作者：王绍良 主编
出版社：化学工业出版社
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化工设备基础(第三版)试读：
前言
随着化工工艺类专业教育教学改革的深入，学生综合应用能力和实践操作技能的培养得到更加重视，也对本课程提出了新的、更高的要求，而且近年来国家和行业标准有所更新，据此，《化工设备基础》编审人员在第二版的基础上对本书做了进一步的修改和完善。考虑到使用习惯，对第二版中使用的力学性能标准符号未做修改。
本次修订的内容主要如下：
①根据国家和行业的现行标准，对书中使用的原有标准进行了替换。
②第五章第三节塔体强度校核对于化工工艺类专业的学生和工程技术人员而言实用性不强，因此本次修订做了整节删除。
③第四章压力容器中，有关压力计算的公式推导较烦琐且无必要，本次修订时做了删减，重点突出计算公式中设计参数的内涵理解与正确选用。
④对第二版书中的个别插图进行了更换，且对有关文字做了进一步的修改。
本书可制作成用于多媒体教学课件的内容将免费提供给采用本书作为教材的院校使用。如有需要，请发电子邮件至cipedu@163.com获取，或登录www.cipedu.com.cn免费下载。
对本书中存在的不足和不妥之处，期望读者批评和指正。编 者2018年11月第一版前言
本书是根据高等职业教育化工工艺类专业教学计划和课程教学大纲的要求编写的，其目的是通过本课程的学习，使工艺类专业的学生获得必要的机械基础知识，扩充知识面，优化知识结构和能力结构，更好地符合高等职业教育的专业培养目标的要求，适应生产、管理第一线高等技术人才实际工作的需要。为此，本书力求突出如下特点。
①在体系上有所突破。全书分为化工设备基本知识、化工设备力学基础、机械传动与连接、压力容器、典型化工设备、化工管路、化工设备故障诊断等部分，与同类书相比，突出了塔设备、换热设备、反应器等典型化工设备的内容，增加了化工管路、化工设备故障诊断技术等生产现场实用的知识。
②在知识结构上有所调整。材料选择、力学基础、机械传动与连接等基础性内容，围绕典型化工设备所涉及的范围而取舍，以实用为主，够用为度，不强调各自知识的系统性和学科性。
③在能力培养上有所侧重。突出结构分析、力学模型建立、故障诊断与排除及标准选择等解决工程实际问题的能力培养，而对于高压容器应力分析、换热器管板强度计算、边缘应力等工艺类工程技术人员不常用到且繁杂的内容做了删除。
④在内容的组织上有所创新。本书除了吸收同类书的优点和近年来教学研究与改革的经验外还采用了最新版本的有关标准和规范，注重知识更新，在一定程度上体现了有关的新技术、新材料、新工艺、新设备的成果，反映了学科发展的趋势。
本书第一章的第一节、第二节和第三节、第五章、第六章、第七章、第八章由王绍良编写，第一章第四节和第五节、第三章、第四章、第九章由丛文龙编写，第二章由黄开旺编写。全书由王绍良主编并统稿，由吉林工业职业技术学院栾学钢主审。
由于编者水平所限，书中不妥甚至错误之处在所难免，敬请读者指正。编 者2002年5月第二版前言《化工设备基础》是为化工类专业学生扩展机械方面的知识而编写的，自2002年出版以来，已连续多次印刷，受到化工高职院校师生和工程技术人员的普遍好评。近年来，高职教育教学改革不断深入，化工生产技术有了新的进展，国家和行业的相关标准也已更新，为适应发展变化的需要，第二版在第一版的基础上，对内容进行了修改、更新和完善。
本次修订的主要内容如下。
①在每章前，增加了“能力目标、知识要素、技能要求”的内容，以便师生把握教与学的重点。
②按国家和行业颁布的最新标准，更新了相关内容。
③在化工管路一章中增加了压力管道的内容，以突出化工管路安全运行的管理。
④对内容结构做了部分调整。如在第二章中，将剪切和挤压两个相关内容单独列为一节；在第五章塔设备中，按发展历史，将填料塔的内容放在板式塔之前讲授；第三章将机械传动与连接改为连接与传动等。
向寓华、堇卫国、李群松、张麦秋四位老师为本教材的内容修改做了大量的前期调研工作，收集了丰富的现场资料。赵玉奇、朱方鸣、潘传九、谭放鸣、董振珂、王灵果、叶青玉、孔见君、魏龙、颜惠庚、陈保国等教授等对本书修改提出了许多很有价值的建议和意见。在此，一并致以衷心感谢。
本次改版基本维持了原有的体系和结构，疏漏和不妥之处期望师生和读者批评指正。编 者2009年3月第一章 化工设备基本知识教学要求■ 能力目标：1.对化工容器典型结构的分析能力。2.正确选择化工设备材料的能力。3.正确选择钢材热处理方法的能力。■ 知识要素：1.化工生产的特点及对化工设备的基本要求。2.化工设备的分类、化工设备常用标准与规范。3.化工设备常用材料及选材要求。4.金属材料腐蚀的概念、机理。■ 技能要求：利用压力容器的有关标准和规范，查取所需资料的技能。第一节 化工生产对化工设备的基本要求
化工生产是以流程性物料（气体、液体、粉体）为原料，以化学处理和物理处理为手段，以获得设计规定的产品为目的的工业生产。化工生产过程不仅取决于化学工艺过程，而且与化工机械装备密切相关。化工机械是化工生产得以进行的外部条件。如介质的化学反应，由反应器提供符合反应条件要求的空间；质量传递通常在塔设备中完成；热量传递一般在换热器中进行；能量转换由泵、压缩机等装置承担。同时化工机械技术的发展和进步，又能促进新工艺的诞生和实施，如大型压缩机和超高压容器的研制成功，使人造金刚石的构想变为现实，使高压聚合反应得以实现。所以，先进的化工机械，一方面为化学工艺过程服务，另一方面又促进化学工艺过程的发展。
化工机械通常分为化工设备和化工机器两大类，化工设备指静止设备，如各种塔器、换热器等；化工机器指动设备，如各种压缩机、泵等。一、化工生产的特点
与其他工业生产相比，化工生产具有其自身的特点。
1.生产的连续性强
由于化工生产所处理的大多是气体、液体和粉体，便于输送和控制，处理过程如传质、传热、化学反应可连续进行。为了提高生产效率，节约成本，化工生产过程一般采用连续的工艺流程。在连续性的过程中，每一生产环节都非常重要，若出现事故，将破坏连续性生产。
2.生产的条件苛刻（1）介质腐蚀性强
化工生产过程中，有很多介质具有腐蚀性。例如，酸、碱、盐一类的介质，对金属或非金属物件的腐蚀，使机器与设备的使用寿命大为降低。腐蚀生成物的沉积，可能堵塞机器与设备的通道，破坏正常的工艺条件，影响生产的正常进行。（2）温度和压力变化大
根据不同的工艺条件要求，介质的温度和压力各不相同。介质温度从深冷到高温，压力从真空到数百兆帕，使得有的设备要承受高温或高压，有的设备要承受低温或低压。温度和压力的不同，影响到设备的工作条件和材料选择。
3.介质大多易燃易爆有毒性
化工生产过程中，有不少介质是容易燃烧和爆炸的，例如氨气、氢气、苯蒸气等均属此类。还有不少介质有较强的毒副作用，如二氧化硫、二氧化氮、硫化氢、一氧化碳等。这些易燃、易爆、有毒性的介质一旦泄漏，不仅会造成环境的污染，而且还可能引起人员伤亡和设备破坏等重大事故的发生。
4.生产原理的多样性
化工生产过程按作用原理可分为质量传递、热量传递、能量传递和化学反应等若干类型。同一类型中功能原理也多种多样，如传热设备的传热过程，按传热机理又可分为热传导、对流和辐射。故化工设备的用途、操作条件、结构形式也千差万别。
5.生产的技术含量高
现代化工生产既包含了先进的生产工艺，又需要先进的生产设备，还离不开先进的控制与检测手段。因此，生产技术含量要求高。并呈现出学科综合，专业复合，化、机、电一体化的发展势态。二、化工生产对化工设备的基本要求（一）安全性能要求
1.足够的强度
材料强度是指载荷作用下材料抵抗永久变形或断裂的能力。屈服强度和抗拉强度是钢材常用的强度指标。化工设备是由一定的材料制造而成的，其安全性与材料强度紧密相关。在相同设计条件下，提高材料强度，可以增大许用应力，减薄化工设备的壁厚，减轻重量、便于制造、运输和安装，从而降低成本，提高综合经济性。对于大型化工设备，采用高强度材料的效果尤为显著。
2.良好的韧性
韧性是指材料断裂前吸收变形能量的能力。由于原材料制造（特别是焊接）和使用（如疲劳、应力腐蚀）等方面的原因，化工设备的构件常带有各种各样的缺陷，如裂纹、气孔、夹渣等。如果材料韧性差，可能因其本身的缺陷或在波动载荷作用下而发生脆性破断。
3.足够的刚度和抗失稳能力
刚度是过程设备在载荷作用下保持原有形状的能力。刚度不足是过程设备过度变形的主要原因之一。例如，螺栓、法兰和垫片组成的连接结构，若法兰因刚度不足而发生过度变形，将导致密封失效而泄漏。失稳是指容器在外压作用下突然失去原有形状的现象。失稳是外压容器失效的主要形式。
4.良好的抗腐蚀性
过程设备的介质往往是腐蚀性强的酸、碱、盐。材料被腐蚀后，不仅会导致壁厚减薄，而且有可能改变其组织和性能。因此，材料必须具有较强的耐腐蚀性能。
5.可靠的密封性
密封性是指化工设备防止介质泄漏的能力。由于化工生产中的介质往往具有危害性，若发生泄漏不仅有可能造成环境污染，还可能引起中毒、燃烧和爆炸。因此密封的可靠性是化工设备安全运行的必要条件。（二）工艺性能要求
1.达到工艺指标
化工设备都有一定的工艺指标要求，以满足生产的需要。如储罐的储存量、换热器的传热量、反应器的反应速率、塔设备的传质效率等。工艺指标达不到要求，将影响整个过程的生产效率，造成经济损失。
2.生产效率高、消耗低
化工设备的生产效率用单位时间内单位体积（或面积）所完成的生产任务来衡量。如换热器在单位时间单位传热面积的传热量、反应器在单位时间单位容积内的产品数量等。消耗是指生产单位质量或体积产品所需要的资源（如原料、燃料、电能等）。设计时应从工艺、结构等方面来考虑提高化工设备的生产效率和降低消耗。（三）使用性能要求
1.结构合理、制造简单
化工设备的结构要紧凑、设计要合理、材料利用率要高。制造方法要有利于实现机械化、自动化，有利于成批生产，以降低生产成本。
2.运输与安装方便
化工设备一般由机械制造厂生产，再运至使用单位安装。对于中小型设备运输安装一般比较方便，但对于大型设备，应考虑运输的可行性，如运载工具的能力、空间大小、码头深度、桥梁与路面的承载能力、吊装设备的吨位等。对于特大型设备或有特殊要求的设备，则应考虑采用现场组装的条件和方法。
3.操作、控制、维护简便
化工设备的操作程序和方法要简单，最好能设有防止错误操作的报警装置。设备上要有测量、报警和调节装置，能检测流量、温度、压力、浓度、液位等状态参数，当操作过程中出现超温、超压和其他异常情况时，能发出警报信号，并可对操作状态进行调节。（四）经济性能要求
在满足安全性、工艺性、使用性的前提下，应尽量减少化工设备的基建投资和日常维护、操作费用，并使设备在使用期内安全运行，以获得较好的经济效益。第二节 化工容器的结构与分类一、化工容器的基本结构
在化工类工厂使用的设备中，有的用来储存物料，如各种储罐、计量罐、高位槽；有的用来对物料进行物理处理，如换热器、精馏塔等；有的用于进行化学反应，如聚合釜，反应器，合成塔等。尽管这些设备作用各不相同，形状结构差异很大，尺寸大小千差万别，内部构件更是多种多样，但它们都有一个外壳，这个外壳就叫化工容器。所以化工容器是化工设备外部壳体的总称。由于化工生产中，介质通常具有较高的压力，故化工容器通常为压力容器。
化工容器一般由筒体、封头、支座、密封装置、安全附件法兰及各种开孔与接管所组成，见图1-1。图1-1 化工容器的总体结构1—接管法兰；2—支座；3—封头拼接焊缝；4—封头；5—环焊缝；6—补强圈；7—人孔；8—纵焊缝；9—筒体；10—压力表；11—安全阀；12—液面计
1.筒体
筒体是化工设备用以储存物料或完成传质、传热或化学反应所需要的工作空间，是化工容器最主要的受压元件之一，其内直径和容积往往需由工艺计算确定。圆柱形筒体（即圆筒）和球形筒体是工程中最常用的筒体结构。
2.封头
根据几何形状的不同，封头可以分为球形、椭圆形、碟形、球冠形、锥壳和平盖等几种，其中以椭圆形封头应用最多。封头与筒体的连接方式有可拆连接与不可拆连接（焊接）两种，可拆连接一般采用法兰连接方式。
3.密封装置
化工容器上需要有许多密封装置，如封头和筒体间的可拆式连接，容器接管与外管道间的可拆连接以及人孔、手孔盖的连接等，可以说化工容器能否正常安全地运行在很大程度上取决于密封装置的可靠性。
4.开孔与接管
化工容器中，由于工艺要求和检修及监测的需要，常在筒体或封头上开设各种大小的孔或安装接管，如人孔、手孔、视镜孔、物料进出口接管，以及安装压力表、液面计、安全阀、测温仪表等接管开孔。
5.支座
化工容器靠支座支承并固定在基础上。随安装位置不同，化工容器支座分立式容器支座和卧式容器支座两类，其中立式容器支座又有腿式支座、支承式支座、耳式支座和裙式支座四种。大型容器一般采用裙式支座。卧式容器支座有支承式、鞍式和圈式支座三种，以鞍式支座应用最多。而球形容器则多采用柱式或裙式支座。
6.安全附件
由于化工容器的使用特点及其内部介质的化学工艺特性，往往需要在容器上设置一些安全装置和测量、控制仪表来监控工作介质的参数，以保证压力容器的使用安全和工艺过程的正常进行。
化工容器的安全装置主要有安全阀、爆破片、紧急切断阀、安全联锁装置、压力表、液面计、测温仪表等。
上述筒体、封头、密封装置、开孔接管、支座及安全附件等即构成了一台化工设备的外壳。对于储存用的容器，这一外壳即为容器本身。对用于化学反应、传热、分离等工艺过程的容器而言，则须在外壳内装入工艺所要求的内件，才能构成一台完整的设备。二、化工容器与设备的分类
从不同的角度对化工容器及设备有各种不同的分类方法，常用的分类方法有以下几种。
1.按压力等级分
按承压方式分类，化工容器可分为内压容器与外压容器。内压容器又可按设计压力大小分为四个压力等级，具体划分如下：
低压（代号L）容器 0.1MPa≤p<1.6MPa；
中压（代号M）容器 1.6MPa≤p<10.0MPa；
高压（代号H）容器 10MPa≤p<100MPa；
超高压（代号U）容器 p≥100MPa。
外压容器中，当容器的内压小于一个绝对大气压（约0.1MPa）时又称为真空容器。
2.按原理与作用分
根据化工容器在生产工艺过程中的作用，可分为反应容器、换热容器、分离容器、储存容器。
①反应容器（代号R）主要是用于完成介质的物理、化学反应的容器，如反应器、反应釜、聚合釜、合成塔、蒸压釜、煤气发生炉等。
②换热容器（代号E）主要是用于完成介质热量交换的容器。如管壳式余热锅炉、热交换器、冷却器、冷凝器、蒸发器、加热器等。
③分离容器（代号S）主要是用于完成介质流体压力平衡缓冲和气体净化分离的容器。如分离器、过滤器、蒸发器、集油器、缓冲器、干燥塔等。
④储存容器（代号C，其中球罐代号B）主要是用于储存、盛装气体、液体、液化气体等介质的容器。如液氨储罐、液化石油气储罐等。
在一台化工容器中，如同时具备两个以上的工艺作用原理时，应按工艺过程的主要作用来划分品种。
3.按相对壁厚分
按容器的壁厚可分为薄壁容器和厚壁容器，当筒体外径与内径之比小于或等于1.2时称为薄壁容器，大于1.2时称厚壁容器。
4.按支承形式分
当容器采用立式支座支承时叫立式容器，用卧式支座支承时叫卧式容器。
5.按材料分
当容器由金属材料制成时叫金属容器；用非金属材料制成时，叫非金属容器。
6.按几何形状分
按容器几何形状，可分为圆柱形、球形、椭圆形、锥形、矩形等容器。
7.按安全技术管理分
上面所述的几种分类方法仅仅考虑了压力容器的某个设计参数或使用状况，还不能综合反映压力容器发生故障时产生的危害程度。例如储存易燃或毒性程度中度以及上危害介质的压力容器，其危害性要比相同几何尺寸、储存毒性程序轻度或非易燃介质的压力容器大得多。压力容器的危害性还与其设计压力p和全容积V的乘积有关，pV值愈大，则容器破裂时爆炸能量愈大，危害性也愈大，对容器的设计、制造、检验、使用和管理的要求愈高。为此，《压力容器安全技术监察规程》采用既考虑容器压力与容积乘积大小，又考虑介质危害程度以及容器品种的综合分类方法，有利于安全技术监督和管理。该方法将压力容器分为三类。（1）第三类压力容器
具有下列情况之一的为第三类压力容器。
①高压容器；
②中压容器（仅限毒性程度为极度和高度危害介质）；
③中压储存容器（仅限易燃或毒性程度为中度危害介质，且pV3乘积大于等于10MPa·m）；
④中压反应容器（仅限易燃或毒性程度为中度危害介质，且pV3乘积大于等于0.5MPa·m）；
⑤低压容器（仅限毒性程度为极度和高度危害介质，且pV乘积3大于等于0.2MPa·m）；
⑥高压、中压管壳式余热锅炉；
⑦中压搪玻璃压力容器；
⑧使用强度级别较高（指相应标准中抗拉强度规定值下限大于等于540MPa）的材料制造的压力容器；
⑨移动式压力容器，包括铁路罐车（介质为液化气体、低温液体）、罐式汽车［液化气体运输（半挂）车、低温液体运输（半挂）车、永久气体运输（半挂）车］和罐式集装箱（介质为液化气体、低温液体）等；3球形储罐（容积大于等于50m）；3低温液体储存容器（容积大于5m）。（2）第二类压力容器
具有下列情况之一的为第二类压力容器。
①中压容器；
②低压容器（仅限毒性程度为极度和高度危害介质）；
③低压反应容器和低压储存容器（仅限易燃介质或毒性程度为中度危害介质）；
④低压管壳式余热锅炉；
⑤低压搪玻璃压力容器。（3）第一类压力容器
除上述规定以外的低压容器为第一类压力容器。
上述压力容器分类方法综合考虑了设计压力、几何容积、材料强度、应用场合和介质危害程度等影响因素，分类方法比较科学合理。
第三节 化工容器与设备有关标准规范简介
为了确保压力容器和化工设备的安全运行，世界各国都制订了一系列有关的规范和标准。在材料、设计、制造、使用、检验等方面提出了明确的基本要求。一、常用材料标准
由于化工生产工艺条件的多样性，化工容器及设备所用材料范围广、品种多、既有金属材料，又有非金属材料。其中金属材料使用较多，尤以钢材为甚。现将常用的钢板和钢管标准作一简介。
1.钢板
化工容器多采用钢板卷焊而成。常用的钢板及标准有以下几种。（1）碳素结构钢和低合金结构钢热轧薄钢板及钢带（GB/T 912—2008，T表示推荐标准）
该标准规定了厚度不大于4mm的碳素结构钢和低合金结构钢热轧钢板及钢带的尺寸、外形、技术要求、试验方法、检验规则等。（2）碳素结构钢和低合金结构钢热轧厚钢板和钢带（GB 3274—2007）
该标准通过引用GB/T 700—2006和GB 1591—2008规定了碳素结构钢和低合金结构钢热轧厚钢板和钢带的技术条件。适用于厚度为4～200mm的普通碳素结构钢热轧厚钢板和厚度为4～25mm的热轧钢带。（3）不锈钢热轧钢板（GB 4237—2007）
该标准适用于一般用途的耐腐蚀的热轧钢板。规定了奥氏体型、奥氏体-铁素体型、马氏体型三个类别48个牌号的不锈钢热轧钢板的尺寸、外形、技术要求、试验方法、检验规则、包装标法及质量证明书等内容，在各类不锈钢中，含铬量18%、含镍量8%～9%的18-8型奥氏体不锈钢，因其具有优良的耐蚀性能和良好的塑性、冷变形能力及可焊性，得到广泛的应用。（4）锅炉和压力容器用钢板（GB 713—2014）
该标准适用于中、常温压力容器受压元件用厚度为6～120mm的钢板。它规定了20R、16MnR、15MnVR、15MnVNR、18MnMoNbR、13MnNiMoNbR、15CrMoR七种压力容器钢板的尺寸、外形、技术要求（包括化学成分、冶炼方法、交货状态、力学和工艺性能、超声波探伤检查、表面质量等）、试验方法、检验规则、包装标法和质量证明书等内容。
2.钢管
钢管在化工机械装备中应用较多。如各种接管和流体输送管道，换热器的换热管、小型设备的筒体等。应用较多的钢管品种有以下几种。（1）输送流体用无缝钢管（GB 8163—2008）
该标准适用于输送流体用一般无缝钢管。它规定了10、20、09MnV、16Mn四种材质制造的钢管尺寸、外形及重量、技术要求、试验方法、检验规则、包装标志、质量证明书等内容。需方还可就重量允许偏差、扩口试验、冷弯试验、表面涂层、取样数量和试验方法提出附加要求。（2）石油裂化用无缝钢管（GB/T 9948—2013）
该标准规定了石油裂化用无缝钢管尺寸外形、技术要求、试验方法、检验规则、包装标法和质量证明书等内容。它适用于石油炼制厂的炉管、热交换管和管道用无缝钢管。选定的材料有优质碳素钢10、20，合金钢12CrMo、15CrMo，耐热钢1Cr2Mo、1Cr5Mo，不锈钢1Cr19Ni9、1Cr19Ni11Nb。（3）化肥设备用高压无缝钢管（GB/T 6479—2013）
该标准适用于工作温度为-40～400℃、工作压力为10～32MPa的化工设备和管道用优质碳素钢和合金钢的无缝钢管。规定了优质碳素钢10、20g和合金钢16Mn、15MnV、10MoWVNb、12CrMo、15CrMo、1Cr5Mo、12Cr2Mo九种材质钢管的尺寸、外形及重量、技术要求、试验方法、检验规则、包装质量、质量证明书等内容。（4）高压锅炉用无缝钢管（GB/T 5310—2008）
该标准适用于制造高压及其以上压力的蒸汽锅炉、管道等用的优质碳素结构钢、合金钢和不锈耐热钢无缝钢管。规定了高压锅炉用无缝钢管的尺寸、外形及重量、技术要求、检验规则、包装标志和质量证明书等内容。高压锅炉用无缝钢管，有14种材料品牌。其中20g、12CMog、15CrMog和12Cr2Mog可用于化肥设备。二、压力容器规范简介
现代化工生产的技术不断进步，而操作条件则越来越苛刻。介质温度从深冷到高温，压力从真空到超高压，且大多为易燃、易爆、有毒、有腐蚀的物质。一旦发生事故，其后果往往不堪设想。这就使得化工生产的安全问题比其他行业更为突出。为了保证化工容器及设备的安全运行，许多国家都先后成立了各种研究机构，从事压力容器的研究工作，制订了许多技术规范。如美国机械工程协会制订的《锅炉和受压容器规范》（简称ASME规范）、苏联国家锅炉监察委员会制订的《锅炉监察手册》、英国制订的《非直接火焊制受压容器规范》（简称BS规范）、联邦德国制订的《受压容器规范》（简称AD规范）、日本制订的《压力容器标准》（简称JIS标准）等。中国也非常重视这方面的探索和研究。早在1958年，就由原化工部制订了管法兰等一系列标准，1959年颁布了《多层高压容器设计与检验规程》，1960年又颁发了《石油化工设备零部件标准》。在此基础上，由原石油部、原化工部和一机部于1977年联合制订了《钢制石油化工压力容器设计规定》，使压力容器的设计、制造、检验工作有规可循。为了加强对压力容器的监督和管理，国家劳动总局于1981年颁发了《压力容器安全监察规程》。除此之外，各有关行业部门也相继制订了许多有关压力容器的部颁标准和行业标准。特别是在1989年制订了有关压力容器的第一部国家标准《钢制压力容器》（简称GB 150），使中国的压力容器设计、制造、检验、验收、包装、运输等工作走上了规范化的轨道。这些规范的制订和实施，提高了压力容器的设计水平和制造质量，促进了安全生产，减少了安全事故。
现对国内外有关压力容器的重要规范做一简单介绍。
1.美国ASME规范
ASME规范共有11卷22册，包括锅炉、压力容器、核动力装置、焊接、材料、无损检测等内容。它是一部封闭型的成套标准，自成体系、无需旁求，篇幅庞大、内容丰富，全面包括了锅炉与压力容器质量保证的要求。
ASME规范中与压力容器设计有关的主要是第Ⅷ篇《压力容器》，共有3个分篇。第1分篇《压力容器》，属于常规设计标准，适用于压力小于20MPa的压力容器。它以弹性失效准则为依据，根据经验确定材料的许用应力，并对零部件尺寸作出一些具体规定。第2分篇《压力容器—另一规则》，采用的是分析设计标准。它要求对压力容器各区域的应力进行详细的分析，并根据应力对容器失效的危害程度进行应力分类，再按不同的设计准则分别予以限制。第3分篇《高压容器另一规则》主要适用于设计压力不小于70MPa的高压容器。它不仅要求对容器零部件作详细的应力分析和分类评价，而且要求作疲劳分析和断裂力学评估，是一个到目前为止要求最高的压力容器规范。
美国ASME规范是世界上制订最早（1915年）、最完备的压力容器规范。其他国家大多参照ASME规范，结合本国实际情况制订各自的压力容器规范。
2. GB/T 150《压力容器》
GB/T 150《钢制压力容器》是中国第一部压力容器国家标准，现行为2011年版，代号中T为推荐标准。它的基本思路与ASME第1分篇相同，但它结合了中国成功的使用经验，吸收了先进技术和各国同类标准的先进内容。该标准适用于设计压力不大于35MPa的钢制压力容器的设计、制造、检验及验收。适用的设计温度范围根据钢材的允许使用温度确定，从-269℃到钢材的蠕变极限温度。
GB/T 150主要考虑了容器承受的静载荷，也考虑了风载荷和地震载荷的作用。它不适用于下列容器：直接用火焰加热的容器；核能装置中的容器；旋转或往复运动的机械设备中自成整体或作为部件的受压室；经常搬运的容器；设计压力低于0.1MPa的容器；真空度低于0.02MPa的容器；内径小于150mm的容器；要求作疲劳分析的容器等。
GB/T 150的技术内容包括通用要求，材料，设计，制造、检验和验收等四部分组成。
GB/T 150是以第一强度理论为设计准则的，将最大主应力限制在许用应力之内，与ASMEⅧ-1不同之处在于以极限强度为基准的安全系数，我国取n=3，而ASMEⅧ-1取n=4。另一个不同之处是GB/bbT 150对局部应力参照应力分析设计法作了适当处理，采用第三强度理论，允许一些特定的局部应力值超过材料的屈服点。
3. JB 4732《钢制压力容器——分析设计标准》
该标准是基于塑性失效准则分析的设计标准，其基本思路与ASMEⅧ-2相同。与GB/T 150相比，所设计的容器厚度较薄，重量较轻，一般可节约材料20%～30%。但对容器的材料、制造、检验、质量等提出了更严格的要求。设计者可选择GB/T 150和JB 4732中的任一个作为所遵循的规范，但不能将二者混用。
4.《压力容器安全技术监察规程》
中国制订的GB/T 150和JB 4732等规范在主体上都是以设计为主的规范，它不同于包含了质量保证体系的ASME规范。为了保证压力容器的安全运行，中国于1990年在《压力容器安全监察规程》的基础上制订颁布了《压力容器安全技术监察规程》。并由法定的压力容器安全检验机构（现为国家质量技术监督局），根据压力容器产品所使用的标准及有关技术法规来控制、监督压力容器的设计、制造、检验等各个环节。因此，压力容器标准和安全技术法规同时实施，就构成了我国压力容器产品完整的国家质量标准和安全管理法规体系。《压力容器安全技术监察规程》的适用范围是同时具备下列条件的压力容器。
①最高工作压力（p）大于等于0.1 MPa（不含液体静压力）；w
②内直径（非圆形截面指截面最大尺寸）大于等于0.15m，且容3积（V）大于等于0.025m；
③介质为气体、液化气体或最高工作温度高于等于标准沸点的液体。同时，该规程还明确规定了9种不能适用的压力容器。
5.压力容器设计与制造的有关规则
为了保证压力容器的设计水平和制造质量，确保压力容器的安全运行，国家劳动和社会保障部根据《锅炉压力容器安全监察暂行条例》，对压力容器的设计与制造分别制订了《压力容器设计单位资格管理与监督规则》和《压力容器制造单位资格认可与管理规则》。（1）《压力容器设计单位资格管理与监督规则》
该规则有7章正文、6个附件、3个附表。其主要内容有：适应范围、设计单位的条件、各级设计人员应具备的条件、设计单位申请的程序和资格审查、设计单位的审批和备案、设计单位批准书的更换、主管部门对设计单位的管理和监督检查等。（2）《压力容器制造单位资格认可与管理规则》
该规则有正文6章，附件13个。其主要内容有：压力容器制造许可证、制造单位的条件、质量保证体系及机构与管理标准、质保体系人员条件、制造单位资格认可的程序、压力容器制造许可证的发放与更换、对制造单位的管理与监督等。第四节 化工设备常用材料一、材料的性能
化工设备中广泛使用着各种材料，这些材料各有其性能特点。材料的性能可分为两类：工艺性能和使用性能。
工艺性能也称制造性能，反映材料在加工制造过程中所表现出来的特性。对应不同的制造方法，工艺性能分为铸造性能、锻压性能、焊接性能和切削加工性能等。化工设备的制造通常要经过锻压、焊接和切削加工，所以，对锻压性能、焊接性能和切削加工性能有较高要求。
使用性能反映材料在使用过程中所表现出来的特性，包括物理性能、化学性能和力学性能。物理性能是材料所固有的属性，包括密度、熔点、导电性、导热性、热膨胀性和磁性等。化学性能是指材料抵抗各种化学介质作用的能力，包括高温抗氧化性、耐腐蚀性等。化工设备通常在高温和腐蚀性环境下工作，所以对化学性能提出了较高要求。
化工设备是由零、部件所组成，而零、部件在使用时都承受外力的作用，因此，材料在外力作用下所表现出来的性能就显得格外重要，这种性能称为力学性能。力学性能包括强度、硬度、塑性、冲击韧性、疲劳等。
1.强度
强度反映材料在外力作用下抵抗破坏的能力。这里的破坏对应两种情况：一是发生较大的塑性变形，在外力去除后不能恢复到原来的形状和尺寸；另一种情况是发生断裂。不论哪一种情况发生，都将导致零部件不能正常工作。反映材料强度高低的指标有屈服强度和抗拉强度。屈服强度用σ表示，反映材料在外力作用下抵抗塑性变形的能s力，σ越高则越不易发生塑性变形；抗拉强度也称强度极限，用σ表sb示，反映材料在外力作用下抵抗断裂的能力，σ越高则越不易发生断b裂。
2.塑性
塑性反映材料在外力作用下发生塑性变形的能力。如果材料能发生较大的塑性变形而不破坏，即能拉得很长，压得很扁，弯得很弯，扭得很曲，则称材料的塑性好。常用的塑性指标有断后伸长率δ和断面收缩率ψ，δ和ψ的值越大，则材料的塑性越好。
材料塑性的好坏，对零件的加工和使用都具有十分重要的意义。例如，低碳钢的塑性较好，可进行锻压加工；普通铸铁的塑性很差，不能进行锻压加工，但能进行铸造。同时，由于材料具有一定的塑性，不致因稍有超载而突然破断，这就增加了材料使用的安全可靠性。因此，对于材料的塑性指标是有一定要求的。
3.硬度
硬度反映金属抵抗比它更硬物体压入其表面的能力。由于硬度高的金属不易压入，也不易形成压痕或划痕，所以，也把硬度定义为金属抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕或划痕的能力。常用的硬度指标有布氏硬度和洛氏硬度。布氏硬度用HBW表示，如200HBW表示布氏硬度值为200。洛氏硬度用HRA、HRB或HRC表示，常用HRC。如60HRC表示洛氏硬度值为60。
4.冲击韧性
以很快的速度作用于工件上的载荷称为冲击载荷。材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力称为韧性。反映韧性高低的指标为冲击吸收能量δ。δ越大，则材料的韧性越好，材料抗冲击能力越强。kk
材料的韧性随温度的降低而减小，当低于某一温度时冲击韧性会发生剧降，材料呈现脆性，该温度称为脆性转变温度。对于低温工作的设备来说，其选材应注意韧性是否足够。
5.疲劳
许多机械零件，如各种轴、齿轮、弹簧等，经常受到大小不同和方向变化的交变载荷作用。这种交变载荷常常会使材料在应力小于其强度极限，甚至小于其弹性极限的情况下，经一定循环次数后，并无显著的外观变形却发生断裂。这种现象叫做材料的疲劳。疲劳断裂与静载荷下断裂不同，无论在静载荷下显示脆性或塑性的材料，在疲劳断裂时，事先都不产生明显的塑性变形，断裂往往是突然发生的，因此具有很大的危险性，常常造成严重事故。
反映材料抵抗疲劳能力的指标主要是疲劳极限σ。当金属材料D承受的交变应力σ小于σ时，应力循环到无数次也不会发生疲劳断裂；D当σ大于σ时，材料在经过一定循环次数后，将发生疲劳断裂。D二、钢的热处理
热处理就是将钢在固态范围内加热到给定的温度，经过保温，然后按选定的冷却速度冷却，以改变其内部组织结构，从而获得所需要的性能的一种工艺。
通过热处理可以充分发挥金属材料的潜力，改善金属材料的性能，延长使用寿命和节省金属材料。绝大部分重要的机械零件，在制造过程中都必须进行热处理。
热处理的工艺过程是由加热、保温和冷却三个阶段组成的。随着热处理三个阶段进行的具体情况不同，则材料内部组织和性能的变化也就不同，这样构成了各种热处理方法，以满足各种要求。
热处理分为普通热处理和表面热处理两大类。普通热处理包括退火、正火、淬火、回火等；表面热处理包括表面淬火、化学热处理等，这种热处理只改变工件表面层的成分、组织和性能。
热处理又分为预先热处理和最终热处理，它们在零件生产工艺过程中的使用顺序及目的不同。一般零件的生产工艺过程为：锻造→预先热处理→机械加工（粗加工）→最终热处理→机械加工（精加工）。预先热处理通常为退火和正火，目的是消除上道工序产生的缺陷（如硬度过高而无法切削），为后面的工序做准备；最终热处理有淬火和回火、表面淬火等，目的是获得零件使用时所要求的性能。
1.退火和正火
退火是将钢加热到适当温度，保温一定时间，然后缓慢冷却（炉冷、坑冷）的热处理工艺。正火是将钢加热到适当温度，保温一定时间，然后出炉空冷的热处理工艺。
退火和正火主要用作预先热处理，目的是：软化钢材以利于切削加工；消除内应力以防止工件变形；细化晶粒，改善组织，为零件的最终热处理做好准备。
与退火相比，正火冷却速度较快，得到的组织比较细小，强度和硬度也稍高一些。正火的生产周期短，节约能量，而且操作简便。生产中常优先采用正火工艺。
对力学性能要求不高的零件，可用正火作为最终热处理。
2.淬火和回火
淬火是将钢加热到适当温度，保温一定时间后，快速冷却（水冷或油冷）的热处理工艺。淬火后的钢硬而脆，组织不稳定，而且有内应力，不能满足使用要求。因此，淬火后必须回火。
按照温度范围不同，回火分为三类：低温回火、中温回火和高温回火。低温回火的回火温度范围为150～250℃，回火后的钢具有高硬度和高耐磨性，主要用于各种工具、滚动轴承、渗碳件和表面淬火件；中温回火的回火温度范围为350～500℃，回火后的钢具有较高的弹性极限和屈服强度，一定的韧性和硬度，主要用于各种弹簧和模具等；高温回火的回火温度范围为500～650℃，回火后的钢具有强度、硬度、塑性和韧性都较好的综合力学性能，广泛用于汽车、拖拉机、机床等机械中的重要结构零件，如各种轴、齿轮、连杆、高强度螺栓等。通常将淬火和高温回火相结合的热处理工艺称为调质。
3.表面热处理
某些机械零件如齿轮、曲轴、活塞杆、凸轮轴等，工作时承受较大的冲击和摩擦，因此要求工件表层具有高的硬度、耐磨性以抵抗摩擦磨损，心部具有足够的塑性和韧性以抵抗冲击，即具有“外硬内韧”的性能。为满足这一要求，生产中广泛采用表面热处理。表面热处理方法有表面淬火和化学热处理。（1）表面淬火
表面淬火是将钢的表面快速加热至淬火温度，并立即快速冷却的淬火工艺。表面淬火后一般进行低温回火，以满足工件表层的高硬度、高耐磨性要求。表面淬火不改变钢表层的成分，仅改变表层的组织，且心部组织及性能不发生变化。为满足对心部的塑性和韧性要求，表面淬火前一般进行调质处理。表面淬火用于中碳钢和中碳低合金结构钢。（2）化学热处理
化学热处理是向工件表层渗入某种元素的热处理工艺。按照渗入元素的不同，化学热处理分为渗碳、渗氮（氮化）、碳氮共渗（氰化）、渗金属等。
渗碳是向工件表层渗入碳元素的热处理工艺，适用于低碳钢和低碳合金钢。渗碳后由于工件表层和心部的含碳量不同，再经过淬火和低温回火热处理，便获得了外硬内韧的性能。
渗氮是向工件表层渗入氮原子的热处理工艺。渗氮用钢大都含有Cr、Mo、Al、V等元素（如38CrMoAlA钢），经渗氮后工件表层形成各种高硬度的、致密而稳定的氮化物如AlN、CrN、MoN等，从而使钢具有高的表面硬度、耐磨性和耐蚀性。心部的塑性和韧性要求通过渗氮前的调质处理获得。三、金属材料
在所有应用材料中，凡是由金属元素或以金属元素为主形成的、具有金属特性的物质称为金属材料；由两种或两种以上不同性质或不同组织的材料组合而成的材料称为复合材料；除金属材料和复合材料外的所有材料称为非金属材料。
金属材料是最重要的机械工程材料，它包括：铁和以铁为基的合金（俗称黑色金属），如钢、铸铁和铁合金等；非铁合金（旧称有色金属），如铜及其合金、铝及其合金、铅及其合金等。钢铁材料应用最广，占全部结构材料、零件材料和工具材料的90%左右。钢分为非合金钢（旧称碳钢）、铸造碳钢、低合金钢和合金钢四类。
1.非合金钢
非合金钢是含碳量小于2.11%的铁碳合金。按钢的用途、质量等级等，将非合金钢分为碳素结构钢、优质碳素结构钢和碳素工具钢等。（1）碳素结构钢
这类钢的牌号由代表屈服强度的字母“Q”（“ 屈”的汉语拼音字首）和屈服强度的数值（单位MPa）组成。例如，Q235表示碳素结构钢，屈服强度为235MPa。
碳素结构钢有Q195、 Q215、 Q235、Q255、Q275五个钢种，其中Q235钢由于价格低廉，又具有良好的强度、塑性、焊接性、切削加工性等，在化工设备中应用广泛。（2）优质碳素结构钢
优质碳素结构钢的牌号以钢中平均碳质量分数的万分数（两位数字）表示。如45表示优质碳素结构钢，平均碳质量分数为万分之四十五，即平均ω=0.45%。C
优质碳素结构钢有10、15、20、25、30、35、40、45、55、65、70等，常按含碳量不同分为低碳钢、中碳钢、高碳钢三类。
低碳钢，含碳量ω≤0.25%，常用钢号有10、15、20、25等。这C类钢强度较低但塑性较好，冷冲压及焊接性能良好，在化工设备中广泛应用。
中碳钢，含碳量ω>0.25%～0.60%，钢的强度与塑性适中，焊C接性能较差，不适于制造设备壳体，多用于制造各种机械零件如轴、齿轮、连杆等。常用牌号有30、35、40、45、50、55、60等，其中以45钢应用最广。
高碳钢，含碳量ω>0.60%，钢的强度和硬度均较高，塑性差，C常用来制造弹簧。常用的牌号有65、70等。
2.铸造碳钢
铸造碳钢的牌号用“铸”和“钢”两字的汉语拼音首位字母“ZG”后附钢的最低屈服强度（单位MPa）和最低抗拉强度（单位MPa）表示。例如，ZG200-400表示最低屈服强度为200MPa、最低抗拉强度为400MPa的铸造碳钢。
工程中有些零件如列车挂钩、汽车变速器壳体等，形状比较复杂，同时又要求具有较高的力学性能，如果使用铸铁来铸造，虽然可以成形，但力学性能不能满足要求；如果用钢来锻造，力学性能能够达到要求，但因形状复杂，难以完成。这时可采用铸造碳钢。铸造碳钢兼具良好的力学性能和铸造性能，能够同时满足上述零件的使用要求和制造要求。
3.低合金钢
低合金钢与合金钢是指在碳钢基础上有目的地加入某些元素所形成的钢种。常加入的元素有Si、Mn、Cr、B、W、V、Ni、Ti、Nb、Al等。钢中加入这些元素的目的是为了改善钢的性能，满足使用要求，这些元素称为合金元素。“低合金”是指钢中合金元素总质量分数ω≤5%。低合金钢的Me品种较多，其中低合金高强度结构钢广泛用于桥梁、船舶、车辆、锅炉、化工容器和输油管等。低合金高强度结构钢牌号表示方法与碳素结构钢相同，有Q345、Q390、Q420、Q460、Q500、Q550、Q620、Q690等，部分低合金高强度结构钢的用途举例见表1-1，最常用的是Q345钢。表1-1 低合金高强度结构钢用途举例
4.合金钢
合金钢的牌号通常是由含碳量数字、合金元素符号、合金元素含量数字顺序组成。含碳量数字为两位数时表示平均碳质量分数的万分数，为一位数时表示平均碳质量分数的千分数；合金元素含量数字位于合金元素符号之后，通常表示合金元素平均质量分数的百分数，当合金元素平均质量分数<1.5%时不标数字。例如，40Cr钢平均碳质量分数为万分之四十，即0.4%、平均含ω<1.5%；1Cr18Ni9Ti钢平均Cr含ω=0.1%、ω=18%、ω=9%、ω<1.5%。CCrNiTi
合金钢的品种较多，有合金渗碳钢、合金调质钢、滚动轴承钢、不锈钢、耐热钢等。（1）合金渗碳钢
渗碳钢通常经渗碳并淬火、低温回火后使用，具有外硬内韧的性能，主要用于制造承受强烈冲击载荷和摩擦磨损的机械零件，如汽车、拖拉机中的变速齿轮，内燃机上的凸轮轴、活塞销等。
渗碳钢的含碳量为低碳。渗碳钢分为碳素渗碳钢和合金渗碳钢两类。碳素渗碳钢为低碳钢，常用牌号有15、20等；合金渗碳钢的常用牌号有20Cr、20CrMnTi、20MnVB等，其中20CrMnTi应用最为广泛。（2）合金调质钢
调质钢通常经调质后使用，具有优良的综合力学性能，广泛用于制造汽车、拖拉机、机床上的轴、齿轮、连杆、螺栓、螺母等。它是机械零件用钢的主体。
调质钢的含碳量为中碳。调质钢分为碳素调质钢和合金调质钢两类。40、45、50是常用而廉价的碳素调质钢。合金调质钢的常用牌号有40Cr、35SiMn、35CrMo、40MnB等，最典型的钢种是40Cr，用于制造一般尺寸的重要零件。（3）滚动轴承钢
滚动轴承钢主要用于制造滚动轴承的内、外圈以及滚动体，此外还可用于制造某些工具，例如模具、量具等。
滚动轴承钢的牌号以字母“G”（“滚” 字的汉语拼音字首）后附铬元素符号Cr及其质量分数的千分数及其他合金元素符号表示，碳的含量不标出。例如GCr15表示ω千分之十五，即1.5%的滚动轴承Cr钢。
滚动轴承钢的常用牌号有GCr15、GCr15SiMn等 ，最有代表性的是GCr15。（4）不锈钢
一般把能够抵抗空气、蒸汽和水等弱腐蚀性介质腐蚀的钢称为不锈钢。能够抵抗酸、碱、盐等强腐蚀性介质腐蚀的钢称为耐酸钢。在日常习惯上把不锈钢和耐酸钢统称为不锈钢。不锈钢主要用来制造在各种腐蚀性介质中工作的零件或构件，例如化工装置中的各种管道、阀门和泵，医疗手术器械，防锈刃具和量具等。
Cr是不锈钢获得耐蚀性的基本合金元素，一般不锈钢含ω=11.7%以上。不锈钢含碳量越低，则耐蚀性越高，但强度、硬度Cr越低。大多数不锈钢的含碳量为ω=0.1%～0.2%，但用于制造刃具C等的不锈钢含碳量则较高，可达ω=0.85%～0.95%，以保证具有足C够的强度、硬度。
不锈钢按化学成分可分为铬不锈钢和铬镍不锈钢两大类。铬不锈钢的常用牌号有12Cr13（1Cr13）、20Cr13（2Cr13）、30Cr13（3Cr13）、40Cr13（4Cr13）、10Cr17（1Cr17）等，铬镍不锈钢的常用牌号有12Cr18Ni9（1Cr18Ni9）、06Cr19Ni9（0Cr18Ni9）等。括号内的牌号为旧牌号。其中12Cr13、20Cr13、30Cr13、40Cr13的耐蚀性稍差，主要用于在弱腐蚀性条件下工作的各种机械零件、工具，如汽轮机叶片、阀门零件、量具、轴承、医疗器械等；而10Cr17、12Cr18Ni9、06Cr19Ni9的耐蚀性较高，主要用于在强腐蚀性条件下工作的设备。（5）耐热钢
高温会加剧钢的氧化，并使钢的强度下降，所以，耐热钢的耐热性体现在抗氧化性和高温强度两个方面。耐热钢的常用牌号有06Cr18Ni11Ti、10Cr17、07Cr17Ni17Al、20Cr13、42Cr9Si2等，主要用于热工动力机械（汽轮机、燃气轮机、锅炉和内燃机）、化工机械、石油装置和加热炉等高温条件工作的构件。
5.铸铁
铸铁是ω>2.11%的铸造铁、碳、硅合金。与钢相比，铸铁含CC、Si量较高，含杂质元素S、P较多，组织中有石墨。因此，铸铁的力学性能（特别是抗拉强度及塑性、韧性）较钢低许多，但铸铁具有优良的铸造性、减振性、耐磨性、切削加工性以及低的缺口敏感性等，而且生产工艺和设备简单，成本低廉，因此在工业生产中得到广泛应用。
根据石墨形态不同，铸铁分为灰口铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁和蠕墨铸铁，石墨的形状分别为片状、球状、团絮状及蠕虫状，如图1-2所示。图1-2 铸铁中石墨的形状
灰口铸铁的牌号由字母“HT”（“灰铁”两字的汉语拼音字首）后附最低抗拉强度值（单位MPa）表示，如HT150表示最低抗拉强度值为150MPa的灰口铸铁。灰铸铁用来制作受压力作用和要求消震的机床床身与机架、结构复杂的壳体与箱体、承受摩擦的缸体与导轨等。球墨铸铁的牌号由字母“QT”（“球铁”两字的汉语拼音字首）后附最低抗拉强度值（单位MPa）和最低断后伸长率的百分数表示，如QT600-03表示最低抗拉强度值为600MPa、最低断后伸长率为3%的球墨铸铁。球墨铸铁可代替铸钢和锻钢制造各种载荷较大、受力较复杂和耐磨损的零件，如曲轴、连杆、凸轮轴、齿轮、蜗杆、蜗轮等。
附着铸铁的广泛应用，对铸铁的性能也提出了越来越高的要求，即不但要有更高的力学性能，有时要有某些特殊性能，例如耐磨、耐热及耐腐蚀等。可通过向铸铁中加入合金元素来改善铸铁的性能，提高其适应性和扩大其使用范围。含有合金元素的铸铁称为合金铸铁。常用的合金铸铁有耐蚀铸铁、耐磨铸铁和耐热铸铁。耐蚀铸铁具有较高的耐蚀性能，广泛用于化工部门，用来制造管道、阀门、泵类、反应釜及盛贮器等。耐热铸铁具有良好的耐热性，广泛用来代替耐热钢制造耐热零件，如热交换器、坩埚、加热炉底板等。耐磨铸铁可用于汽缸套、滑动轴承、机床导轨等。
6.有色金属
在化学工业中经常遇到强腐蚀、低温等特殊生产条件，有色金属具有耐蚀性好、低温时塑性好和韧性高等特殊性能，因而在化工设备中经常采用有色金属及其合金，主要是铝、铜、铅及其合金、滑动轴承合金。（1）铝及其合金
工业纯铝的牌号有1070、1060、1050等（对应的原牌号为L1、L2、L3），纯度依次降低。
铝合金分为形变铝合金和铸造铝合金两类。形变铝合金塑性优良，适于压力加工。其牌号由四位数字组成，如5A02、3A21等；铸造铝合金用于铸造，其牌号由字母“Z”（“ 铸” 的汉语拼音字首）、铝的元素符号Al、其他元素的符号及质量分数的百分数等顺序组成，如ZAlSi2表示含ω=2%、其余为Al的铸造铝合金。Si
铝及其合金具有许多优良的性能，因而获得了广泛的应用。如铝的耐蚀性好，纯铝的纯度越高则耐蚀性越好，可用来做耐蚀设备；铝的导热性能好，适于做换热设备；铝不会产生火花，可做储存易挥发性介质的容器；铝不污染物品和不改变物品颜色，在食品工业中广泛应用，并可代替不锈钢做有关设备；熔焊的铝材在0～-196℃之间韧性不下降，适于做低温设备。典型牌号铝及其合金的用途举例如下：
工业纯铝1060、1050等用来做热交换器、塔、储罐、深冷设备和防止污染产品的设备。
在石油化工行业中用得较多的铝合金是铸造铝合金和形变铝合金中的5A05、3A21等。铸造铝合金可以做泵、阀、离心机等。5A05、3A21等的耐蚀性能好，有足够的塑性，强度比纯铝高得多，常用来做与液体介质接触的油箱、导管、生活器具和深冷设备中的液空吸附过滤器、分馏塔等。（2）铜及其合金
工业纯铜按杂质含量可分为T1、T2、T3等牌号，纯度依次降低。
铜合金按主要合金元素的种类分为黄铜、青铜等，黄铜是以锌为主要合金元素的铜合金；青铜是以锌以外的其他元素为主要合金元素的铜合金。以锡为主要合金元素的青铜称为锡青铜，以锡以外的其他元素为主要合金元素的青铜称为无锡青铜。
按照成形方法的不同，铜合金分为压力加工铜合金和铸造铜合金两类。压力加工黄铜的牌号由字母“H”后附平均铜质量分数的百分数表示，如H62表示平均ω=62%、其余为锌的黄铜；压力加工青铜Cu的牌号由字母“Q”后附主要合金元素的符号及平均质量分数的百分数、其他合金元素的平均质量分数的百分数表示，如QSn4-3表示ω=4%，ω=3%的压力加工锡青铜；铸造铜合金的牌号则由字母SnZn“Z”（“铸”的汉语拼音字首）、铜的元素符号Cu、合金元素符号及合金元素平均质量分数的百分数等顺序组成，如ZCuZn38表示ω=38%、其余为铜的铸造黄铜， ZCuSn10Zn2表示ω=10%、ZnSnω=2%、其余为铜的铸造锡青铜。Zn
工业纯铜和黄铜具有极好的导热性，优越的低温力学性能和耐蚀性能（但铜在氨或铵盐溶液及各种浓度的硝酸中不耐蚀），因而在化工行业中获得了广泛的应用。如T2、T3可用来做深度冷冻设备和换热器。H62可作深度冷冻设备的筒体、管板、法兰及螺母等。
青铜具有良好的耐蚀性和耐磨性，主要用来制造轴瓦、蜗轮等机械零件和泵壳、阀门等化工设备。（3）铅及其合金
铅在许多介质中，如亚硫酸、磷酸（<85%）、铬酸、氢氟酸（<60%）等，特别是在硫酸中，具有很高的耐蚀性。但铅在蚁酸、醋酸、硝酸和碱溶液中不耐蚀。由于铅强度和硬度都低、不耐磨、非常软、比重大等，不适宜单独做化工设备，只能做设备衬里。
铅与锑的合金称为硬铅，强度和硬度都比纯铅高，可用来做加料管、耐酸泵和阀门等零件。（4）滑动轴承合金
滑动轴承合金用来制造滑动轴承的轴瓦及其内衬（称为轴承衬）。常用的滑动轴承合金有锡基轴承合金（又称锡基巴氏合金）、铅基轴承合金（又称铅基巴氏合金）、铜基轴承合金和铝基轴承合金。
锡基轴承合金是以锡为基体，再加入锑及铜等合金元素的合金。
试读结束[说明：试读内容隐藏了图片]