化工設備機械基礎復習要點

1、。化工設備機械基礎復習要點第六章1、910oC以下為具有體心立方晶格結構的- 鐵，910oC 以上為具有面心立方晶格結構的- 鐵。2、碳溶解到 - 鐵中形成的固溶體叫鐵素體，碳溶解到 - 鐵中形成的固溶體叫奧氏體，鋼的組織中只有鐵素體，沒有奧氏體。鐵素體和奧氏體均具有良好的塑性。鋼分為碳素鋼、低合金鋼、高合金鋼。3、退火是將零件放在爐中，緩慢加熱至某一溫度，經一定時間保溫后，隨爐或埋入沙中緩慢冷卻。正火只是在冷卻速度上與退貨不同，退火是隨爐緩冷而正火是在空氣中冷卻。經過正火的零件， 有比退火更高的強度和硬度。淬火的目的是為了獲得馬氏體以提高工件的硬度和耐磨性， 淬火要求很高的冷卻速度。 回火就

2、是把淬火后的鋼件重新加熱至一定溫度， 經保溫燒透后進行冷卻的一種熱處理操作。低溫回火：加熱溫度為150250oC；中溫回火：加熱溫度為350450oC；高溫回火：加熱溫度為 500650oC。4、碳鋼分為低碳鋼，中碳鋼，高碳鋼三種。低碳鋼：含碳量小于 0.3%，是鋼中強度較低，塑性最好的一類。冷沖壓及焊接性能均好，是用于制作焊制的化工容器及負荷不大的機械零件。中碳鋼：含碳量在0.3%0.6%之間，鋼的強度和塑性適中， 可通過適當?shù)臒崽幚慝@得優(yōu)良的綜合力學性能，適用制作軸、齒輪、高壓設備頂蓋等重要零件。1。高碳鋼：含碳量在0.6%以上，鋼的強度及硬度均高，塑性較差，用來制造彈簧，鋼絲繩等。5、Q

3、245R R指“容 ”，容器專用20G G指“鍋”，鍋爐專用6、高合金鋼號表示： 不銹鋼（ Cr 含量高時為鐵素體Cr1，含量低是為馬氏體 1Cr13 2Cr13 Cr17Ni2）Cr17：鉻含量為 17% 耐熱鋼7、單軋鋼板的公稱厚度為3400mm，公稱寬度為6004800mm，公稱長度為 200020000mm。B類鋼板的負偏差為 -0.3mm。8、無縫鋼管做筒體公稱直徑為筒體的外徑，板卷制鋼管的公稱直徑為筒體內徑，筒體和封頭的公稱直徑為內徑。9、HT:灰鑄鐵 RuT ：蠕墨鑄鐵QT ：球墨鑄鐵KT ：可鍛鑄鐵BT ：白口鑄HT150150-用單鑄試棒作出的最低抗拉強度為150MPa。QT

4、350-22L ：22 指有室溫 -22 下的沖擊性能要求。QT500-7500抗拉強度 Rm/MPa 7 最小伸長率 7/%(min)鋼和鑄鐵的分界線碳含量 2.11%為鑄鐵2.11%為鋼第七章應力分類：單向應力狀態(tài)、二向應力狀態(tài)、三向應力狀態(tài)10、容器：化工設備雖然尺寸大小不一，形狀結構不同，內部構件多種多樣，但是它們都有一個外殼，這個外殼就叫容器。容器是化工生產所用各種設備外部殼體的總稱。容器一般由筒體、封頭、法蘭、支座、接管及人孔（手孔）等原件構成。11、內壓圓筒中的拉伸應力環(huán)向拉伸應力（環(huán)向薄膜應力） =（其中 Di 為中徑，為厚度。） 經向拉伸應力（經向薄膜應力） m=。2。內壓球

5、殼中的拉伸應力=m=12、彎曲應力周邊簡支、承受均布載荷的圓平板， 最大彎曲應力出現(xiàn)在板的中心處；周邊固定、承受均布載荷的圓平板，最大應力出現(xiàn)在板的中心四周；承受壓力 p 的圓平板所產生的最大彎曲應力 Mmax是同直徑、同厚度圓柱形殼體內薄膜應力的 2K 倍。13、二次應力（邊緣應力，邊界應力）產生原因：邊緣應力是由于不連續(xù)點的兩側產生相互約束而出現(xiàn)的附加應力。性質：局部性只產生在局部區(qū)域內，邊緣應力衰減很快。自限性 當邊緣處的附加應力達到材料屈服極限時，相互約束便緩解了，不會無限制地增大。對二次應力的限制： 利用局部性特點，改變邊緣結構，邊緣局部加筒體縱向焊縫錯開焊接， 焊縫與邊緣離開， 焊

6、后熱處理 利用自限性保證材料塑性，可以使邊緣應力不會過大，避免產生裂紋。13、強度理論最大拉應力理論 ( 第一強度理論 ) ：無論是簡單還是復雜應力狀態(tài)，只要發(fā)生脆斷，其共同的原因是最大拉應力達到某個共同的極限值。最大伸長線應變理論 ( 第二強度理論 ) ：無論是簡單還是復雜應力狀態(tài)，只要發(fā)生脆斷，其共同的原因是最大伸長應變達到某個共同的極限值。最大剪應力理論( 第三強度理論 ) ：無論是簡單還是復雜應力狀態(tài)，只要發(fā)生屈服破壞， 共同的原因是最大剪應力達到某個共同的危險值。3。 r3 =1- 3.形狀改變比能理論( 第四強度理論 ):無論是簡單還是復雜應力狀態(tài)，只要發(fā)生屈服破壞， 其共同的原因

7、是形狀改變比能達到某個共同的極限值。脆性斷裂選用第一、第二強度理論屈服失效選用第三、第四強度理論容器設計采用第三、第四強度理論。第八章14、設計參數(shù)：容器（公稱）直徑、設計壓力 和工作壓力、設計溫度 、計算壓力、許用應力、焊接接頭系數(shù)、腐蝕裕量。容器直徑：對于用鋼板卷焊的筒體，以內徑作為它的公稱直徑，用無縫鋼管做筒體時，以外徑作為它的公稱直徑。設計壓力：指設定的容器頂部的最高壓力。工作壓力：將容器在正常操作情況下容器頂部可能出現(xiàn)的最高工作壓力稱為容器的最大工作壓力，用 pw 表示。 裝有安全閥的容器，其設計壓力不得低于安全閥的整定壓力，整定壓力是根據(jù)容器最大工作壓力調定的。 取不低于安全閥開啟

8、壓力 ： p （1.05 1.1 ）pw 系數(shù)取決于彈簧起跳壓力 。 裝有爆破片的容器， 取設計壓力為爆破片設計爆破壓力加制造范圍上限。 (1.15-1.75） pw 。 無安全泄放裝置取p= （1.01.1 ）pw。 盛裝液化氣容器設計壓力應根據(jù)工作條件下可能達到的最。4。高金屬溫度確定。（地面安裝的容器按最高飽和蒸汽壓不低于 50 時的氣體壓力考慮）。設計溫度：指容器在正常工作情況下，設定的元件的金屬溫度（沿元件金屬截面的溫度平均值） 。設計溫度在容器設計中的作用：選擇材料；確定許用應力。確定設計溫度的方法：（ 1）類似設備實測；（2）傳熱計算；（3）參照書 P90表 4-5 。計算壓力：

9、在相應設計溫度下，用以確定元件厚度的壓力，其中包括液柱靜壓力。當元件所承受的液柱靜壓力小于5%設計壓力時，可忽略不計。即計算壓力 =設計壓力 +液柱靜壓力 ( 5%P時計入 ) 。極限應力（0）許用應力：定義式：安全系數(shù)（ n）（1）許用應力 s的確定：Mins (0.2 ) , b工作溫度為常溫（ 200）?。簄snbtttMins( 0.2),b工作溫度為中溫，取nsnbttttMins (0.2 ),n,D工作溫度為高溫，取nsnnn D中 snt,sDt-設計溫度下材料的蠕變強度和持久強度。 nn,nD-蠕變強度和持久強度的安全系數(shù)。焊接接頭系數(shù)：容器上存在有：縱焊縫-A類焊縫環(huán)焊縫

10、-B 類焊縫。焊接系數(shù)常取1.0( 雙面全部無損探傷 )或 0.85（雙面局部無損探傷） .單面全無： 0.9 單面局無： 0.8。5。需要進行無損檢驗。檢驗方法主要是：X 射線檢查和超聲波檢查。腐蝕裕量：對單面腐蝕取C2= 1 mm; 對雙面腐蝕取C2= 2 mm。對于不銹鋼，一般取0。15、厚度計算理論計算厚度有第三強度理論得薄膜應力強度條件為 r3 = t , 對于筒體，該強度條件應寫成tr3 = , 由于鋼板在焊接加熱過程中， 對焊縫周圍會產生不利影響，所以港版的許用t應力乘以焊接接頭系數(shù)，所以r3 = , 即, 將D=Di+代入并去掉不等號，經簡化整理并將p 用 pc 代替后，得到理

11、論計算厚度的計算公式：=。為筒體的理論計算厚度，Pc為計算壓力，Di 為內徑， t 為許用應力。大多數(shù)情況下，=。設計厚度 d : d= +C2 C 2=n* mm 為使用壽命 n 年內的總腐蝕裕量。名義厚度 n: n=d+C1+ C 1 為負偏差， 為去除負偏差后的圓整值。對壓力容器用的低合金鋼板和不銹鋼鋼板， 它們的厚度負偏差一律為 -0.3mm。有效厚度 e:e=+=n-C1-C2最小厚度 min: 最小厚度是指為滿足容器在制造、運輸及安裝過程中的剛度要求，根據(jù)工程實踐經驗所規(guī)定的不包括腐蝕裕量的最小厚度。對于碳素鋼和低合金鋼制容器， min 不小于 3mm；對于高合金鋼制容器， min

12、 不小于 2mm。若算出的 mm 取 mm為計算厚度。6。 mm- C1，理論計算厚度很小， n=mm+ C2 + mm- C1，理論計算厚度不大， n=mm+ C2 + C1+16、強度校核公式：1）在工作壓力及溫度下，現(xiàn)有容器強度夠否？tp(D ie ) t8 52e2 ）現(xiàn)有容器的最大允許工作壓力如何？2e t8 6 pDie由薄膜應力理論可推導球形容器強度計算公式mpD即12pD3044pDr 3由第三強度理論，強度條件：4pDip (mm)dpDiC2 (mm)4 t4 t則導出壁厚計算公式：p球殼應力校核公式tp（ D ie）t4e球殼最大允許工作壓力npDiC2 C1(mm)4e

13、t4tppD ie17、“實測壁厚”概念。即無需考慮負偏差問題，C1=0。第九章18、概念：穩(wěn)定、臨界壓力、臨界應力、臨界應變、計算長度、臨界長度。7。穩(wěn)定：當軸向壓力小于臨界壓力是， 壓桿在直線形狀下維持穩(wěn)定平衡。臨界壓力：使外壓圓筒從在圓的形狀下能夠維持穩(wěn)定的平衡過渡到不能維持穩(wěn)定平衡的那個壓力就是該外壓圓筒的臨界壓力，用 Pcr 表示。臨界應力：筒體在臨界壓力作用下， 筒壁內產生的環(huán)向壓縮應力稱為臨界應力，用 cr 表示。臨界長度： L =1.18DLLcr長圓筒 L Lcr短圓筒，是封頭或cro其他鋼行構件對筒身是否有支撐作用的分界線。19、鋼制長圓筒臨界壓力公式：從上述公式看，影響長

14、圓筒臨界壓力的因素如何？除了與材料物理性質（彈性模量 E, ）有關外，幾何方面只與徑厚比（ e/DO)有關，與長徑比（ L/DO)無關。試驗結果證明：長圓筒失穩(wěn)時的波數(shù)為 2。(e ) 2.5pcr2.59 ED oL鋼制短圓筒臨界壓力公式D oL 為計算長度 .從公式看，短圓筒臨界壓力大小與何因素有關？除了與材料物理性質有關外， 與圓筒的厚徑比和長徑比均有關。 試驗結果證明：短圓筒失穩(wěn)時的波數(shù)為大于 2 的整數(shù)。20、外壓圓筒的設計方法：圖算法。對于 DO/e20 的圓筒和管子：（ 1）根據(jù)假定的Do、L、 e, 計算。8。L/Do,Do/ e 并查取 A 值；（2）根據(jù)材料查找 B-A 曲

15、線（3）通過 B-A 曲線得到 B 值（A設計溫度 B-A 的最大值，則取右端點縱坐標為 B，若 A 值在曲線直線段左側，則 B=2EA/3）（4）計算 p, 直至 p Pc 為止。21、壓桿穩(wěn)定計算 - 實用計算方法：折減系數(shù)法Pcr cr 極限應力法AncPw 折減系數(shù)法APcrP Pw 許可荷載法nwn Pcr nw 安全系數(shù)法P 折 減 系 數(shù) （ 表 9-4； 表9-5 ）； 一 般 w ， 故 1 。Wcrcr ( )( )nwnw ( )22、兩端鉸支細長壓桿的臨界力計算公式（歐拉公式）：2 EIPcrl2不同支承情況的壓桿其邊界條件不同，臨界力值也不同。Pcr2 EI min(

16、 l ) 2也可由撓曲線比較得出歐拉公式的通式：一端固定，一端自由：2；兩端鉸支：1；一端固定，一端鉸支： 0.7 ；兩端固定： 0.5 ；兩端球形鉸接： 12 E2 Ecr2p 或p歐拉公式的適用范圍：p第十章23、法蘭連接是由一對法蘭、數(shù)個螺栓好一個墊片所組成。法蘭是一種可以拆的結構。法蘭連接包括設備法蘭連接和管法蘭連接。24、壓力容器法蘭從整體看有三種形式：甲型平焊法蘭，乙型平焊法。9。蘭，長頸對焊法蘭。25、標記：法蘭（ -T800-160JB/4702-2000 ）800：公稱直徑（ mm）160：公稱壓力 PN（MPa）26、最大允許工作壓力不等于公稱壓力（有可能大于也有可能小于，

17、取決于法蘭所使用的材料和實際工作溫度）第十一章26、壓力容器應開設檢查口，檢查口包括人孔和手孔。第十二章27、開孔補強：補強圈補強，補強原則（等面積補強）補強圈補強： 采用焊接補強圈的方法， 即采用局部增加殼體壁厚的方法，可以減小開孔附近應力集中，叫做補強圈補強。第十三章28、支座中的鞍座：臥式容器的支座應用最為普遍，由底板、腹板、筋板、墊板四種板組焊而成。第十五章29、壓力容器劃類有三類。30、壓力等級：低壓、中壓、高壓低壓容器：代號L，0.1MPaP1.6MPa中壓容器：代號M，1.6MPaP10MPa高壓容器：代號HL，10MPaP100MPa超高壓容器：代號U，P100 MPa按壓力容器在生產工藝中的作用原