化工設(shè)備機械基礎(chǔ)習(xí)題和答案

1、化工設(shè)備機械基礎(chǔ)習(xí)題解答化工設(shè)備機械基礎(chǔ)習(xí)題解答第一篇：化工設(shè)備材料第一章化工設(shè)備材料及其選擇-.名詞解釋A組：1 . 蠕變：在高溫時，在一定的應(yīng)力下，應(yīng)變隨時間而增加的現(xiàn)象。或者金屬在高溫和應(yīng)力的作用下 逐漸產(chǎn)生塑性變形的現(xiàn)象。2 .延伸率：試件受拉力拉斷后，總伸長的長度與原始長度之比的百分率。3 .彈性模數(shù)（E）:材料在彈性范圍內(nèi)，應(yīng)力和應(yīng)變成正比，即b=E£ ，比例系數(shù)E為彈性模數(shù)4 .硬度：金屬材料表面上不大的體積內(nèi)抵抗其他更硬物體壓入表面發(fā)生變形或破裂的能力。5 . 沖擊功與沖擊韌性：沖擊功是沖擊負荷使試樣破斷所做的功。沖擊韌性是材料在外加動載荷突然0.3 o）的抵抗能力。

2、表材料抵抗產(chǎn)生塑襲擊時的一種及時和迅速塑性變形的能力。6 .泊桑比（口）：拉伸試驗中試件單位橫向收縮與單位縱向伸長之比。對于鋼材,7 .耐腐蝕性：金屬和合金對周圍介質(zhì)侵蝕（發(fā)生化學(xué)和電化學(xué)作用引起的破壞8 .抗氧化性：金屬和合金抵抗被氧化的能力。9 .屈服點：金屬材料發(fā)生屈服現(xiàn)象的應(yīng)力，即開始出現(xiàn)塑性變形的應(yīng)力。它代 性變形的能力。10 .抗拉強度：金屬材料在受力過程中，從開始加載到發(fā)生斷裂所能達到的最大應(yīng)力值B組：1 .鎮(zhèn)靜鋼：鎮(zhèn)靜鋼在用冶煉時用強脫氧劑 Si , Al等完全脫氧脫氧，是脫氧完全的鋼。把 FeO中的 氧還原出來，生成 Si02和A1203。鋼鍍膜上大下小，澆注后鋼液從底部向上

3、，向中心順序地凝固。鋼鍵上部形成集 中縮孔，內(nèi)部緊密堅實。2 . 沸騰鋼：沸騰鋼在冶煉時用弱脫氧劑Mn 脫氧，是脫氧不完全的鋼。其鏈模上小下大，澆注后鋼液 在鍵模中發(fā)生自脫氧反應(yīng)，放出大量CO氣體，造成沸騰現(xiàn)象。沸騰鋼徒中沒有縮孔，凝固收縮后氣體分散為很多形狀不同的氣泡，布滿全鍵之中，因而內(nèi)部結(jié)構(gòu)疏松。3 .半鎮(zhèn)靜鋼：介于鎮(zhèn)靜鋼和沸騰鋼之間，鏈模也是上小下大，鋼鏈內(nèi)部結(jié)構(gòu)下半部像沸騰鋼，上半部像鎮(zhèn)靜鋼。4 .低碳鋼：含碳 量低于0.25%的碳素鋼。5 .低合金鋼：一般合金元素總含量小于5%勺合金鋼。6 .碳素鋼：這種鋼的合金元 素含量低，而且這些合金元素不是為了改善鋼材性能人為加入的。7 .鑄

4、鐵：含碳量大于2%勺鐵碳合金。8 .鐵素體：碳溶解在 a -Fe中所形成的固溶體叫鐵素體09 .奧氏體：碳溶解在V -Fe中所形成的固溶體叫奧氏體。10 .馬氏體：鋼和鐵從 高溫奧氏體 狀態(tài)急冷下來，得到 一種碳原子在G鐵中過飽和的固溶體C.1. 熱處理：鋼鐵在國態(tài)下通過加熱，保溫和不同的冷卻方式，以改變其組織、滿足所需要的物理，化學(xué)與機械性能，這樣的加工工藝稱為熱處理。2. 正火：將加熱到臨界點以上的一定溫度，保溫 一段時間后的工件從爐中取出置于空氣中冷卻下來,冷卻速度比退火快，因而晶粒細化。3. 退火：把工件加熱到臨界點以上的一定溫度，保溫 一段時間，然后隨爐 一起冷卻下來，得到接近平衡狀

5、態(tài)組織的熱處理方法。4. 悴火:將鋼加熱至浮火溫度（臨界點以30 50oC）并保溫一定時間，然后再猝火劑中冷卻以得到 馬氏體組織的一種熱處理工藝。浮火可以增加工件的硬度、強度和耐磨性。5. 回火：在零件碎火后再進行 一次較低溫度的加熱與冷卻處理工藝?；鼗鹂梢越档秃拖ぜ蠡?后的內(nèi)應(yīng)力，使組織趨于穩(wěn)定，并獲得技術(shù)上所要求的性能。6. 調(diào)質(zhì)：洋火力口高溫回火的操作。要求零件的強度、韌性、塑性等機械性能都較好時，一般采用 調(diào)質(zhì)處理。7. 普通碳素鋼這種鋼含硫，磷等有害雜質(zhì)較多，要求S運0.055% P運O. 045%普通碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號由代表鋼材屈服點的字母、屈服點數(shù)值、材料質(zhì)量等級符號、脫氧方

6、法符號等四個 部分 按順序組成，例如：Q235 A. F。8. 優(yōu)質(zhì)碳素鋼：含硫，磷等較少（含硫 S、磷P 均運0.04%）,非金屬雜質(zhì)少，組織均勻，表面質(zhì) 量 較好。9. 不銹鋼和不銹耐酸鋼：不銹鋼是耐大氣腐蝕的鋼 ；耐酸鋼是能抵抗強烈腐蝕性介質(zhì)的鋼。不銹耐 酸鋼是不銹鋼和耐酸鋼的總稱。10. 鍋爐鋼：有鍋爐鋼管和鍋爐鋼板。鍋爐鋼管王要用作鍋爐及某些換熱設(shè)備的受熱面和蒸汽管路， 鍋爐鋼板則常用于鍋爐和其他壓力容器的承壓殼體。由于鍋爐鋼常處于中溫高壓狀態(tài)， 而且還受沖擊、疲勞、水和蒸汽的腐蝕作用，以及各種冷熱加工，因此，對其性能要求 也較高。D.1 . 容器鋼：化工生產(chǎn)所用容器與設(shè)備的操作條件

7、較復(fù)雜，制造技術(shù)要求比較嚴格，對壓力容器用鋼 板有比較嚴格的要求。2 .耐熱鋼：能耐高溫的鋼，抗氧化性能強且強度大。3 .低溫用鋼：由于普通碳鋼在低溫下（-20 C以下）會變脆，沖擊韌性會顯著下降。因此用作低溫場 合的鋼要求具有良好的韌性（包括低溫韌性），良好的加工工藝性和可焊性的鋼。4 . 腐蝕速度：評定金屬的腐蝕有兩種方法。根據(jù)重量評定金屬的腐蝕的速度。它是通過實驗的方法測出金屬試件在單位表面積、單位時間腐蝕引起的重量變化。即：K=P。Pl （g 坨 F . tK：腐蝕速度，g/cm2 h;po :腐蝕前試件的重亙，g;Pl ：腐蝕后試件的重豆，g;F：試件與腐蝕介質(zhì)接觸的面積，n2:t

8、：腐蝕作用的時間，h;根據(jù)金屬的腐蝕深度評定金屬的腐蝕速度。根據(jù)重量變化表示腐蝕速度時，沒有考慮金屬的相對密度，因此當(dāng)重量損失相同時，相對密度不同的金屬其截面的尺寸的減少則不同。為了表示腐蝕前后尺寸的變化，常用金屬厚度減少 量，即腐蝕深度來表示腐蝕速度。即：K =24 x 365= _ _KK （mm/a） 8.76 一 u 1000P p式中：Ka ：用每年金屬厚度的減少量表示的腐蝕速度，nn/a;p：金屬的相對密度，g/c m305 . 化學(xué)腐蝕：金屬遇到干燥的氣體和非電解質(zhì)溶液發(fā)生化學(xué)作用引起的腐蝕?；瘜W(xué)腐蝕在金屬表面上，腐蝕過程沒有電流產(chǎn)生。6 .電化學(xué)腐蝕：金屬與電解質(zhì)溶液 間產(chǎn)生電

9、化學(xué)作用而引起的破壞，其特點是在腐蝕過程中有電流產(chǎn)生。7 .氫腐蝕：氫氣在高溫高壓 下對普通碳鋼及低合金鋼產(chǎn)生腐蝕，使材料的機械強度和塑性顯著下降,甚至破壞的現(xiàn)象。8 .晶間腐蝕：一種局部的，選擇性的破壞。9 .應(yīng)力腐蝕：金屬在腐蝕性介質(zhì)和拉應(yīng)力的共同作用下產(chǎn)生的一種破壞形式。10 .陰極保護：把盛有電解質(zhì)的金屬設(shè)備和直流電源負極相連，電源正極和一輔助陽極相連。當(dāng)電路 接通后，電源便給金屬設(shè)備 以陰極電流，使金屬的電極電位 向負向移動，當(dāng)電位降至陽極起始電位 時， 金屬設(shè)備的腐蝕即停止。指出下列鋼材的種類、含碳量及合金元素含量A組鋼號種類含碳量合金元素二雷(%)符號忘義Q235-A.F普通碳素

10、甲類鋼F:沸騰鐘Q :鋼材屈7q坦點Q235-A普通碳素甲類鋼A:甲類鋼20g優(yōu)質(zhì)碳款吉構(gòu)鋼02%g:鍋爐伴16MnR普通低合金鋼O.16%<1.5%R:容器件q20M品'10普通低合金鋼02%MnMo<%16M1DR普通低合金鋼O.16%Mn:<. 5%D:低溫鋼14Crfeo普通低合金鋼O.14%Cr 0.9-1.3%Mo:« 5%OCr13絡(luò)不銹鋼<0 08%Cr: 13%lCr18Ni9Ti奧氏體不銹鋼O.1%Cr: 18%i 9%:iT<1.5%00Cr1NlO奧氏體不銹鋼<0 03%Cr :19%:N1%B組:鋼號種類含碳<

11、;%合金兀素含 M (%)符號忘義Q235-B普通碳素乙類鋼F:沸騰錦Q:鋼材屈服占 八、Q235-AR普通碳素甲類容器鋼R :容器百q16Mng普通低合金鋼O.16%Mh: <1.5%g :鍋爐鍋18Nob普通低合金鋼O.18%Nb<1.5%b :半鎮(zhèn)靜鋅18MnMObR普通低合金鋼018%MiMcNb <1.5%09 島 fnNDR普通低合金鋼0. 09%MnNi: <1. 5%R:容器鋅06MNb普通低合金鋼0. 06%Mi.Nb<!.5%2Cr13絡(luò)不銹鋼O2%Cr13%12Cr2Mol普通低合金鋼O.12%Cr: 1,5"'-'

12、2.49%MrO9"'-' 1.3%OCr1N12M02Ti奧氏體不銹鋼<0.08%Cr: 18%J :12%Md.5"-'2.49%T :<1.5%、選擇材料設(shè)備介質(zhì)設(shè)計溫 設(shè)計壓度jOC 力/孔 1Pa氨合成塔外氮、氫、少量氨三三20015I筒氯化氫吸收|氯化氫氣體，鹽酸，水臥山I0.2供選材料OCr18Ni9Ti , 20 ,Q235-A.F,18MnMNbR , I 15MnVR13MnNMoNbRQ235-A.R)lCr18 Ni9Ti , 里 鋁，硬聚氯乙烯塑 料，盼醒樹脂漆浸 潰的不透性石墨應(yīng)選材料18MiM3NbR或13M

13、iNiMoNbRQ235-A.R+ 銅襯銅 ，溶解乙:快氣瓶蒸壓釜三五0015Q235-A )OCr19NilO ) 20,18MnMoNbR高溫高壓廢|熱鍋爐的高I溫氣側(cè)殼體|內(nèi)襯轉(zhuǎn)化氣CH,cqn2,coH0,c且，Ar )I 8903. 14I 100016MnR,18MiMoNbR ,07MnCr 島 foVR18MiMoNbR ,OCr13, Q235-A.R )Cr25 Ni20 ) OCr18Ni9Ti .Cr25 Ni20Cr22Ni14N化工設(shè)備機械基礎(chǔ)習(xí)題解答第一章化工設(shè)備材料及其選擇二.名詞解釋A組：1 . 蠕變：在高溫時，在 一定的應(yīng)力下，應(yīng)變隨時間而增加的現(xiàn)象。或者金

14、屬在高溫和應(yīng)力的作用 下 逐漸產(chǎn)生塑性變形的現(xiàn)象。2 .延伸率：試件受拉力拉斷后，總伸長的長度與原始長度之比的百分率。3 .彈性模數(shù)（E）:材料在彈性范圍內(nèi)，應(yīng)力和應(yīng)變成正 比，ePa =Ee ，比例系數(shù)E為彈性模數(shù)。4 .硬度：金屬材料表面上不大的體積內(nèi)抵抗其他更硬物體壓入表面發(fā)生變形或破裂的能力。5 . 沖擊功與沖擊韌性：沖擊功是沖擊負荷使試樣破斷所做的功。沖擊韌性是材料在外加動載荷突然 襲擊時的一種及時和迅速塑性變形的能力。6 .泊桑 比叩 頭拉伸試驗 中試件單位橫 向收縮與單位縱 向伸長之 比。對于鋼材，=0. 3 07 .耐腐蝕性：金屬和合金對周圍介質(zhì)侵蝕（發(fā)生化學(xué)和電化學(xué)作用引起的

15、破壞）的抵抗能力。8 .抗氧化性：金屬和合金抵抗被氧化的能力。9 . 屈服點：金屬材料發(fā)生屈服現(xiàn)象的應(yīng)力，即開始出現(xiàn)塑性變形的應(yīng)力。它代表材料抵抗產(chǎn)生塑性 變形的能力。10 .抗拉強度:金屬材料在受力過程中,從開始加載到發(fā)生斷裂所能達到的最大應(yīng)力值。B組：1 .鎮(zhèn)靜鋼：鎮(zhèn)靜鋼在用冶煉時用強脫氧劑 Si , Al等完全脫氧脫氧，是脫氧完全的鋼。把FeO中的 氧還原出來，生成 SiOz和Al z03。鋼鍍膜上大下小，澆注后鋼液從底部向上，向中心順序地凝固。鋼鍵上部形成集中縮孔，內(nèi)部緊密堅實。2 . 沸騰鋼：沸騰鋼在冶煉時用弱脫氧劑 Mn 脫氧，是脫氧不完全的鋼。其鏈模上小下大，澆注后鋼 液 在統(tǒng)模

16、中發(fā)生自脫氧反應(yīng)，放出大量CO氣體，造成沸騰現(xiàn)象。沸騰鋼鏡中沒有縮孔，凝固收縮后氣體分散為很多形狀不同的氣泡，布滿全鍵之中，因而內(nèi)部結(jié)構(gòu)疏松。3 . 半鎮(zhèn)靜鋼：介于鎮(zhèn)靜鋼和沸騰鋼之間，鏈模也是上小下大，鋼鏈內(nèi)部結(jié)構(gòu)下半部像沸騰鋼，上半 部像鎮(zhèn)靜鋼。4 .低碳鋼：含碳量低于0.25%的碳素鋼。5 .低合金鋼：一般合金元素總含量小于 5%的合金鋼。6 .碳素鋼：這種鋼的合金元素含量低，而且這些合金元素不是為了改善鋼材性能人為加入的。7 .鑄鐵:含碳量大于 2%的鐵碳合金。8 .鐵素體：碳溶解在 a -Fe中所形成的固溶體叫鐵素體09 .奧氏體：碳溶解在V -Fe 中所形成的固溶體叫奧氏體。10 .

17、馬氏體：鋼和鐵從高溫奧氏體狀態(tài)急冷下來，得到一種碳原子在G鐵中過飽和的固溶體。C.1. 熱處理：鋼鐵在固態(tài)下通過加熱，保溫和不同的冷卻方式，以改變其組織、滿足所需要的物理，化 學(xué)與機械性能，這樣的加工工藝稱為熱處理。2. 正火：將加熱到臨界點以上的一定溫度，保溫一段時間后的工件從爐中取出置于空氣中冷卻下來，冷卻速度比退火快，因而晶粒細化。3. 退火：把工件加熱到臨界點以上的一定溫度，保溫一段時間，然后隨爐一起冷卻下來，得到接近 平衡狀態(tài)組織的熱處理方法。4. 浮火：將鋼加熱至浮火溫度（臨界點以30 50oC） 并保溫一定時間，然后再澤火劑中冷卻以得到 馬氏體組織的一種熱處理工藝。j牢火可以增加

18、工件的硬度、強度和耐磨性。5. 回火：在零件洋火后再進行一次較低溫度的加熱與冷卻處理工藝?；鼗鹂梢越档秃拖ぜ蠡?后的內(nèi)應(yīng)力，使組織趨于穩(wěn)定，并獲得技術(shù)上所要求的性能。6. 調(diào)質(zhì)：浮火力口高溫回火的操作。要求 零件 的強度、韌性、塑性等機械性能都較好時，一般采用調(diào)質(zhì)處理。7. 普通碳素鋼：這種鋼含硫磷等有害雜質(zhì)較多，要求S運0.055% , P運0.045% 。普通碳素結(jié)構(gòu)鋼的 牌號由代表鋼材屈服點的字母、屈服點數(shù)值、材料質(zhì)量等級符號、脫氧方法符號等四個部分按順序組成，例如 ：Q235 A. F o8. 優(yōu)質(zhì)碳素鋼：含硫磷等較少（含硫 S、磷P均運0.04%）,非金屬雜質(zhì)少，組織均勻，表面

19、質(zhì)量 較好。9. 不銹鋼和不銹耐酸鋼：不銹鋼是耐大 氣腐蝕的鋼：耐酸鋼是能抵抗強烈腐蝕性介質(zhì)的鋼。不銹耐 酸鋼是不銹鋼和耐酸鋼的總稱。10. 鍋爐鋼：有鍋爐鋼管和鍋爐鋼板。鍋爐鋼管主要用作鍋爐及某些換熱設(shè)備的受熱面和蒸汽管路，鍋爐鋼板則常用于鍋爐和其他壓力容器的承壓殼體。由于鍋爐鋼常處于中溫高壓狀態(tài)，而且還受沖擊、疲勞、水和蒸汽的腐蝕作用，以及各種冷熱加工，因此，對其性能要求也較高。D.1 . 容器鋼：化工生產(chǎn)所用容器與設(shè)備的操作條件較復(fù)雜，制造技術(shù)要求比較嚴格，對壓力容器用鋼 板有比較嚴格的要求。2 .耐熱鋼：能耐高溫的鋼，抗氧化性能強且強度大。3 .低溫用鋼：由于普通碳鋼在低溫下(-200

20、C以下)會變脆，沖擊韌性會顯著下降。因此用作低溫場合的鋼要求具有良好的韌性(包括低溫韌性)，良好的加工工藝性和可焊性的鋼。4 . 腐蝕速度：評定金屬的腐蝕有兩種方法。(3) 根據(jù)重 量評定金屬的腐蝕的速度。它是通過實驗的方法測出金屬試件在單位表面積、單位時間腐蝕引起的重量變化。即 ：K=P(? PI1. (g/m 2 7 h)F .tK：腐蝕速度，g/cm2 , h;po ：腐蝕前試件的重亙，g;PI ：腐蝕后試件的重量，g;F： 試件與腐蝕介質(zhì)接觸的面積，M2;t ：腐蝕作用的時間，h;(4)根據(jù)金屬的腐蝕深度評定金屬的腐蝕速度。根據(jù)重量變化表示腐蝕速度時，沒有考慮金屬的相對密度，因此當(dāng)重量

21、損失相同時，相對密度不同的金屬其截面的尺寸的減少則不同。為了表示腐蝕前后尺寸的變化，常用金屬厚度減少量，即腐蝕深度來表示腐蝕速度。即：=K4 x 365K- 8.76(mm/a)1000P p式中：k a ：用每年金屬厚度的減少 量表示的腐蝕速度， mm/a;3p：金屬的相對密度，g/cm 05 . 化學(xué)腐蝕：金屬遇到干燥的氣體和非電解質(zhì)溶液發(fā)生化學(xué)作用引起的腐蝕?；瘜W(xué)腐蝕在金屬表面上，腐蝕過程沒有電流產(chǎn)生。6 . 電化學(xué)腐蝕：金屬與電解質(zhì)溶液間 產(chǎn)生電化學(xué)作用而引起的破壞，其特點是在腐蝕過程中有電流 產(chǎn)生。7 .氫腐蝕：氫氣在高溫高壓下對普通碳鋼及低合金鋼產(chǎn)生腐蝕，使材料的機械強度和塑性顯著

22、下降， 甚至破壞的現(xiàn)象。8 .晶間腐蝕：一種局部的，選擇性的破壞。9 .應(yīng)力腐蝕：金屬在腐蝕性介質(zhì)和拉應(yīng)力的共同作用下產(chǎn)生的一種破壞形式。10 .陰極保護：把盛有電解質(zhì)的金屬設(shè)備和直流電源負極相連，電源正極和一輔助陽極相連。當(dāng)電路接通后，電源便給金屬設(shè)備以陰極電流，使金屬的電極電位向負向移動，當(dāng)電位降至陽極起始電位時，金屬設(shè)備的腐蝕即停止。二.指出下列鋼材的種類、含碳量及合金元素含量A組牌號種類含碳量%合金兀素含里()符號意義Q235-A.F普通碳素甲類鋼F：沸騰有Q：鋼材屈服JqQ235-A普通碳素甲類鋼A：甲類鋼20g優(yōu)質(zhì)碳款吉構(gòu)鋼02%g：鍋爐鋼16MnR普通低合金鋼0.16%<1

23、.5%R：容器鋅20MnMo普通低合金鋼0.2%MnMo<1.5%16MnDR普通低合金鋼O. 1佻Mn:<1.5%D:低溫鋼14CrlMo普通低合金鋼O. 14%Cr:O91.3%Mo:« 5%OCr13銘不銹鋼<0.08%Cr:13%lCr18Ni9Ti奧氏體不銹鋼O.1%Cr:18%:Ni:9%:Ti:<1.5%00Cr19NilO奧氏體不銹鋼<0.03%Cr:19%H:1C%B組:鋼號種類含碳量%合金元素含量（）符號意義Q235-B普通碳素乙類鋼F:沸騰鋼Q:鋼材屈服點Q235-AR普通碳素甲類容器鋼R :容器專16Mng普通低合金鋼O.1 6%

24、Mn:<1.5%g :鍋爐鋼18Nbb普通低合金鋼O.1%Nb:<1.5%b:半鎮(zhèn)靜鋅18MnMoNbR普通低合金鋼O.18%Mn.M(Nb:<1.5%09島1nNDR普通低合金鋼0.09%MnNi:<1.5%R:容器鋼06MnNb普通低合金鋼0.06%MnNb:<1.5%2Cr13銘不銹鋼0.2%Cr: 13%12Cr2Mol普通低合金鋼O.12%Cr:1. 5_249%:Mo:0.9.1.3%OCr18Ni12Mo2Ti奧氏體不銹鋼<008%Cr: 18%si :12%Mo1. 5 _ 2.49%:T :<1.5%C組:鋼號種類含碳置。合金元素二量

25、 （%）符號意義Q235-C普通碳素特類鋼Q:鋼材屈服點15MnNbR普通低合金容器鋼O.15%Mn.Nb:<1.5%R:容器鋼06AICu普通低合金鋼O.06%A. Cu:<1.5%Cr22Ni14N奧氏體鋼O.10%Cr:22%:Ni:14%<1.5%Cr25Ni20奧氏體鋼O.10%Cr:25%Ni :20%OCr17Ti奧氏體不銹鋼<0.08%Cr 17%Ti:<1.5%40島1n2A普通低合金鋼0.40%Mnl 5 .一2.49%A :局級優(yōu)質(zhì)鋼15g優(yōu)質(zhì)碳和吉構(gòu)鋼O.15%g :鍋爐鋼20R優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼O20%R:容器鋼、選擇材料設(shè)備介質(zhì)設(shè)計淚度/O

26、C設(shè)計壓 力/孔 1Pa供選材料應(yīng)選材料氨合成塔外 筒氮、氫、少量氨三也015OCr18Ni9T i 20 Q235-A.F , 18MlMDNbR 15MnVR 13MnNMoNbR18MnMoNbR或13MnNMoNbR氯化氫吸收氯化氫氣體，甜酸，水 80 1200.2塔一Q235-A.R,lCr18Ni9Ti , 同, 鋁，硬聚氯乙烯塑 料，盼醒樹脂漆浸 潰的不透性石愚Q235-A.R+ 銅襯里溶解乙快氣瓶蒸壓釜高溫高壓廢| 熱鍋爐的高I 溫氣側(cè)殼體|內(nèi)襯轉(zhuǎn)化氣(H2 cs Nb COH0C且，Ar)運20015Q235-A ,OCr19Nil0 , 20 ,16MnR181vhMoNb

27、R ,07MnCrMoVR18MnMoNbRI 8903.14 I18MhM)NbRCr25Ni20I 1000OCr13, Q235-A.R )Cr25Ni20 )OCr18Ni9TiCr22Ni14N四、判斷題1 .對于均勻腐蝕、氫腐蝕和晶問腐蝕，采取增加腐蝕裕量的方法，都能有效地解決設(shè)備在使用壽命內(nèi)的腐蝕問題。 （X）2 .材料的屈強比 （。SI bb）越高，越有利于充分發(fā)揮材料的潛力，因此，應(yīng)極力追求高的屈強比。（X）3.材料的沖 擊韌度ak高,則其塑性指標(biāo) 8 5也高；反之，當(dāng)材料的 8 5高，則ak也一定高。（X）4 .只要設(shè)備的使用溫度在0 350 0C范圍內(nèi)，設(shè)計壓力運 1.

28、6MPa,且容器厚度運20mm,不論處理何種介質(zhì)，均可采用Q235- B鋼板制造。（X）5 .彈性模量E和泊桑比以是材料的重要力學(xué)性能，一般鋼材的E和"都不隨溫度的變化而變化，所以都可以取為定值。（X）6 .蠕變強度表示材料在高溫下抵抗產(chǎn)生緩慢塑性變形的能力;持久強度表示材料在高溫下抵抗斷裂 的能力；而沖擊韌性則表示材料在外加載荷 突然襲擊時及時和迅速塑性變形的能力 。（） 五、題1 .對于鐵碳合金，其屈服點隨著溫度的升高而（降低），彈性模 量E隨著溫度的升高而 （降低）。2 . S 、小 是金屬材料的（塑性）指標(biāo)；o b、b s是金屬材料的（強度）指標(biāo)；Ak是金屬材料的（沖擊韌性）

29、指標(biāo)。3 .對鋼材，其泊桑比口 = （0 .3） o4 .氫腐蝕屬于化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕中的（化學(xué)）腐蝕，而晶問腐蝕與應(yīng)力腐蝕屬于（電化學(xué)）腐蝕。5 .奧氏體不銹鋼發(fā)生晶間腐蝕的溫度范圍是（450）（850） 0C,防止晶間腐蝕的方法一是減少奧氏體不銹鋼中的含（碳）量，二是 在奧 氏體不銹鋼中加入（Ti） 和（Nb）元素。6 .應(yīng)力腐蝕只有在（拉）應(yīng)力狀態(tài)下才能發(fā)生，在 （壓應(yīng)力）和（剪切）應(yīng)力狀態(tài)下則不會發(fā)生應(yīng)力腐蝕?；ぴO(shè)備機械基礎(chǔ)習(xí)題解答第二章容器設(shè)計的基本知識二、指出下列壓力容器溫度 與壓力分級范圍溫度分級溫度范圍COC）壓力分級壓力范圍（Mpa）常溫容器200C -200 0 C低壓

30、容器0.1 運 P<1.6中溫容器壁溫在常溫和高溫之間中壓容器1.6 運 P<10局溫容器壁溫達到材料蠕變溫度向壓容器10 運 P<100低溫容器壁溫低于200 C超高壓容器P 二 A00淺冷容器壁溫在 200 C至 400 C之間真空容器器外個大氣壓，內(nèi) 部為真空或低于常壓深冷容器壁溫低于 400 C、指出下列容器屬于一、二、三類容器的哪一類A組：序號容器（設(shè)備）及條件類別4 1500 ,設(shè)計壓力為10Mpa的管殼式余熱鍋爐一2設(shè)計壓力為0.6MPa ,容積為1曠的氯化氫氣體貯罐一34 200 0,容積為20曠的液氮貯罐一4壓力為10Mpa,容積為800立升的乙烯 貯罐一5

31、設(shè)計壓力為2.5Mpa的糖玻璃容器一B組：序號容器（設(shè)備）及條件米別二7'?_壓力為4Mpa的毒性程度為極度危害介質(zhì)的容器一2（1）800 ,設(shè)計壓力為0.6Mpa ,介質(zhì)為非易燃和無毒的管殼式余熱鍋3用抗拉強度規(guī)定值下限為bb =620Mpa材料制造的容器一4工作壓力為23.5Mpa的尿素合成塔一5汽車罐車和鐵路罐車一1、鋼板卷制的筒體和成 型封頭的公稱 直徑是指它們的（內(nèi)）徑2、腕鋼管做筒體時，其公稱 直徑是指它們的（外）徑。3、查手冊找出下列 無封鋼管 的公稱直徑 DN是多少毫米？規(guī)格()14X3(j)25X3(j)45 X 3.5(j)57 X 3.5(j)108X4DN Cm

32、m)102040501004、壓力容器法蘭標(biāo)準(zhǔn)中公稱壓力 PNpwPNCMpa) 0.250.601.01.62.54.06.45、管法蘭標(biāo)準(zhǔn)中公稱壓力 PN有哪些等級？PNCMpa)0.10.250.400.601.01.62.54.06.目前我國納入安全技術(shù)監(jiān)察范圍的壓力容器須同時具備的三個條件是（最高工作壓力二三O. IMPa；內(nèi)直徑 Di二三150mm且容W二三0.025的介質(zhì)為氣體、液化氣或最高工作溫度高于 標(biāo)準(zhǔn)沸點的液體。）7 .我國現(xiàn) 有與壓力容器 相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)定有近（300）個?；ぴO(shè)備機械基礎(chǔ)習(xí)題解答第三篇：典型化工設(shè)備的機械設(shè)計 第七章管殼式換熱器的機械設(shè)計，、思考題,結(jié)

33、構(gòu)可靠，節(jié)省材料：成本低；制造、安裝、1,衡量換熱器好壞的標(biāo)準(zhǔn)大致有哪些？答：傳熱效率高，流體阻力小，強度足夠檢修方便。2.列管式換熱器主要有哪幾種？各有何優(yōu)缺點?答：如下表1所示：列管式換熱器種類管外清洗困難固定管板式結(jié)構(gòu)較簡單，造價較低，相對其 它列管式換熱器其管板最薄。浮頭式填料函式一端管板固定，另一端管板可在 殼體內(nèi)移動 ；管殼間不產(chǎn)生溫差 應(yīng)力;管束可抽出，便于清洗。管束一端可自由膨脹；造價比浮 頭式低；檢修、清洗容易 ：填函 處泄漏能及時發(fā)現(xiàn)。管殼間有溫差應(yīng)力存在 ；當(dāng)兩種介質(zhì)溫差較大時必須設(shè) 置膨脹節(jié)。結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，金屬 耗量較大；浮頭處發(fā)生內(nèi)漏時不 便檢查；管束與管體間隙較大，

34、影響傳熱。 殼程內(nèi)介質(zhì)有外漏的 可能；殼程中不宜處理易揮發(fā)、易易爆、有毒的介質(zhì)。U型管式只有一個管板：管程至少為兩程： 管束可以抽出清洗：管子可自由 膨脹。管內(nèi)不便清洗；管板上布管少， 結(jié)構(gòu)不緊湊， 管外介質(zhì)易短路 ， 影響傳熱效果：內(nèi)層管子損壞后不 易更換。3,列管式換熱器機械設(shè)計包括哪些 內(nèi)容？答：殼體直徑的決定和殼體壁厚的計算：換熱器封頭選擇，壓力容器法蘭選擇 ：管板尺寸確定：管子拉脫力的計算：折流板的選擇與計算：溫差應(yīng)力計算。此外還應(yīng)考慮接管、接T法蘭選擇及開孔補強等4.我國常用于列管式換熱器的無縫鋼管規(guī)格有哪些?通常規(guī)定換熱管的長度有哪些答：我國管殼式換熱器常用無縫鋼管規(guī)格（外徑x壁

35、厚），如下表 2所示。換熱管長度規(guī)定為 1500m2000m2500mr3000ml4®0mrn5000m 6000m7500mm000mr12000mm換熱器的換熱管長度與公稱直徑之比，一般在4 25之間，常用的為610o立式換熱器，其比值多為4 6。表 2換熱管規(guī)格(mm)碳鋼低合金鋼rt19X 2rt 25 X 2.5rt 32 X 3rt 38 X 3不銹鋼rt19X 2rt 25 X 2rt 32 X 2. 5rt 38 X 2.55.換熱管在管板上有哪幾種固定方式？各適用范圍如何？答：固定方式有 三種：脹接、焊接、脹焊結(jié)合。脹接：一般用在換熱管為碳素鋼，管板為碳素鋼或低合

36、金鋼，設(shè)計壓力不超過4. OMPa設(shè)計溫度在50C 以下，且無特殊要求的場合。焊接：一般用在溫度壓強都較高的情況下，并且對管板孔加工要求不高時。脹焊結(jié)合：適用于高溫高壓下，連接接頭在反復(fù)的熱沖擊、熱變形、熱腐蝕及介質(zhì)壓力作用，工作環(huán)境極其苛刻，容易發(fā)生破壞，無法克服焊接的"間隙腐蝕"和“應(yīng)力腐蝕”的情況下。6. 換熱管脹接于管板上時應(yīng)注意什么？脹接長度如何確定？答：采用脹接時，管板硬度應(yīng)比管端硬度高，以保證脹接質(zhì)量。這樣可避免在脹接時管板產(chǎn)生塑性變形，影響脹接的緊密性。如達不到這個要求時，可將管端進行退火處理，降低硬度后再進行脹接。另外，對于管板及換熱器材料的線膨脹系數(shù)和操

37、作溫度與室溫的溫差D_t ,必須符合表3的規(guī)定。表 3線膨脹系數(shù)和溫度10%<Aa / a< 30%D_t<30%E Aa / a <50%D_t£Aa / a> 50%D_t<72C0C表中：a =1/2 (al+ a2) , a 1, a2分別為管板與換熱管材料的線膨脹系數(shù)，o l / C。 Aa =1 a 1- a 2 I l / C 0 0D_t等于操作溫度減去室溫(2 0C)。7. 換熱管與管板的焊接連接法有何優(yōu)缺點？焊接接頭的形式有哪些？答：焊接連接比脹接連接有更大的優(yōu)越性：在高溫高壓條件下，焊接連接能保持連接的緊密性：管板孔加工要求低

38、，可節(jié)省孔的加工工時;焊接工藝比脹接工藝簡單：在壓力不太高時可使用較薄的管板。 焊接連接的缺點是：由于在焊接接頭處產(chǎn)生的熱應(yīng)力可能造成應(yīng)力腐蝕和破裂；同時管子與管板間存在間隙，這些間隙內(nèi)的流體不流動，很容易造成"間隙腐蝕"O焊接接頭的形式有：管板孔上不開坡口 ；管板孔端開 600坡口； 管子頭部 不突出管板： 孔四周開溝槽。8. 換熱管采用脹焊結(jié)合方法固定于管板上有何優(yōu)點？主要方法有哪些？答：脹焊結(jié)合方法的優(yōu)點：由于焊接連接產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕及間隙腐蝕，尤其在高溫高壓下， 連接接頭在反復(fù)的熱沖擊、熱變形、熱腐蝕及介質(zhì)壓力作用下，工作環(huán)境極其苛刻，容易發(fā)生破壞，無論采用脹接或焊接均

39、難以滿足要求。而脹焊結(jié)合法能提高連接處的抗疲勞性能，消除應(yīng)力腐蝕和間隙腐蝕，提高使用壽命。主要方法有：先強度焊后貼脹、先強度焊后強度脹、先強度脹后密封焊等多種。 9.管子在管板上排列的標(biāo)準(zhǔn)形式有哪些？各適用于什么場合？答：排列的標(biāo)準(zhǔn)形式有：正三角形和轉(zhuǎn)角正 三角形排列，適用于殼程介質(zhì)污垢少，且不需要進行機械清洗的場合。 正方形和轉(zhuǎn)角正方形排列，一般可用于管束可抽出清洗管間的 場合。10 . <<鋼制管殼式換熱器設(shè)計規(guī)定中換熱器管板設(shè)計方法的基本思想是什么？答：其基本思想是：將管束當(dāng)作彈性支承，而管板則作為放置于這一彈性基礎(chǔ)上的圓平板，然后根據(jù)載荷大小、管束的剛度及周邊支撐情況來確定

40、管板的彎曲應(yīng)力。由于它比較全面地考慮了管束的支承和溫差的影響，因而計算比較精確。但計算公式較多，計算過程也較繁雜。但應(yīng)用計算機進行設(shè)計計算，是一種有效的設(shè)計方法。11 .換熱管分程原因是什么 ？ 一般有幾種分程 方法？應(yīng)滿足什么條件？其相應(yīng)兩側(cè)的管箱隔板 形式如何？答：分程原因：當(dāng)換熱器所需的換熱面積較大，而管子做得太長時，就得增大殼體直徑，排列較多的管子。此時為了增加管程流速，提高傳熱效果，須將管束分程，使流體依 次流過各程管子。分程方法：為了把換熱器做成多管程，可在流道室（管箱）中安裝與管子中心線相平 行的分程隔板。管程數(shù)一般有1,2, 4, 6, 8, 10, 12等七種。滿足條件:各程

41、換熱管數(shù)應(yīng)大致相等：相鄰程問平均壁溫 差一般不應(yīng)超過 28 0C;各程間的密封長度應(yīng)最短；分程隔板的形式應(yīng)簡單。 管箱隔板形式有：單層和雙層兩種。12 .折流板的作用如何？常用有哪些形式？如何定位？答：在對流傳熱的換熱器中，為了提高殼程內(nèi)流體的流速和加強端流強度，以提高傳熱效率，在殼程內(nèi)裝置折流板。折流板還起支撐換熱管的作用。常用形式有：弓形、圓盤一圓環(huán)形和帶扇形切口三種。折流板的固定是通過拉桿和 定距管來實現(xiàn)的。拉桿是 一根兩端皆有螺紋的長桿，一端擰入管板，折流板就穿在拉桿上，各板之間則以套在拉桿上的定距管來保持板間距離。最后一塊折流板可用螺母擰在拉桿上予以緊固。13 .固定管板式換熱器中溫

42、差應(yīng)力是如何產(chǎn)生的 ？有哪些補償溫 差應(yīng)力的措施？答：當(dāng)操作時，殼體和管子溫度都升高，若管壁溫度高于殼壁溫度，則管子自由伸長量比 殼體自由伸長量大，但由于管子與殼體是剛性連接，所以管子和殼體的實際伸長量必須相等，因此就出現(xiàn)殼體被拉伸，產(chǎn)生拉應(yīng)力；管子被壓縮，產(chǎn)生壓應(yīng)力。此拉、壓 應(yīng)力就是溫差應(yīng)力，也稱熱應(yīng)力。 補償溫差應(yīng)力的措施有：解決殼體與 管束膨 脹的不一致11金；或是消除殼體與管子間剛 性約束，使殼體和 管子都自由膨脹和收縮。 減少殼體與管束間的溫度差；裝設(shè)僥性構(gòu)件； 使殼體和管束自由熱膨脹 ： 雙套管溫度補償。 14.何謂管子拉脫力？如何定義？產(chǎn)生原因是 什么？答：換熱器在操作中，承受

43、流體壓力和管殼壁的溫度應(yīng)力的聯(lián)合作用，這兩個力在管子與管板的連接接頭處 產(chǎn)生了 一個拉脫力，使管子與管板有脫離的傾向。 拉脫力的定義：管子每平方米脹接周邊上所受到的力，單位為帕。 15.殼程接 管擋板的作用是什么 ？主要有哪些結(jié)構(gòu)形式？答：在換熱器進口處設(shè)置擋板 （常稱為導(dǎo)流筒），它可使加熱蒸汽或流體導(dǎo)致靠近管板處才 進入管束間，更充分的利用換熱面積，目前常用這種結(jié)構(gòu)來提高換熱器的換熱能力 O、試驗算固定管板式換熱器的拉脫力at=已知條件如下： 項上操作壓力MPa操作溫度。C材質(zhì)線膨 脹系數(shù)1/C彈 性模數(shù)MPa許用 應(yīng)力MPa尺寸m管子根數(shù)排列方式管間距mm管子與管板連接結(jié)構(gòu)脹接長度 m許用

44、拉脫力MPa管子1.02001011.8X10-60.21X10113<t 25淪 5X2000562正三角形a 二 32 開槽脹接l730qJ=4解：在操作壓力下，每平方米脹接周邊產(chǎn)生的力qp:q=ZZP 1rd1殼體其中:f 0.866。 d41.0 x 396p25x30x3.140.866 322=0.168(M )0.610016MnR11.8X1060.21X10173<t 1000】252 396(mm)4在溫差應(yīng)力作用下，管子每平方米脹接周邊所產(chǎn)生的力qt(T Z -GZb y4d ol22(d ° d i )4d °l其中:a E(tt t s

45、 ) a1+二 LAs口 E(tt -t s)1L8 1021(200 100)L號(d；-I25；。)x562d )n1+ 4-4x1008x8:rD 中 Sn5036()50.36 (25202)qt =4 x 25 x 303.777(")又qp與qt作用方向相同，則:q = qp + qt = 0.168 + 3,777 = 3.945 (MPa)丫 q<q，故管子拉脫力在許用范圍內(nèi)。8 .我國現(xiàn)行的關(guān)于壓力容器具有強制性的、法規(guī)性的規(guī)定主要有（特種設(shè)備安全監(jiān)察條例、壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程、鋼制壓力容器）三個。9 . GB150-1998鋼制壓力容器是我國壓力容器標(biāo)準(zhǔn)

46、體系中的（核心）標(biāo)準(zhǔn)。10 .容器機械設(shè)計的基本要求主要有（強度、剛度、穩(wěn)定性、耐久性、密封性、節(jié)省材料和便于制造、方便操作和便于運輸、技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)合理）等八條。化工設(shè)備機械基礎(chǔ)習(xí)題解答第三章內(nèi)壓薄壁容器的應(yīng)力分析一、名詞解釋A組：1 .薄壁容器：容器的壁厚與其最大截面圓的內(nèi)徑之比小于O. 1的容器。2 .回轉(zhuǎn)殼體：殼體的中間面是直線或平面曲線繞其同平面內(nèi)的固定軸線旋轉(zhuǎn)360 o而成的殼體。3 .經(jīng)線：若通過回轉(zhuǎn)軸作一縱截面與殼體曲面相交所得的交線。4 .薄膜理論：薄膜應(yīng)力是只有拉壓正應(yīng)力沒有彎曲正應(yīng)力的一種兩向應(yīng)力狀態(tài)，也稱為無力矩理論。5 .第一曲率半徑：中間面上任一點 M 處經(jīng)線的曲率半

47、徑。6 .小位移假設(shè)：殼體受力以后，各點位移都遠小于壁厚。7 .區(qū)域平衡方程式：計算回轉(zhuǎn)殼體在任意緯線上徑向應(yīng)力的公式。8 .邊緣應(yīng)力：內(nèi)壓圓筒 壁上的彎曲應(yīng)力及連接邊緣區(qū)的變形與應(yīng)力。9 .邊緣應(yīng)力的自限d性：當(dāng)邊緣處的局部材料發(fā)生屈服進入塑性變形階段時，彈性約束開始緩解，原來不同的薄膜變形便趨于協(xié)調(diào)，邊緣應(yīng)力就自動限制。二、判斷題（對者畫，j,錯著畫X）A組：1 .下列直立薄壁容器，受均勻氣體內(nèi)壓力作用，哪些能用薄膜理論求解壁內(nèi)應(yīng)力？哪些不能？橫截面為正六角形的柱殼。（X）橫截面為圓的軸對稱柱殼。（，J）橫截面為橢圓的柱殼。（X）（4）橫截面為圓的橢球殼。（，J）橫截面為半圓的柱殼。（X）

48、（6） 橫截面為圓的錐形殼。（，J）2 .在承受內(nèi)壓的圓筒形容器上開橢圓孔，應(yīng)使橢圓的長軸與簡體軸線平行。（X）3 .薄壁回轉(zhuǎn)殼體中任 一點，只要該點的兩個曲率半徑RI =R2 ,則該點的兩向應(yīng)力機 二00, J）4 .因為內(nèi)壓薄壁圓筒的兩向應(yīng)力與壁厚成反比，當(dāng)材質(zhì)與介質(zhì)壓力一定時，則壁厚大的容器， 壁內(nèi)的應(yīng)力總是小于壁厚小的容器。（X）5 .按無力矩理論求得的應(yīng)力稱為薄膜應(yīng)力，薄膜應(yīng)力是沿壁厚均勻分布的。（，J）B組：6 .臥式圓筒形容器，其內(nèi)介質(zhì)壓力，只充滿液體，因為圓筒內(nèi)液體靜載荷不是沿軸線對稱分布的，所以不能用薄膜理論應(yīng)力公式求解。（，J7 .由于圓錐形容器錐頂部分應(yīng)力最小，所以開空宜

49、在錐頂部分。（，J）8 .凡薄壁殼體，只要其幾何形狀和所受載荷對稱于旋轉(zhuǎn)軸，則殼體上任何一點用薄膜理論應(yīng)力公式求解的應(yīng)力都是真實的(x)圖 3-29圖 3- 30圖 3-319 .橢球殼的長，短軸之比a/b越小，其形狀越接近球殼，其應(yīng)力分布也就越趨于均勻。(-j )10 因為從受力分析角度來說，半球形封頭最好，所以不論在任何情況下，都必須首先考慮采用半球形封頭。(x)三、指 出和計算下列回轉(zhuǎn)殼體 上諸點的第一和第二曲率半徑A組：D rfCDMM1、城克上任一點Rl=R 2 =R2、圓錐殼上之M點Rl= 8 R Dm 2 2cos a3、碟形殼上之連接點 A與BA點： 在球殼上：A( f C):

50、 R二R2二R在弧面上：A( f B): Rl 二 rl' R2 二 RB 點： 在弧面上：B( A):二 rl'R2 二 rR在圓柱殼上：B(f B) : Rl二"， R2二rB組:f 干一圖 3- 33圖 3- 32圓柱殼上任一點ri 二汽 R2=22.圓錐殼與柱殼的連接點A 及錐頂點B RA( B)： Rl =Q ,R2=(OStB(一柱)：Rl =0° ,R2 二 RB: R 1 =x,R2= 0四、計算下列各種承受 氣體均勻內(nèi)壓作用的薄壁回轉(zhuǎn)殼體上諸點的 薄膜應(yīng)力am和b 8A組:圖 3343-35圖 3-36球殼上任一點，己知:p=2Mpa , D=1008mm S =8mm)L 1008Rl =R2 =言=一一 =504mm2 1008