磷, 硫, 10 %-哦,醋酸和硫酸性环境下. 焊接的外壳, 底层, 法兰和其他项目在温度从 -196 去 600 °C的压力下
06ХН38МДТ,
03ХН28МДТ
对焊接的结构, 业务的温度来 80 ℃的条件下,生产硫酸的不同浓度的
06ХН28МДТ,
10Х17Н13М2Т
乳制品, 甲酸的温度来 20 °C. 氢氧化钾浓度为 68 % 在温度 120 °C. 硝酸的浓度 100 % 在温度 70 °C. 盐酸, 干碘浓度为 10 % 在温度高 20 °C

至关重要的质量改善的钢铁有化学品的热处理, t. e. 这一进程的饱和地面铁的各种因素,强化其表面的一层, 增加地表的硬度, 耐热性和化学品的抵抗.

主要的类型的化学品使用的热处理的钢产品包括:

- 积粘固的进程的饱和的表面的一层碳, 这改善了其力量和硬度;

- nitriding的过程中饱和的表面层,与氮, 这增加了在产品抵抗的擦伤和大气层腐蚀;

- calorizing一进程的传播的渗透的地层铝, 这增加了对抵抗氧化工艺的温度 800-1000 °C;

- 金色电镀地饱和的产品与含有大量铬, 这大大增加的硬度, 穿的抵制和抗腐蚀的材料在水里, 硝酸, 大气层和气体媒体的高温.

进一步改进质量的化学物热处理的钢铁制定的两个方向: 饱和的传播层氮和强硬的热处理过程中的饱和度. 根据新的技术进程的成nitrocarburizing一步增加流量的氨水. 的厚度层增加了 1-2 毫米和更多的, 增加其硬度.

铸铁. 灰色的演员是铁合金钢铁, 碳和其他冶金添加剂的硅, 锰, 磷和硫磺. 碳含量范围从铁 2,8 去 3,7 %, 虽然大多数的家长和单身家长现在有了 (石墨) 只有
0,8-0,9 % 在限的国家的形式cementite (铁碳化中心). 自由碳释放的铁形式的盘子, 片或颗粒.

的微结构分:

- 灰铁一个框架,在这个框架中将对碳排放的形式lamellar或nodular石墨;

- chugunly的结构,碳排放的限制的国家;

- 在漂白铁铸件,《外层层的结构,白铁, 和核心结构的灰铁;

- 半铁的结构,碳排放的部分原因是相关的, 部分免费的形式.

详细情况铁的投入金属和土的形式. 铁地区复杂的组合, 是不可能获得的其他方法, 例如, 建立或者领域.

生铁是一种宝贵的结构材料, 如, 由于相对较低的成本, 它有很好的机械性能.

一个重大缺陷灰铁是其较低的可塑性. 因此,建立和加盖的铁即使热是不可能的.

马克灰铁 (小额信贷) 通常包含两个数字: 第一特点是由的限抗拉强度, 第二个方面是抗拉强度在弯曲, 例如, 12.‑28; 小额信贷18‑36 等等.

灰色的铸铁低化学品的抵抗, 和部分它们可能在攻击性的环境.

改善铁它作出修改的各种附加因素, 影响的结晶,以液体铁, 改变其机械性能.

区分可塑铁和延性铁. 延性铁不同的灰铁低的内容,碳和硅, 什么使得它更有可塑性(塑料, 能够承受重大压缩变形 (伸的QP是 3-10 %). 高强度铁 (高频) 是一种可塑性铸铁, 高强度的特点,因而得以实现,修改了添加剂的镁及其合金. 可塑性和可锻铸铁的使用作出crankshafts, 气瓶小型激光陀螺镜片性能鉴定设备导和其他铸薄的地方.

广泛使用了化学工程的合金铸铁, 由的合金元素: 镍, 铬合金, 钼, 钒, 钛合金的, 博尔等等. 关于总含量的合金元素铁可以分成三组:

- 低数额的合金添加剂 3 %;

- 中合金钢总的合金添加剂从 3 去 10 %;

- 高级合金的数量的合金添加剂的更多 10 %.

中使用兴奋剂可以大大提高质量的铸铁和给予特殊的财产. 例如, 采用镍, 铬, 钼, 硅增加的化学品的抵抗和耐热性铸铁; 镍铸铁增铜 (5-6 %) 工作可靠与碱; 高铬 (去 30 % Cr) 抵制行动的硝, 磷和醋酸酸的, 而氯化合物; 铸钢同增钼了 4 % (antichlor) 好抵抗盐酸.

有色金属及合金.有色金属及合金用于制造的机器和设备, 工作环境中的高度和低温. 在化学工业作为结构材料,用的是铝, 铜, 镍, 领导, 钛合金的, 钽和合金.

铝. 高抵抗行动的有机酸, 集中硝酸, 稀释硫酸, 较为抗干旱的氯和盐酸. 高抗腐蚀的金属的原因是订立关于其表面的一氧化物保护的电影, 保护它免遭进一步的氧化作用. 机械性能铝在很大程度上取决于温度. 例如, 通过增加气温从 30 °C 200 °C的价值观念可允许的压力紧张局势减少的情况 3-3,5 次, 和compressive ‑ 在 5 时间. 上适用温度限制铝 200 °C. 铝是不抗碱.

铜. 的相互作用铜氧开始在室温度和迅速增加的时候加热形成一部电影的cuprous氧化二氮 (红). 铜保留的力量和韧劲低气温,并因此,, 广泛使用这种技术深冷. 铜没有抵抗硝酸液和热的硫酸, 相对抗的行动的有机酸. 广泛的金属铜和其他组成部分: 锡, 锌, 领导, 镍, 铝, 锰, 黄金等等. 最常见的是合金(铜与锌 (brass), 罐 (铜), 镍 (IAN), 铁和锰 (LIM), 锌 (去 10 % 锌–tombac; 去 20 % –polytonic; 更多 20 % –康斯坦丁, manganini,等等。).

领导 –相对较高的抵抗酸, 特别是, 为了硫酸, 由于建立了关于它的表面一个保护电影的硫酸铅. 异常高的温柔, 流动性大的具体重严重限制的利用导致作为一个建筑材料. 然而,广泛使用的工程合金已经找到使用导致作为一种合金元素: 导致青铜, 铅黄铜, 领导巴比特 (领导, 锡, 铜, 锑).

–有高抗腐蚀的材料在水, 在解决办法的盐和碱金属的不同浓度和气温. 慢慢的可溶性盐和硫酸, 不耐硝酸. 广泛应用于各个部门的工程, 主要是为了获得耐热合金和金和特别物质的物理和化学特性. 镍铜合金具有改进的机械性能和高抗腐蚀的材料.

Nickelchromium耐热合金. A.镍合金, 合金钢在与铬和钨, 持续存在的氧化环境. 镍合金(铜的添加剂, b."熔融旋压法";或铁抗在nonoxidizing环境. 镍铜合金与外硅耐热的硫酸的解决办法, 和镍合金和钼有很高的抵抗行动的盐酸.

钛合金和钽. 钛合金的化学抗的行动,沸腾的硝酸王水所有有关浓度, 亚硝酸盐, 硝酸盐, 硫化物, 有机酸, 磷和有铬酸. 然而,钛合金产品 8-10 次超产品的铬镍钢, 因此,使用钛合金作为结构材料是有限的. 钽的用化学抗的行动,沸腾的盐酸, 王水, 氮, 硫, 磷酸. 然而,不抗碱.

钛合金和含钽的机械财产不受高度的合金钢, 和化学品抵抗多人一种凌驾于他人之上的感觉. 这些贵重金属得到广泛应用化学工程的, 在纯粹的形式, 和形式)的合金.

非金属材料. 利用化学工程的nonmetallic结构性材料可以拯救昂贵和稀有金属.

聚四氟乙烯 (聚四氟乙烯) 所分析的因素无氟聚合物含有很高的抵制在几乎所有腐蚀性的环境的一系列广泛的温度.

碳-这是拿碳纤维做的?-石墨的材料–这是拿碳纤维做的?-石墨, 怀孕和酚醛树脂或profitablest铸塑料为基础的苯酚树脂的填充物含有石墨. 拥有高抗腐蚀的材料在酸性和碱性媒体.

玻璃和陶瓷. 玻璃是用作结构材料的生产的高纯粹的物质. 珐琅质是一个特殊的硅酸盐玻璃, 有好加入金属. 工业生产铁和钢的釉的机构, 工作在范围广泛的温度 (从 -15 去 +250 °C) 在压力了 0,6 精神创伤和痛苦.

陶瓷 –制造的抗酸砖壁化学设备, 批陶瓷器的塔类型, 例如, 在生产硫酸. 陶瓷材料都非常耐许多腐蚀性的环境, 唯一的例外是碱性环境. 管道的抗酸的制陶术广泛用于交通中的硫和盐酸.

瓷娃娃 –耐高所有酸, 除了氢氟. 没有充分的抗的行动碱. 瓷器是用作结构材料的产业, 在纯洁的产品所需经费增加.

乙烯班轮运输业 –大规模的热塑性塑料, 很难几乎所有酸, 碱和解决办法, 除了硝酸和氯. 详细情况的乙烯塑料工作的可靠的温度范围 0-40 ℃和常压下来 0,6 精神创伤和痛苦.

Assovini 组成抗酸石棉和漆之前得去掉那些粗糙的, 在相对较高的抵抗行动多数酸、碱的温度 (从-50 +110 °C).

聚乙烯, 聚丙烯 –热塑性材料, 抗矿物酸、碱的条件下:

- 聚乙烯–温度 (从 -60 至+60℃), 压力了 1 精神创伤和痛苦;

- 聚丙烯 - 温度 (从 -10 去 +100 °C), 压力了
0,07 精神创伤和痛苦.

Faol –抗酸塑料和填充料: 石棉, 石墨, 沙石英. 使用的温度来 140 ℃和常压下来 0,06 精神创伤和痛苦. 塑料可以抵御许多酸, 包括硫 (集中起来, 50 %), 盐 (所有的浓度), 醋酸, 蚂蚁 (去 50 %), 磷, 和苯, 但是不能抵抗碱性解决办法以及氧化剂.

《多氯联苯 –机械兵力比塑料和高度抗侵略性环境, 包括酸–硫 (集中起来, 30 %), 盐 (去 20 %), 磷 (去 25 %), 醋酸 (所有的浓度). 上层的温度下限制适用于多氯联苯 80 °C.

石墨浸渍的 –这是拿碳纤维做的?-石墨, 之后获得的所calcination煤焦油和树脂浸渍–苯酚醛, organosilicon, 环氧树脂等.

因为好热传导性的石墨浸渍的, 它被广泛用于制造热交换器和阀门. 石墨浸渍的抵御许多化学活跃的环境下, 其中包括酸–硝 (低浓度), 氢氟 (集中起来, 40 %), 硫 (去 50 %), 盐, 醋酸, 蚂蚁, 磷. 一些等级的石墨浸渍的抗的行动碱.

耐热抗酸具体 –用于concreting底的塔设备的硫酸生产, 制造业基金会之下设备. 工程已得到可靠的条件下900个¸1200 °C. 最近发现的使用聚合物具体的基础上有机树脂, 具有高度抗药性的强有力的酸, 碱, 苯, 甲苯和氟化环境.

自然硅酸材料: diabase, 玄武岩, 石棉, 温石棉, 岩高抵抗酸, 唯一的例外是温石棉, 不抗酸, 但是抵制行动的碱. 所有这些材料有良好的物质和机械性能而且它们被广泛用作建设和热绝缘材料衬里.

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