水工艺设备基础课件 环境与市政工程学院给排水教研室 熊家晴 2003年2月10日
水工艺设备基础课件 环境与市政工程学院给排水教研室 熊家晴 2003年2月10日
前言 本课成学习对大家很重要 本课为必修课 三、考试形式为笔试 四、学习态度很重要 五、内容:前三章为基础知识,主要是水工艺设备常用材 料的分类、性能,材料的腐蚀防护原理,材料的保温,以 及容器应力基本理论、机械传动原理、机械制造加工及热 量交换理论;后七章为水工艺设备,包括容器(塔)设备 搅拌设备、换热设备、分离设备、污泥处置设备和投药设 备
前言 一、本课成学习对大家很重要 二、本课为必修课 三、考试形式为笔试 四、学习态度很重要 五、内容：前三章为基础知识，主要是水工艺设备常用材 料的分类、性能，材料的腐蚀防护原理，材料的保温，以 及容器应力基本理论、机械传动原理、机械制造加工及热 量交换理论；后七章为水工艺设备，包括容器（塔）设备、 搅拌设备、换热设备、分离设备、污泥处置设备和投药设 备
First chapter水工艺设备常用材料 本章主要讲水工艺设备常用材料的的基本性能, 主要内容 §11金属材料 §12无机非金属材料 §13高分子材料 §14复合材料
First chapter 水工艺设备常用材料 本章主要讲水工艺设备常用材料的的基本性能， 主要内容： § 1.1 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
第1章水工艺设备常用材料 §1.1金属材料 、金属材料的分类 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。 1、钢的分类 (1)按化学成分分类 低碳钢(C0.6% 低合金钢(合金元素总 量<5% 合金钢中合金钢(5~10% 高合金钢( 10%)
第1章 水工艺设备常用材料 §1.1金属材料 一、金属材料的分类 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。 1、钢的分类 （1）按化学成分分类
§1.1金属材料 (2)按质量分类 按照钢中硫(S)和磷(P)的含量可分为普通钢、优质钢和高级 优质钢。 普通钢 S≤0.0559%;P≤0.045%; 优质钢S、P均应≤004 高级优质钢S≤0.03%;P≤0.035% (3)按用途分类 根据钢的用途主要可分为结构钢、工具钢和特殊性能钢 结构钢主要用于制造各种工程构件和机器零件。这类钢一般属于 低碳或中碳的碳素钢或合金钢 工具钢主要用于制造各种刀具、量具、模具。这类钢一般属于高 碳钢或高碳合金钢 特殊性能钢是具有特殊物理性能或化学元素性能的钢,如不锈钢、 耐热钢、耐磨钢等,这类钢一般属于高合金钢
§1.1 金属材料 （2）按质量分类 按照钢中硫（S）和磷（P）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≤0.04%； 高级优质钢 S≤0.03%；P≤0.035% （3）按用途分类 根据钢的用途主要可分为结构钢、工具钢和特殊性能钢。 结构钢主要用于制造各种工程构件和机器零件。这类钢一般属于 低碳或中碳的碳素钢或合金钢。 工具钢主要用于制造各种刀具、量具、模具。这类钢一般属于高 碳钢或高碳合金钢。 特殊性能钢是具有特殊物理性能或化学元素性能的钢，如不锈钢、 耐热钢、耐磨钢等，这类钢一般属于高合金钢
§1.1金属材料 2、钢的编号 钢的品种繁多,为了便于选择和使用,必须制定科学的编号系统。 编号的要求是用简明的符号将钢中所含元素的大致百分数表示出 来。有时通过编号还能说明钢的性能特征。 (1)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,其中"Q"为" 屈"字的汉语拼音字头,数字表示屈服强度值,例如Q2万5表示屈 服强度为275MPa的碳素结构钢。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,未加标注的为镇静钢。例如Q235-AoF 表示屈服强度为235MPa的A级沸腾钢
§1.1 金属材料 2、钢的编号 钢的品种繁多，为了便于选择和使用，必须制定科学的编号系统。 编号的要求是用简明的符号将钢中所含元素的大致百分数表示出 来。有时通过编号还能说明钢的性能特征。 （1）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，其中"Q"为" 屈"字的汉语拼音字头，数字表示屈服强度值，例如Q275表示屈 服强度为275MPa的碳素结构钢。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，未加标注的为镇静钢。例如Q235-AoF 表示屈服强度为235MPa的A级沸腾钢
§1.1金属材料 (2)优质碳素结构钢 优质碳素结构钢主要用于制造各种机器零件,这些零件一般都要 经过热处理以提高其机械性能。这类钢的硫、磷含量都限制在 0.040%以下。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。例如含碳为0.45%(万分之四十五)左右的优质碳素结 构钢编号为45钢;含碳0.08%左右的低碳钢称为08钢等。若钢中 含锰较高则在钢号后面附以锰的元素符号Mn如15Mn、45Mn等 (3)碳素工具钢 这类钢的含碳量较高,一般介于0.65~1.35%之间。它的硫、磷含 量限制得更严格些。一般的碳素工具钢均属于优质钢。当硫、磷 含量分别限制在0.030%以下时则为高级优质工具钢 碳素工具钢的编号是以T"(碳的汉语拼音字头)开头,后面标以 数字表示含碳量的千分之几。例如T8就是代表平均含碳量为0.8% 的碳素工具钢;T13则代表平均含碳量为1.3%的碳素工具钢。若 为高级优质碳素工具钢,则在编号最后加以"A",例如T8A、T13A
§1.1 金属材料 （2）优质碳素结构钢 优质碳素结构钢主要用于制造各种机器零件，这些零件一般都要 经过热处理以提高其机械性能。这类钢的硫、磷含量都限制在 0.040%以下。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。例如含碳为0.45%（万分之四十五）左右的优质碳素结 构钢编号为45钢；含碳0.08%左右的低碳钢称为08钢等。若钢中 含锰较高则在钢号后面附以锰的元素符号Mn如15Mn、45Mn等。 （3）碳素工具钢 这类钢的含碳量较高，一般介于0.65~1.35％之间。它的硫、磷含 量限制得更严格些。一般的碳素工具钢均属于优质钢。当硫、磷 含量分别限制在0.030%以下时则为高级优质工具钢。 碳素工具钢的编号是以"T"（碳的汉语拼音字头）开头，后面标以 数字表示含碳量的千分之几。例如T8就是代表平均含碳量为0.8% 的碳素工具钢；T13则代表平均含碳量为1.3%的碳素工具钢。若 为高级优质碳素工具钢，则在编号最后加以"A"，例如T8A、T13A
§1.1金属材料 (4)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。如果平均含量低于1.5%,则不标明含量。如果平均含量大于 1.5%、2.5%、3.5%.,则相应地以2、3、4.等表示。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%。又如30 aNsi钢,其平均含碳量为0.3%,铬、 锰、硅三种合金元素的含量均小于1.5%。若为高级优质合金结构 钢,则在钢号的最后加"A"字,例如20C12N14WA。 (5)合金工具钢 编号与合金结构钢相似,仅含碳量的表示方法有所不同。当合金 工具钢的平均含碳量大于或等于1.00%时,其含碳量不予标出 平均含碳量小于1.00%时,以千分之几表示。例如:9sCr钢,其 平均含碳量为0.9%,硅和铬的平均含量小于1.5%
§1.1 金属材料 （4）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。如果平均含量低于1.5%，则不标明含量。如果平均含量大于 1.5%、2.5%、3.5%…，则相应地以2、3、4…等表示。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%。又如30CrMnSi钢，其平均含碳量为0.3%，铬、 锰、硅三种合金元素的含量均小于1.5%。若为高级优质合金结构 钢，则在钢号的最后加"A"字，例如20Cr12Ni14WA。 （5）合金工具钢 编号与合金结构钢相似，仅含碳量的表示方法有所不同。当合金 工具钢的平均含碳量大于或等于1.00%时，其含碳量不予标出。 平均含碳量小于1.00%时，以千分之几表示。例如：9SiCr钢，其 平均含碳量为0.9%，硅和铬的平均含量小于1.5%
§1.1金属材料 二、金属材料的基本性能 金属材料的基本性能是指它的物理性能、杋械性能、化学性能和 工艺性能,这些性能一般都受其化学成分的影响。 1、化学成分 化学成分的变化对钢材的基本力学性能如强度及塑韧性等有较大 影响,对热处理效果也有较大影响。 (1)碳(C) 主要元素。一般地,碳含量增加,强度极限和硬度提髙,而塑性、 韧性下降。当碳的含量超过0.9%时,钢的强度极限反而降低。碳 含量偏高会对钢的焊接性能产生不利影响。 (2)硫(S) 种有害元素。以FeS形式存在(熔点只有989℃C),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
§1.1 金属材料 二、 金属材料的基本性能 金属材料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，这些性能一般都受其化学成分的影响。 1、化学成分 化学成分的变化对钢材的基本力学性能如强度及塑韧性等有较大 影响，对热处理效果也有较大影响。 （1）碳（C） 主要元素。一般地，碳含量增加，强度极限和硬度提高，而塑性、 韧性下降。当碳的含量超过0.9%时，钢的强度极限反而降低。碳 含量偏高会对钢的焊接性能产生不利影响。 （2）硫（S） 一种有害元素。以FeS形式存在（熔点只有989℃），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
§1.1金属材料 (3)磷(P) 也是一种有害元素。磷能全部溶于铁素体中,使强度和硬度増加 会导致塑性和冲击韧性的显著降低。在低温变脆,产生“冷脆” 现象。在某些特殊用途钢中,如含磷的铜钢,可以提高在大气中 的耐蚀性 (4)锰(Mn) 种有益的元素。锰是炼钢时作为脱氧剂和合金元素加入钢中的。 由于锰可以和硫形成高熔点(1600°℃)的硫化锰,能减轻硫的有害 作用,并能提高钢的强度和硬度,是低合金钢中的常见元素。 (5)硅(Si) 种有益的元素。作为脱氧剂和合金元素加入钢中的。能使钢的 强度、硬度、弹性提高,而塑性、韧性降低。硅作为合金元素, 可以提高钢的耐蚀性和耐热性,但过量的硅会恶化钢的热加工工 艺性能
§1.1 金属材料 （3）磷（P） 也是一种有害元素。磷能全部溶于铁素体中，使强度和硬度增加， 会导致塑性和冲击韧性的显著降低。在低温变脆，产生“冷脆” 现象。在某些特殊用途钢中，如含磷的铜钢，可以提高在大气中 的耐蚀性。 （4）锰（Mn） 一种有益的元素。锰是炼钢时作为脱氧剂和合金元素加入钢中的。 由于锰可以和硫形成高熔点(1600℃)的硫化锰，能减轻硫的有害 作用，并能提高钢的强度和硬度，是低合金钢中的常见元素。 （5）硅（Si） 一种有益的元素。作为脱氧剂和合金元素加入钢中的。能使钢的 强度、硬度、弹性提高，而塑性、韧性降低。硅作为合金元素， 可以提高钢的耐蚀性和耐热性，但过量的硅会恶化钢的热加工工 艺性能