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文本内容:
第一章
1.
2.1常用的强度指标屈服度和抗拉强度b工程上所用的金属材料,不仅希望具有高的值,而且还希望具有一定的屈强比/
2.塑性是金属材料在断裂前发生不可逆永久变形的能力常用的塑性指标有延伸率()和断面收缩率()
4.冲击韧性是衡量材料韧性的一个指标,是材料在冲击载荷作用下吸收塑性变形功和断裂功的能力;韧性高的此奥利奥,一般都有较高的塑性指标;但塑性较高的材料,却不一定都有高的韧性
1.
2.2线膨胀系数l;弹性模量E=2×105;泊松比µ=
0.
31.
2.3耐腐蚀:金属和合金对周围介质如大气水汽各种电解液侵蚀的抵抗能力.
1.
2.4金属和合金的__工艺性能是指在保证__质量的前提下__过程的难易程度.
1.
3.1钢按冶炼方法分类:
①沸腾钢
②半镇静钢
③镇静钢按化学成分分类碳素钢:低碳钢(含量
0.25%)中碳钢(含量
0.25%—
0.6%),高碳钢(含量
0.6%);合金钢低合金钢(合金元素总含量5%),中合金钢(合金元素总含量5%—10%),高合金钢(合金元素总含量10%)
1.4一般含碳量在
0.02%—2%的铁碳合金称为钢
1.
4.4钢铁在固态下通过加热,保温和不同的冷却方式,以改变其__,满足所需要的物理,化学与力学性能,这样的__工艺称为热处理钢的常规热处理工艺一般分为退火,正火,淬火和回火等
1.
5.1铬它不仅能提高金属耐腐蚀性能,也能提高抗氧化性能铬能提高钢的淬透性,显著提高钢的强度,硬度和耐磨性,但它使钢的塑性和韧性降低钼能提高钢的高温强度,硬度,细化晶粒,防止回火脆性含钼小于
0.6%时可提高塑性钼能抗氢腐蚀
1.
5.5高温设备对钢材的要求主要是良好的化学稳定性与热强性
1.
5.6对低温用钢的基本要求是具有良好的韧性(包括低温韧性),良好的__工艺性和可焊性
1.
8.1金属和周围介质之间发生化学或电化学作用而引起的破坏称为腐蚀化学腐蚀金属遇到干燥的气体或非电解质溶液而发生化学作用所引起的腐蚀叫做化学腐蚀电化学腐蚀是指金属与电解质溶液相接触产生电化学作用而引起的破坏
1.
8.2电化学腐蚀
①晶体腐蚀
②应力腐蚀晶体腐蚀是一种局部的,选择性的腐蚀破坏应力腐蚀亦称为腐蚀裂开,是金属在腐蚀性介质和拉应力的共同作用下产生的一种破坏形式
1.
8.3根据金属腐蚀破坏的形式,金属腐蚀可分为均匀腐蚀与非均匀腐蚀,后者又称为局部腐蚀均匀腐蚀在腐蚀介质作用下,其力学性能因腐蚀而引起的改变并不大局部腐蚀只是在金属表面上个别地方腐蚀
1.
8.4衬覆保护层
①金属保护层
②非金属保护层电化学保护层
①阴极保护
②阳极保护课后习题P50牌号种类含碳量含合金元素符号意义Q235-A·F普通碳素结构钢————F:沸腾钢Q:屈服极限Q235-A普通碳素结构钢————A:钢材质量等级为A级20g__碳素结构钢
0.2%——g:钢炉用钢16MnR低合金钢
0.16%
1.5%——16MnDR低合金钢
0.16%
1.5%D低温用钢00Cr19Ni10无锈钢
0.1%以下Ni19%——第二章
2.1压力容器是一种能够承受压力载荷的密闭容器一般来说,承受气态或液态介质压力的密闭容器都属于压力容器
2.
1.1压力容器按厚度分类
①薄壁容器
②厚壁容器按承压方式分类
①内压容器
②外压容器按压力等级分类
①低压容器(代号L
0.1MPa≤P
1.6MPa)
②中压容器代号M
1.6MPa≤P10
③高压容器代号H10MPa≤P100MPa
④超高压容器代号UP≥100MPa
2.
1.2容器是化工与石油化工生产所用各种设备外部壳体的总称
2.
2.1容器零部件标准化得基本参数有两个,即公称直径DN和公称压力PN对由钢板卷制的筒体和成型封头,公称直径是指他们的内径;容器的公称直径是指无缝钢管的外径对于法兰,公称直径是指与其相配的筒体或管子的公称直径
2.
3.3我国压力容器常用的法规和标准
①《特种设备安全监察条例》
②《压力容器安全技术监督规程》
③《钢制压力容器》(它是我国压力容器标准体系中的核心标准)
④《钢制化工容器制造技术条件》
2.4刚度是指容器及其构件抵抗外力使其发生形变的能力稳定性是指容器或构件在外力作用下保持原有形状的能力第三章
3.1通常是将容器的厚度与其最大截面圆的内径之比小于
0.1,即/Di
0.1亦即K=Do/Di≤
1.2(Do为容器的外径,Di为容器的内径,为容器的厚度)的容器称为薄壁容器,超过这一范围的容器称为厚壁容器
3.2求经向应力σm=MPa求环向应力σθ=(MPa)如果需要在圆筒上开设椭圆形孔,应使椭圆形孔的短轴平行于筒体的轴线,以尽量减小纵截面的削弱程度,从而使环向应力增加少一些
3.
2.2球壳的特点是中心对称,因此应力分布有两个特点一是个处的应力均相等;二是经向应力与环向应力相等对于球壳,其曲面在任意点A处的第一曲率半径与第二曲率半径均等于球壳的半径,即σm=σθ=
3.
2.6例题
1.有一外径为φ219的氧气瓶,最小壁厚为=
6.5mm材质为40Mn2A工作压力为15MPa试求氧气瓶筒壁内的应力解气瓶的筒身平均直径为D=DO-=219-
6.5=
212.5mm经向应力σm===
122.6(MPa)环向应力σθ===
245.2(MPa)
2.有一圆筒形容器,两端为椭圆形封头,已知圆筒的平均直径D=2020mm壁厚=20mm工作压力P=2MPa.⑴试求筒身上的经向应力m和环向应力θ⑵如果椭圆形封头的a/b为2,求封头上的最大经向应力与环向应力及最大应力所在的位置解⑴求筒身应力经向应力σm===
50.5(MPa)环向应力σθ===101MPa⑵求封头上最大的应力a/b=2时,a=1010mmb=505mm.在x=0时,σm=σθ=()=×2=101(MPa)在x=a处,σm===
50.5(MPa)σθ=2-=×(2-4)=﹣101(MPa)应力分布如图所示,其最大应力有两处,一处在椭圆形封头的顶点,即x=0处;一处在椭圆形封头的底边,即x=a处·
3.
3.2边缘应力具有两个特点
①局部性
②自限性·
3.
3.3由于边缘应力具有局部性,在设计总可以在结构上只作局部处理
①改变连接边缘的结构
②边缘应力区局部加强
③保证边缘区内焊缝的质量
④降低边缘区得残余应力
⑤避免边缘区附加局部应力或应力集中,如不在连接边缘区开孔等第四章
4.
2.1圆筒的计算厚壁公式δ=再考虑腐蚀量C2,于是,得到圆筒的设计壁厚为δd=+C2以外径为基准的公式δ=≤对于球形容器,其主应力为利用上述推导方法,可以得到球形容器厚度设计的计算公式,即
4.
2.2本书所涉及的压力,除注明者外,均指表压力
①工作压力
②设计压力p
③计算压力pc设计温度是指容器在正常工作情况下,在相应的设计压力下,设定的元件的金属温度(沿元件金属截面厚度的温度平均值)设计温度与设计压力一起作为设计载荷条件安全系数是一个不断发展变化的参数按照科学技术发展的总趋势,安全系数将逐渐变小设计所需的焊接接头系数的大小主要根据焊接接头的型式和无损检测的长度比率确定双面焊的对接接头的焊接接头系数φ100%无损检测为
1.0;局部无损检测为
0.85单面焊的对接接头的焊接接头系数φ00%无损检测为
0.90;局部无损检测为
0.80容器厚度附加量包括钢板或钢管厚度的负偏差C1和介质的腐蚀裕量C2,即C=C1+C2为了防止容器元件由于腐蚀,机械磨损而导致厚度减薄削弱,对与工作介质接触的筒体,封头,接管,人孔及内部构件等,应考虑腐蚀裕量
4.
2.3厚度包括
①计算厚度(δ)
②设计厚度(δd)
③名义厚度(δn)
④有效厚度(δe)最小厚度是指壳体__成型后不包括腐蚀裕量的最小厚度对碳素钢和低合金钢制容器,去δmin≥3mm;对于高合金钢制容器,取δmin≥2mm.
4.
2.4容器制成以后(或检修后投入生产之前),必须做压力试验或增加气密性试验,其目的在于检验容器的宏观强度和有无渗漏现象,即考察容器的密封性,以确保设备的安全运行内压容器的试验压力液压试验气压试验压力试验的应力校核应满足下列条件液压试验≤
0.9气压试验≤
0.8介质的毒性程度为极度或高度危害的容器,在液压试验合格后,方可进行气密性试验气密性试验压力为压力容器的设计压力
4.
2.5例4-1某化工厂欲设计一台石油气分离用乙烯精馏塔工艺参数为塔体内径Di=600mm,计算压力pc=
2.2MPa,工作温度为-3—-20℃试选择塔体材料并确定塔体厚度解
(1)选材由于石油气对钢材的腐蚀不大,温度在-3—-20℃,压力为中压,故选用16MnR
(2)确定参数Pc=
2.2MPaDi=600mm=170MPa附表9-1(采用带垫板的单面焊对接接头,局部无损检测)(表4-8);取C2=
1.0mm
(3)厚度计算==
4.9mm设计厚度mm名义厚度圆整后,取名义厚度为复验该塔体可用
6.5mm或7mm厚的16MnR钢板制作
(4)校核水压试验强度≤
0.9×式中,pT=
1.25p=
1.25×
2.2=
2.75MPa(t200℃,/1;p=pc=
2.2MPa)则MPa而
0.9=
248.4MPa可见,所以水压试验强度足够例4-3有一库存很久的氧气瓶,其材质为40Mn2A外径为Do=219mm系无缝钢管收口而成,实测其最小壁厚为已知材料的=
784.8MPa
510.12MPa=18%设计温度为常温今欲充15MPa的压力使用,问强度是否够?如强度不够,该气瓶的最大允许工作压力是多少解
(1)确定参数pc=15MPaDo=219mm=MPa=MPa取许用应力为
216.6MPa(无缝钢管),取腐蚀裕量C2=
1.0mmC=C1+C2=0+
1.0=
1.0mm已知最小壁厚为
6.5mm故不再计入负偏差C1=
6.5-1=
5.5mm2强度校核MPa可见,=
291.1MPa,所以该氧气瓶用于15MPa的压力下强度不够,不安全,须改变用途降压使用
(3)确定最高允许工作压力=
13.48MPa该氧气瓶的最大安全使用压力为
13.48MPa
4.
3.2工程上将Di/2hi=2即a/b=2的椭圆形封头称为标准椭圆形封头,此时形状系数K=1,于是得到标准椭圆形封头的计算厚度公式(mm)
4.
3.7P117例题
4.
3.8对于技术经济分析和各种封头的优缺点作以下几点说明
①几何方面
②力学方面
③制造及材料消耗方面第五章
5.
1.1壳体外部压力大于壳体内部压力的容器均称为外压容器在外压作用下,突然发生的筒体失去原形,即突然失去原来的稳定性的现象称为弹性失稳
5.
1.2容器由于受均匀侧向外压引起的失稳叫做侧向失稳轴向失稳如果一个薄壁圆筒承受轴向外压,当载荷达到某一数值时,圆筒也能失去稳定性局部失稳容器在支座或其他支承处以及在__运输中由于过大的局部外压引起的局部失稳
5.
2.1导致筒体失稳的压力称为该筒体的临界压力
5.
2.3长圆筒圆筒的L/DO值较大,两端的边界影响可以忽略,临界压力pcr仅与δe/Do有关,而与L/Do无关长圆筒失稳时的波形数n=
2.短圆筒圆筒的两端的边界影响显著,不容忽略,临界压力pcr不仅与δe/Do有关,而且与L/Do也有关短圆筒失稳时的波形数n为大于2的整数
5.
2.4长圆筒的临界压力可由圆环的临界压力公式推得,即短圆筒的临界压力为
5.
2.5用临界长度Lcr和作为长圆筒,短圆筒和短圆筒,刚性圆筒的区分界限
5.
5.1提高圆筒的许用操作压力的方法是在外压圆筒的外部或内部装几个加强圈,以缩短圆筒的计算长度,增加圆筒的刚性第六章
6.
1.1法兰密封结构有一对法兰(被联接件),一个垫片(密封元件),数个螺栓,螺母(联接件)组成把法兰螺栓的螺母拧紧,螺栓力通过法兰压紧面作用在垫片上,当垫片单位__上所受的压紧力达到某一值时,垫片本身被压实,压紧面上有机械__形成的微隙被填满,这就为阻止介质泄露形成了初始密封条件形成初始密封条件时在垫片单位__上受到的压紧力,称为预紧密封比压
6.
1.3影响法兰密封的因素
①螺栓预紧力
②压紧面
③垫片性能(金属垫片材料一般并不要求强度高,可是要求软韧,金属垫片主要用于中,高温和中,高压的法兰联接密封,对于高温高压的情况,一般多采用金属垫片;中温,中压可采用金属与非金属组合式或非金属垫片;中,低压情况多采用非金属垫片;高真空或深冷温度下以采用金属垫片为宜
④法兰刚度(法拉刚度不足而产生过大的翘曲变形,往往是导致密封失效的原因刚性大的法兰变形小,并使分散分布的螺栓力均匀地传递给垫片,故可以提高密封性能增加法兰的厚度,减小螺栓力作用的力臂和增__兰盘外径,都能提高法兰的抗弯刚度)
⑤操作条件
6.
1.4法兰的公称压力的确定与法兰的最大操作压力和操作温度以及法兰材料三个因素有关只要法兰的公称直径,公称压力一定,法兰的尺寸也就定了例6-1为一台精馏塔配一对联接塔身与封头的法兰塔的内径为1000mm操作温度、设计压力、从表6-4可知,所要选用的甲型平焊法兰,若采用Q235-B板材,应按公称压力为
0.6MPa来查取它的尺寸由于操作压力不高,由表6-1可采用平面型密封面,垫片材料选用石棉橡胶板从表6-3中查得垫片宽度为20mm甲型平焊法兰的各部尺寸可从附表14-1中查得,并绘注于图6-19中,联接螺栓为M20,共36个,材料由表6-6查得为35螺母材料为Q235-A
6.2支座的作用用来支承其重量,并使其固定在一定的位置上,
6.
2.1常见的卧式容器和大型卧式贮槽,热交换器等多采用鞍座对于在操作时需要加热的设备,总是将一个支座做成固定式的,另一个做成活动式的,使设备与支座间可以有相对的位移当筒体的L/D较小,δ/D较大,或在鞍座所在平面内有加强圈时,取A≤
0.2L;当筒体的L/D较大,且在鞍座所在平面内无加强圈时,取A≤Do/4且A不宜大于
0.2L;A最大不得大于
0.25LP175鞍座标记方法
6.
2.2立式容器的支座主要有耳式支座,腿式支座,支承式支座和裙式支座四种中小型直立容器常采用前三种支座,高大的塔设备则广泛采用裙式支座
6.3在压力容器上,由于各种工艺要求或结构上的要求以及操作,维护检修等方面的要求,需要在器身和封头上开孔或__接管
6.
3.1容器开孔之后,在孔边附近的局部地区,应力会达到很大的数值这种局部的应力增长现象,叫做“应力集中”
6.
3.2补强圈的材料一般与器壁的材料相同,其厚度一般也与器壁的厚度相同补强圈与被补强的器壁之间要很好地贴合与焊接,使其与器壁能同时受力,否则起不到补强作用为了检验焊缝的紧密性,补强上开有一个M10的小螺纹孔,从这里通入压缩空气,并在补强圈与器壁的连接焊缝外涂抹肥皂水焊缝有缺陷,就会在该处吹起肥皂泡
6.
4.1设备上的接管,有的用于连接其他设备和介质的输送管道,有的用于__测量,控制仪表等
6.
4.3设置手孔和人孔是为了检查设备和便于__与拆卸设备内部构件P196判断题
1.法兰密封中,法拉的刚度比强度更重要(对)
2.在法兰设计中,如欲减薄法兰厚度t则应加__兰盘外径Do加__兰长径部分尺寸和加大力臂长度l错
3.金属垫片材料一般并不要求强度高,而是要求其软韧金属垫片主要用于中,高温和中,高压的法兰联接密封(对)
4.法兰联接中,预密封比压大,则工作时可有较大的工作密封比压,有利于保证密封,所以预紧密封比压越大越好(错)第七章P201图7-
17.
1.2管壳式换热器的分类
①固定管板式换热器(优点结构比较简单,造价较低;缺点管外清洗困难,管壳间有温差应力存在,当两种介质温差较大时,必须设置膨胀节)
②浮头式换热器
③填函式换热器
④U形管式换热器
7.
2.2管子与管板的连接
①胀接
②焊接
③胀焊并用P233习题二识图第八章P235图8-1和图8-
28.1塔设备有的放置在室内或框架内,但大多数放置在室外且无框架支承,称之为自支承式塔设备
8.
1.1自支承式塔设备的塔体除承受工作介质压力外,还要承受
①质量载荷,
②地震载荷、
③风载荷
④偏心载荷的作用__在七度及七度以上地震烈度地区的塔设备必须考虑其抗震能力内压操作的塔设备,最大组合轴向压应力出现在非操作的情况下;外压操作的塔设备,最大组合轴向压应力出现在正常操作的情况下!。