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(jīng)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(jīng)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?；鼗鹁褪前汛慊鸷蟮匿摷匦录?/p>

2、熱至一定溫度，經(jīng)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。 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、Q245R R指“容”，容器專

3、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(nèi)徑，筒體和封頭的公稱直徑為內(nèi)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 HT150 150-用單鑄試棒作出的最低抗拉強度為150MPa。 QT350-22L：22指有室溫-22下

4、的沖擊性能要求。 QT500-7 500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(nèi)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(chǎn)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(nèi)壓圓筒中的拉伸應力 環(huán)向拉伸應力（環(huán)向薄膜應力）=pDi2（其中Di為中徑，為厚度。）經(jīng)向拉伸應力（經(jīng)向薄膜應力）m=PD4 內(nèi)壓球殼中的拉伸應力 =PD4 m=PD41

5、2、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(chǎn)生的最大彎曲應力Mmax是同直徑、同厚度圓柱形殼體內(nèi)薄膜應力的2KD倍。13、二次應力（邊緣應力，邊界應力） 產(chǎn)生原因：邊緣應力是由于不連續(xù)點的兩側產(chǎn)生相互約束而出現(xiàn)的附加應力。性質(zhì)：局部性 只產(chǎn)生在局部區(qū)域內(nèi)，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，焊后熱處理利用自限性保證材料塑性，

6、可以使邊緣應力不會過大，避免產(chǎn)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。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

7、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(nèi)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(diào)定的。取不低于安全閥開啟壓力 ： p （1.051.1）pw 系數(shù)取決于彈簧起跳壓力 。 裝有爆破

8、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：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

9、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)。許用應力：定義式：（1） 許用應力s的確定：工作溫度為常溫（200）?。汗ぷ鳒囟葹橹袦兀」ぷ鳒囟葹楦邷?，取中 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-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。

10、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r3=pD2t,由于鋼板在焊接加熱過程中，對焊縫周圍會產(chǎn)生不利影響，所以港版的許用應力乘以焊接接頭系數(shù)，所以r3=pD2t,即pD2t,將D=Di+代入并去掉不等號，經(jīng)簡化整理并將p用pc代替后，得到理論計算厚度的計算公式：=PcDi2t-p。為筒體的理論計算厚度，Pc為計算壓力，Di為內(nèi)徑，t為許用應力。大多數(shù)情況下，=PcDi2t。設計厚度d :d=+C2 C2=n*mm 為使用壽命n年內(nèi)的總腐蝕裕量。名義厚度n: n=d+C1+ C1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

11、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(jīng)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不小于2mm。若算出的mm 取mm為計算厚度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？2 ）現(xiàn)有容器的最大允許工作壓力如何？由薄膜應力理論可推導球形容器強度計算公式由第三強度理論，強度條件：

12、則導出壁厚計算公式： 17、“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。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(nèi)產(chǎn)生的環(huán)向壓縮應力稱為臨界應力，用cr表示。臨界長度：Lcr=1.18DoDoe LLcr 長圓筒 LLcr短圓筒，是封頭或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，影響長圓筒

13、臨界壓力的因素如何？除了與材料物理性質(zhì)（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。鋼制短圓筒 臨界壓力公式 L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(zhì)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L/Do,Do/ e并查取A值；（2）根據(jù)材料查找B-A曲線（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

14、段左側，則B=2EA/3）（4）計算p,直至pPc為止。21、壓桿穩(wěn)定計算-實用計算方法：折減系數(shù)法 折減系數(shù)（表9-4；表9-5）；一般>w，故 <1。22、兩端鉸支細長壓桿的臨界力計算公式（歐拉公式）： 不同支承情況的壓桿其邊界條件不同，臨界力值也不同。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：1歐拉公式的適用范圍：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

15、，乙型平焊法蘭，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，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，10MPaP100M