机电实务基础精讲班第1讲讲义
2H311000机电工程常用材料及工程设备(一)

2014年全国二级建造师执业资格考试
《机电工程管理与实务》


2H310000 机电工程施工技术
主要内容
本章按照考试大纲要求的知识点,对机电工程涉及的有关机电工程常用材料、机电工程常用工程设备、工程测量技术、起重技术、焊接技术等必须掌握的专业技术基础知识作了重要的阐述。
对机电工程工业安装技术和建筑安装技术,从工程实践出发,结合有关施工质量控制、安全管理、现行相关的法规和标准及施工质量验收规范,提出了各专业工程施工技术要点和要求。
2H311010 机电工程常用材料
本目重点是:
常用金属材料的类型及应用;
非金属材料的类型及应用;
电气材料的类型及应用。
2H311011 金属材料的类型及应用
金属材料分为黑色金属和有色金属两大类。
知识点1:广义黑色金属材料
广义的黑色金属除铁和铁为基的合金(钢、铸铁和铁合金)外,还包括锰、铬及合金。
有色金属,常用的有铝及铝合金、铜及铜合金、钛及钛合金、镁及镁合金和镍及镍合金等。
黑色金属材料又称钢铁材料;钢铁材料都是以铁和碳为主要元素组成的合金。
2H311000 机电工程常用材料及工程设备
知识点2:钢铁材料的分类
(一)生铁
碳的质量分数(wc)大于2%的铁碳合金称为生铁。
按用途分为:炼钢生铁、铸造生铁。
按化学成分分为:普通生铁、特种生铁。
(二)铸铁
碳的质量分数(wc)超过2%(一般为2.5%~3.5%)的铁碳合金称为铸铁。
铸铁的流动性能好,所以适应于铸造工艺。
铸铁类型及应用如下:
(1)按断口颜色分为:灰铸铁、白口铸铁、麻口铸铁。
灰铸铁普遍应用于工业中,具有耐磨、吸震的金属特性。
例如:
在火电站中,灰铸铁多用于制造低中参数汽轮机的低压缸和隔板。
常用于制造机床床身的铸铁也是灰铸铁.
(2)按生产方法和组织性能分为:普通灰铸铁、孕育铸铁、特殊性能铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁、特殊性能铸铁。
(三)钢
碳的质量分数(wc)不大于2%的铁碳合金称为钢。
1.按化学成分和性能分类
按化学成分和性能分为:碳素结构钢、合金结构钢和特殊性能低合金高强度钢。
在机电工程中,它们主要用于:压力容器、高温和低温构件、耐腐蚀、耐磨及耐热构件、零部件、管道和锻件等。
(1)碳素结构钢
按其含碳量的不同,可分为低碳钢(含碳量wc≤0.25%)、中碳钢(含碳量wc>0.25%~0.60%)和高碳钢(含碳量wc>0.60%)。
按照碳素钢屈服强度的下限值将其分级别,其对应的牌号为Q195、Q215、A235、Q255和Q275等。其中Q代表屈服强度,数字为屈服强度的下限值。
了解基本知识:
碳素结构钢由Q+数字+质量等级符号+脱氧方法符号组成。它的钢号冠以“Q”,代表钢材的屈服点,后面的数字表示屈服点数值,单位是MPa例如Q235表示屈服点(σs)为235 MPa的碳素结构钢。
例如:
1)在机电工程中常见的各种型钢、钢筋、钢丝等都属于碳素结构钢;
2)优质的碳素钢还可以制成钢丝、钢绞线、圆钢、高强螺栓及预应力锚具等;
3)碳素结构钢中的低碳钢,其含碳量小于0.25%。

(2)合金结构钢
按其合金元素的总含量,可分为低合金结构钢、中合金结构钢和高合金结构钢。
在机电工程中,低合金结构钢最为常用;按照国家标准《低合金高强度结构钢》GB/T 1591-2008,根据屈服强度划分,其共有Q345、Q390、Q420、Q460、Q500、Q550、Q620等强度等级。
例如:
1)某600MW超临界电站锅炉汽包使用的就是Q460型钢;
2)机电工程施工中使用的起重机就是Q345型钢制造的,因为该种钢不仅韧度好,而且缺口敏感性也较碳素结构钢大。
例如:
1)我国压力容器规范推荐使用的低合金高强度钢板为16MnR、15MnVR、18MnMoNbR、13MnMoNbR和07MncrMoVR等;
2)我国第一套30万t合成氨装置中的氨合成塔的简体就是采用三层各50mm的18MnMoNbR低合金高强度钢板进行热卷,并作热套,组成φ53200mm直径和φ5150mm厚的高压合成塔简体。
(3)特殊性能低合金高强度钢
特殊性能低合金高强度钢也称特殊钢,主要包括:耐候钢、耐海水腐蚀钢、表面处理钢材、汽车冲压钢板、石油及天然气管线钢、工程机械用钢与可焊接高强度钢、钢筋钢、低温用钢以及钢轨钢等。
2.按钢的用途分类
按钢的用途分为:
结构钢、工具钢、特殊用钢、专用钢、铸钢、锻钢、热轧钢、冷轧钢、冷拔钢。

(四)钢材
钢材就其使用可划分为:型材、板材、管材、线材和钢制品。
1.型材
在机电工程中,常用的型材主要有:圆钢、方钢、扁钢、H型钢、角钢、工字钢、T型钢、槽钢、钢轨等。
例如:
1)电站锅炉钢架的立柱通常采用宽翼缘H型钢(HK300b);
2)为确保炉膛内压力波动时炉墙有一定的强度,在炉墙上设计有足够强度的刚性梁。一般每隔3m左右装设一层,其大部分采用强度足够的T字钢制成。
例如:
大型角钢广泛用于厂房、铁路、交通、桥梁、车辆、船舶等大型结构件;
中型角钢用于电力铁塔、井架及其他用途的构件;
小型角钢用于设备制造、支架和框架等。
2.板材
在机电工程中,常用的板材主要有:
钢带(带钢);
薄钢板(厚度在0.2~4mm)、厚钢板(厚度在4mm以上的钢板统称为厚钢板);
中板(厚度在4~25mm之间)、
厚板(厚度在25~60mm之间)、特厚板(厚度大于60mm)。
例如:
碳素结构钢厚钢板广泛用于焊接、铆接、栓接结构;如桥梁、船舶、管线、车辆和机械。
其中质量等级C、D属于优质碳素结构钢,主要用于对韧性和焊接性能要求较高的钢结构。
例如:
1)电站锅炉中的汽包就是用钢板焊接制成的圆筒形容器。
2)中、低压锅炉的汽包材料常为专用的锅炉碳素钢;而高压锅炉的汽包材料常用低合金钢制造。
3.管材
在机电安装工程中,常用的管材有普通无缝钢管、螺旋缝钢管、焊接钢管、无缝不锈钢管、高压无缝钢管等。
例如:
1)锅炉水冷壁和省煤器使用的无缝钢管一般采用优质碳素钢管或低合金钢管;
2)过热器和再热器使用的无缝钢管根据不同壁温,通常采用15CrMo或12CrlMoV等钢材。
例如:
流体输送用焊接钢管(镀锌和黑皮)主要用于输送水、煤气、天然气、空气、采暖蒸汽、污水,矿山、井下送风、排水,农业喷灌,深井水泵,潜水泵等。
4.钢制品
在机电安装工程中,常用的钢制品主要有焊条、管件、阀门等。
(1)焊条常用的有酸性焊条、碱性焊条、结构钢焊条、不锈钢焊条、铸铁焊条、低温钢焊条等;
(2)管件主要包括法兰、弯头、三通、四通、变径、钢制活接头、管接头、封头、盲板等;
(3)阀门根据工作压力、温度、介质状况、阀体、阀芯、密封垫材质不同及构造形式可以分为许多种类型。
管道工程常用阀门大类上可以分为闸阀、截止阀、球阀、针形阀、蝶阀、止回阀、调节阀、角阀、减压阀、安全阀、旋塞、柱塞阀、隔膜阀、浮球阀、疏水器等。