化工設(shè)備材料及其選擇習(xí)題解答

1、1 .蠕變：在高溫時(shí)，在一定的應(yīng)力下，應(yīng)變隨時(shí)間而增加的現(xiàn)象?；蛘呓饘僭诟邷睾蛻?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(zhǎng)的長(zhǎng)度與原始長(zhǎng)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（t=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(fù)荷使試樣破斷所做的功。沖擊韌性是材料在外加動(dòng)載荷突然襲擊時(shí)的一種及時(shí)和迅速塑性變形的能力。6 .泊桑比（R）:拉伸試驗(yàn)中試件單位橫向收縮與單位縱向伸長(zhǎng)之比。對(duì)于鋼材，（1=0.3o7 .耐腐蝕

2、性：金屬和合金對(duì)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）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(diǎn)：金屬材料發(fā)生屈服現(xiàn)象的應(yīng)力，即開(kāi)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(qiáng)度：金屬材料在受力過(guò)程中，從開(kāi)始加載到發(fā)生斷裂所能達(dá)到的最大應(yīng)力值。1 .鎮(zhèn)靜鋼：鎮(zhèn)靜鋼在用冶煉時(shí)用強(qiáng)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(lái)，生成SiO2和ALQ。鋼錠膜上大下小，澆注后鋼液從底部向上，向中心順序地凝固。鋼錠上部形成集中縮孔，內(nèi)部緊密堅(jiān)實(shí)。2 .沸騰鋼：沸騰鋼在冶煉時(shí)用弱脫氧劑Mn脫氧，是脫氧不完全的鋼。其錠模上小下

3、大，澆注后鋼液在錠模中發(fā)生自脫氧反應(yīng)，放出大量CO氣體，造成沸騰現(xiàn)象。沸騰鋼錠中沒(méi)有縮孔，凝固收縮后氣體分散為很多形狀不同的氣泡，布滿全錠之中，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，錠模也是上小下大，鋼錠內(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。9 .奧氏體：碳溶解在丫-Fe中所形成的固溶體叫奧氏體。10

4、 .馬氏體：鋼和鐵從高溫奧氏體狀態(tài)急冷下來(lái)，得到一種碳原子在a鐵中過(guò)飽和的固溶體。1 .熱處理：鋼鐵在固態(tài)下通過(guò)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(jī)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(diǎn)以上的一定溫度，保溫一段時(shí)間后的工件從爐中取出置于空氣中冷卻下來(lái)，冷卻速度比退火快，因而晶粒細(xì)化。3 .退火：把工件加熱到臨界點(diǎn)以上的一定溫度，保溫一段時(shí)間，然后隨爐一起冷卻下來(lái)，得到接近平衡狀態(tài)組織的熱處理方法。4 .淬火：將鋼加熱至淬火溫度（臨界點(diǎn)以3050oQ并保溫一定時(shí)間，然后再淬火劑中冷卻以得到馬氏體組織的一種熱處理工藝。淬火可以增加工件的硬度、強(qiáng)

5、度和耐磨性。5 .回火：在零件淬火后再進(jìn)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慊鸷蟮膬?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)：淬火加高溫回火的操作。要求零件的強(qiáng)度、韌性、塑性等機(jī)械性能都較好時(shí)，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SV0.055%,PV0.045%。普通碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)由代表鋼材屈服點(diǎn)的字母、屈服點(diǎn)數(shù)值、材料質(zhì)量等級(jí)符號(hào)、脫氧方法符號(hào)等四個(gè)部分按順序組成，例如：Q235A-Fo8 .優(yōu)質(zhì)碳素鋼：含硫，磷等較少（含硫S、磷P均V0.04%）,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：

6、不銹鋼是耐大氣腐蝕的鋼；耐酸鋼是能抵抗強(qiáng)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(duì)其性能要求也較高。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(yán)格，對(duì)壓力容器用鋼板有比較嚴(yán)格的要求。2 .耐熱鋼：能耐高溫的鋼，抗氧化性能強(qiáng)且強(qiáng)度大。3 .低溫用鋼：由于普通碳鋼在低溫下（-20C以下）會(huì)變脆，沖擊韌性會(huì)顯著下降。因此用作低溫場(chǎng)合

7、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(píng)定金屬的腐蝕有兩種方法。（1） 根據(jù)重量評(píng)定金屬的腐蝕的速度。它是通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方法測(cè)出金屬試件在單位表面積、單位時(shí)間腐蝕引起的重量變化。即：K=P。一R（g/m2h）K：腐蝕速度，g/cm2h；p。：腐蝕前試件的重量，g；pn腐蝕后試件的重量，g；F：試件一Ft與腐蝕介質(zhì)接觸的面積，m；t：腐蝕作用的時(shí)間，h；（2） 根據(jù)金屬的腐蝕深度評(píng)定金屬的腐蝕速度。根據(jù)重量變化表示腐蝕速度時(shí)，沒(méi)有考慮金屬的相對(duì)密度，因此當(dāng)重量損失相同時(shí)，相對(duì)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

8、度減少量，即腐蝕深度來(lái)表示腐蝕速度。即：»24X365K”K（mm/a）K二二8.76a1000pP式中：K1:用每年金屬厚度的減少量表示的腐蝕速度，mm/aP:金屬的相對(duì)密度，g/cm3。5 .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。化學(xué)腐蝕在金屬表面上，腐蝕過(guò)程沒(méi)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(diǎn)是在腐蝕過(guò)程中有電流產(chǎn)生。7 .氫腐蝕：氫氣在高溫高壓下對(duì)普通碳鋼及低合金鋼產(chǎn)生腐蝕，使材料的機(jī)械強(qiáng)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)

9、力的共同作用下產(chǎn)生的一種破壞形式。10 .陰極保護(hù)：把盛有電解質(zhì)的金屬設(shè)備和直流電源負(fù)極相連，電源正極和一輔助陽(yáng)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(fù)向移動(dòng)，當(dāng)電位降至陽(yáng)極起始電位時(shí)，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組鋼號(hào)種類含碳量合金元素含量（%符號(hào)意義Q235-AF普通碳素甲類鋼一一F:沸騰鋼Q:鋼材屈服點(diǎn)Q235-A普通碳素甲類鋼一一A:甲類鋼20g優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼0.2%一g:鍋爐鋼16MnR普通低合金鋼0.16%<1.5%R:容器鋼20MnMo普通低合金鋼0.2%MnMo<1.5%一16MnDR普通低合金鋼0

10、.16%Mn:<1.5%D:低溫鋼14Cr1Mo普通低合金鋼0.14%Cr:0.9-1.3%;Mo:<1.5%一0Cr13銘不銹鋼<0.08%Cr:13%一1Cr18Ni9Ti奧氏體不銹鋼0.1%Cr:18%;Ni:9%;Ti:<1.5%一00Cr19Ni10奧氏體不銹鋼<0.03%Cr:19%;Ni:10%一B組:鋼號(hào)種類含碳量%合金元素含量（%符號(hào)意義Q235-B普通碳素乙類鋼一一F:沸騰鋼Q:鋼材屈服點(diǎn)Q235-AR普通碳素甲類容器鋼一一R:容器鋼16Mng普通低合金鋼0.16%Mn:<1.5%g:鍋爐鋼18Nbb普通低合金鋼0.18%Nb:<1

11、.5%b:半鎮(zhèn)靜鋼18MnMoNbR普通低合金鋼0.18%Mn.Mo.Nb:<1.5%一09MnNiDR普通低合金鋼0.09%Mn.Ni:<1.5%R:容器鋼06MnNb普通低合金鋼0.06%Mn.Nb:<!.5%一2Cr13銘不銹鋼0.2%Cr13%一12Cr2Mo1普通低合金鋼0.12%Cr:1.52.49%;Mo:0.91.3%一0Cr18Ni12Mo2Ti奧氏體不銹鋼<0.08%Cr:18%;Ni:12%;Mo:1.52.49%;Ti:<1.5%一三、選擇材料設(shè)備介質(zhì)設(shè)計(jì)溫度/C設(shè)計(jì)壓力/MPa供選材料應(yīng)選材料氨合成塔外筒氮、氫、少量氨<200150

12、Cr18Ni9Ti,20,Q235-AF,18MnMoNbR,15MnVR,13MnNiMoNbR18MnMoNbR或13MnNiMoNbR氯化氫吸收塔氯化氫氣體，鹽酸，水801200.2Q235-AR,1Cr18Ni9Ti,銅，鋁，硬聚氯乙烯塑料，酚醛樹(shù)脂漆浸漬的不透性石墨Q235-AR+銅襯里溶解乙快氣瓶蒸壓釜水蒸汽<20015Q235-A,0Cr19Ni10,20,16MnR,18MnMoNbR,18MnMoNbR07MnCrMoVR高溫高壓廢熱鍋爐的高溫氣側(cè)殼體內(nèi)襯轉(zhuǎn)化氣(H2,CO2,N2,CO,H2O,CH4,Ar)89010003.1418MnMoNbR,0Cr13,Q23

13、5-AR,Cr25Ni20,0Cr18Ni9Ti,Cr22Ni14NCr25Ni20溫度分級(jí)溫度范圍（oC）壓力分級(jí)壓力范圍（Mpa）售溫容器|20oC200oC低壓容器0.1wP<1.6中溫容器壁溫在常溫和高溫之間中壓容器1.6WP<10高溫容器P壁溫達(dá)到材料蠕變溫度高壓容器10WPV100低溫容器壁溫彳氐于一20oC超高壓容器P>100淺冷容器壁溫在20oC至40oC之間真空容器器外一個(gè)大氣壓，內(nèi)T部為真空或彳氐于常壓深冷容器壁溫彳氐于40oC一一序號(hào)容器（設(shè)備）及條件類別11500,設(shè)計(jì)壓力為10Mpa的管殼式余熱鍋爐三2設(shè)計(jì)壓力為0.6MPa,容積為1m3的氯化氫氣體

14、貯罐三32000,容積為20m3的液氨貯罐三4壓力為10Mpa,容積為800立升的乙烯貯罐三5設(shè)計(jì)壓力為2.5Mpa的糖玻璃容器三序號(hào)一容器（設(shè)備）及條件類別1壓力為4Mpa的毒性程度為極度危害介質(zhì)的容器三2800,設(shè)計(jì)壓力為0.6Mpa,介質(zhì)為非易燃和無(wú)毒的管殼式余熱鍋爐一3用抗拉強(qiáng)度規(guī)定值下限為0b=620Mpa材料制造的容器三4工作壓力為23.5Mpa的尿素合成塔三5汽車罐車和鐵路罐車三1、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、無(wú)縫鋼管做筒體時(shí)，其公稱直徑是指它們的（外）徑。3、查手冊(cè)找出下列無(wú)封鋼管的公稱直徑DN是多少毫米？規(guī)格14X325X345X3.557X3.5

15、108X4DN(mm)102040501004、壓力容器法蘭標(biāo)準(zhǔn)中公稱壓力PN有哪些等級(jí)?PN(Mpa)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(jí)?PN(Mpa)0.10.250.400.601.01.62.54.01.薄壁容器：容器的壁厚與其最大截面圓的內(nèi)徑之比小于0.1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。而成的殼體。3.經(jīng)線：若通過(guò)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(méi)有彎曲正應(yīng)力的一種兩向應(yīng)力狀態(tài)，也稱為無(wú)力矩理論。5.第一曲率半徑：中間面上任一點(diǎn)M處經(jīng)線

16、的曲率半徑。6.小位移假設(shè)：殼體受力以后，各點(diǎn)位移都遠(yuǎn)小于壁厚。7.區(qū)域平衡方程式：計(jì)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)力的自限性：當(dāng)邊緣處的局部材料發(fā)生屈服進(jìn)入塑性變形階段時(shí)，彈性約束開(kāi)始緩解，原來(lái)不同的薄膜變形便趨于協(xié)調(diào)，邊緣應(yīng)力就自動(dòng)限制。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？(1)橫截面為正六角形的柱殼。(X)(2)橫截面為圓的軸對(duì)稱柱殼。(V)(3)橫截面為橢圓的柱殼。(X)(4)橫截面為圓的橢球殼。(V)(5)橫截面為半圓的柱殼。(X)(6)橫截面為圓的錐

17、形殼。(V)2. 在承受內(nèi)壓的圓筒形容器上開(kāi)橢圓孔，應(yīng)使橢圓的長(zhǎng)軸與筒體軸線平行。（X）3. 薄壁回轉(zhuǎn)殼體中任一點(diǎn)，只要該點(diǎn)的兩個(gè)曲率半徑R出,，則該點(diǎn)的兩向應(yīng)力CTmP&（V）4. 因?yàn)閮?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(shí)，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(wú)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。（，）1. 臥式圓筒形容器，其內(nèi)介質(zhì)壓力，只充滿液體，因?yàn)閳A筒內(nèi)液體靜載荷不是沿軸線對(duì)稱分布的，所以不能用薄膜理論應(yīng)力公式求解。（V）2. 由于圓錐形容器錐頂部分應(yīng)力最小，所以開(kāi)空宜在錐頂部分。（，）3. 凡薄壁殼體，只

18、要其幾何形狀和所受載荷對(duì)稱于旋轉(zhuǎn)軸，則殼體上任何一點(diǎn)用薄膜理論應(yīng)力公式求解的應(yīng)力都是真實(shí)的。（X）4. 橢球殼的長(zhǎng)，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。（，）5. 因?yàn)閺氖芰Ψ治鼋嵌葋?lái)說(shuō)，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）、指出和計(jì)算下列回轉(zhuǎn)殼體上諸點(diǎn)的第一和第二曲率半徑圖 3-3115碟形殼上1、球殼上任一點(diǎn)R1=R2=R2、圓錐殼上之m點(diǎn)之連接點(diǎn)A與BA點(diǎn)：在球殼上：A（tC）：R1=R2=r在弧面上：A（TB）：Ri=r1,R2=RB點(diǎn)：在弧面上：B（TA）：R=C,R2=r在圓柱殼上B(>B')：Ri=二

19、，R2=r.1r"k:1r|FUJL、./II11,i11圖3-32圖一DO=OOd=Ri,R2c1.2.圓錐殼與柱殼的連接點(diǎn) A 及錐頂點(diǎn)一 一RB A('B)：Ri.，R2;u圓柱殼上任一點(diǎn)2B(t柱)：R=m,R=RB：R=g,R2=0計(jì)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(diǎn)的薄膜應(yīng)力仃m和仃0oA組:1.球殼上任一點(diǎn)，已知:p=2MpaD=1008mm , S=8mm。D 1008504 mm 0PD4 S2100863 M48 一PD ” - -6314 S 一MP2.圓錐殼上之A點(diǎn)和B點(diǎn)，已知:p=0.5Mpa , D=1010mm ,S=10mm,

20、a=30o。: R 1 二 , , R 2 = 2 cos ；PDcos0 .51010一 - -14 .58 M P4100 . 866PDS cos2 0 29.16 MpB 點(diǎn)：R1 =心,R2 =0二 m - 03.橢球殼上之A,B,C點(diǎn)，已知:p=1Mpa , a=1010mm , b=505mm ,S=20mm °B 點(diǎn)處坐標(biāo) x=600mm。= 1010一 505二2標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭A 點(diǎn)( x = 0, y二b) : R 11101020-=50 .5M PB點(diǎn):P4=2 sb a-x ( a - b ) = 43 .3 MPa(a 2-b )

21、 I2 -42,2a - x (a-b 2)二 27.7MPaC點(diǎn)(x=a,y=0):;二mPa110102S"-220=25.25MPacrQ=Pa11010=-50.5MPa20三、 工程應(yīng)用題1.某廠生產(chǎn)的鍋爐汽包,其工作壓力為2.5Mpa,汽包圓筒的平均直徑為816mm,壁厚為16mm,試求汽包圓筒壁被的薄膜應(yīng)力Dm和仃&【解】P=2.5MpaD=816mmS=16mmS16=0.0196:：-0.1D816屬薄壁容器PD2.58164S-416=31.875MPaPD_2.58162s-216=63.75MPa2.有一平均直徑為10020mm的球形容器，其工作壓力為

22、容器壁內(nèi)的工作壓力是多少。0.6Mpa,厚度為20mm,試求該球形【解】P=0.6MpaD=10020mmS=20mm20=0.001996：.-0.1；一m二；一10020屬薄壁容器PD廠4s0.610020420=75.15MPa3.有一承受氣體內(nèi)壓的圓筒形容器，兩端封頭均為橢圓形封頭，已知：圓筒平均直徑為2030mm,簡(jiǎn)體與封頭厚度均為30mm,工作壓力為3Mpa,試求;圓筒壁內(nèi)的最大工作壓力;若封頭橢圓長(zhǎng)，短半軸之比分別為12,2,2.5時(shí)，計(jì)算封頭上薄膜應(yīng)力的燈m日勺最大值并確定其所在的位置。【解】圓筒P=3MpaD=2030mmS=30mm30=0.01482030<0.1P

23、D屬薄壁容器二m二N后22030=50.75MP430最大工作應(yīng)力:PD022S22030230=101.5MP(二m橢球:2時(shí)在x=a,y=0點(diǎn)(二)mmax-.2-y=b,頂點(diǎn)處）最大值言(b)31015/2230二71.78MP在x=0,y=b處（頂點(diǎn)處）（邊緣處）（oRmax=2.5PaPa(；-mJ)maxPa2s(b)310152230-101.5MP(b)31015230-101.5MP時(shí),在x=0,y=b處（頂點(diǎn)處）()310152.5126.88MP230在x=a,y=0點(diǎn)（邊緣處）Pa215.69MP1.2.1.2.3.4.5.6.7.8.有一容器Pc=(1.76，其最高氣

24、體工彳壓力為1.6Mpa,無(wú)液體靜壓作用，工作溫度v）Mpa;水壓試當(dāng)金壓力Pt=（2.2）MPa.有一帶夾套的反應(yīng)釜（1）釜體的計(jì)算壓力（2）夾套的計(jì)算壓力150C且裝有安全閥，試確定該容器的設(shè)計(jì)壓力p=(1.76）Mpa;計(jì)算壓力，釜內(nèi)為真空，夾套內(nèi)的工作壓力為0.5MPa,工作溫度（外壓）pc=（-0.6）MPa;釜體水壓試驗(yàn)壓力（內(nèi)壓）pc=（0.5）MPa;夾套的水壓試驗(yàn)壓力Pt=(0.75<200C,試確定:)MPa.pT=(0.625)MPa.有一立式容器，下部裝有10m深,密度為p=1200kg/m3的液體介質(zhì)，上部氣體壓力最高達(dá)p=（0.5）MPa;計(jì)算壓力pc=（0.

25、617）MPa;水壓試驗(yàn)壓力Pt=（0.625）MPa.標(biāo)準(zhǔn)碟形封頭之球面部分內(nèi)徑Ri=（0.9）Di;過(guò)渡圓弧部分之半徑r=（0.17）Di.承受均勻壓力的圓平板，若周邊固定，則最大應(yīng)力是（徑向（切向）彎曲應(yīng)力，且最大應(yīng)力在圓平板的（中心）處.凹面受壓的橢圓形封頭，其有效厚度Se不論理論計(jì)算值怎樣小(0.3)%.對(duì)于碳鋼和低合金鋼制的容器，考慮其剛性需要淇最小壁厚0.5MPa,工作溫度V100C,試確定該容器的設(shè)計(jì)壓力）彎曲應(yīng)力，且最大應(yīng)力在圓平板的（邊緣，當(dāng)Kv1時(shí)淇值應(yīng)小于封頭內(nèi)直徑的（Smin=(3）mm;對(duì)于高合金鋼制容器）處；若周邊簡(jiǎn)支，最大應(yīng)力是（徑向）和0.15）%;K>

26、1時(shí),Se應(yīng)不小于封頭內(nèi)直徑的，其最小壁厚Sm（2對(duì)碳鋼,16MnR,15MnNbR驗(yàn)日t，液體溫度不得低于（判斷是非題（是者畫(huà)，；非者畫(huà)x）和正火的15MnVR鋼板制容器，液壓試驗(yàn)時(shí)，液體溫度不得低于）C,其他低合金鋼制容器）mm.（不包括低溫容器）,液壓試15)C.厚度為60mm和6mm的16MnR熱軋鋼板，其屈服點(diǎn)是不同的，且60mm厚鋼板的bs大于6mm厚鋼板的<rs'依據(jù)彈性失效理論，容器上一處的最大應(yīng)力達(dá)到材料在設(shè)計(jì)溫度下的屈服點(diǎn)（7S（t）時(shí)，即宣告該容器已經(jīng)"失效”.3.安全系數(shù)是個(gè)不斷發(fā)展變化的數(shù)據(jù)，按照科學(xué)技術(shù)發(fā)展的總趨勢(shì)，安全系數(shù)將逐漸變小4.當(dāng)焊

27、接接頭結(jié)構(gòu)形式一定時(shí)，焊接接頭系數(shù)隨著監(jiān)測(cè)比率的增加而減小由于材料的強(qiáng)度指標(biāo)CTb和<TS（r0.2）是通過(guò)對(duì)試件作單向才i伸試驗(yàn)而側(cè)得，對(duì)于二向或三向應(yīng)力狀態(tài)，在建立強(qiáng)度條件時(shí)，必須借助于強(qiáng)度理論將其轉(zhuǎn)換成相當(dāng)于單向拉伸應(yīng)力狀態(tài)的相當(dāng)應(yīng)力有一DN2000mm的內(nèi)壓薄壁圓筒，壁厚Sn=22mm,承受的最大氣體工作壓力Pw=2MPa,容器上裝有安全閥，焊接接頭系數(shù)小=0.85,厚度附加量為C=2mm,試求筒體的最大工作應(yīng)力【解】（1）確定參數(shù)：Pw=2MPa;pc=1.1pw=2.2MPa（裝有安全閥）Di=DN=2000mm(鋼板卷制)；Sn=22mm;Se=Sn-C=20mm（f）=0

28、.85（題中給定）；C=2mm（題中給定）i.最大工作應(yīng)力:Pc(Di-Se)2.2(2000-20)-111.1MP2Se220某球形內(nèi)壓薄壁容器，內(nèi)徑為Di=10m,厚度為Sn=22mm,若令焊接接頭系數(shù)4=1.0,厚度附加量為C=2mm,試計(jì)算該球形容器的最大允許工作壓力已知鋼材的許用應(yīng)力<tt=147MPa.【解】(1)確定參數(shù)：Di=10m;Sn=22mm;小=1.0;C=2mm;t=147MPa.Se=Sn-C=20mm.Pw_4二t-Se_41471.020-1.17MPaDi-Se10000-20（2）最大工作壓力：球形容器某化工廠反應(yīng)釜，內(nèi)徑為1600mm,工作溫度為5

29、"C105C,工作壓力為2、1.6MPa,釜體材料選用0Cr18Ni9Ti。采用雙面焊又接接頭，局部無(wú)損探傷，凸形封【解】頭上裝有安全閥，試設(shè)計(jì)釜體厚度。（1）確定參數(shù):Dj=1600mm;tw=5105c;pw=1.6MPa;pc=1.1pw=1.76MPa(裝有安全閥)4=0.85（雙面焊對(duì)接接頭，局部探傷）C2=0（對(duì)不銹鋼，當(dāng)介質(zhì)腐蝕性輕微時(shí)）材質(zhì)：0Cr18Ni9Ti。t =112.9MPa （按教材附錄9表16-2,內(nèi)插法取值）b=137MPa（2）計(jì)算厚度:C1=0.8mm名義壁厚:PcD i2Ct（按教材表4-9Sn=S+C+ 圓整,1.7616002 112 .90

30、.85=14 .8mm .76取值，GB4237-92不銹鋼熱軋鋼板S+C=14.8+0.8=15.6mm.C=C 1+C2=0.8mm.圓整后，S!=16mm.(3)水壓試驗(yàn)校核Pt 3 Se)2Se0.9 - ss有效壁厚Se = Sn -C=16-0.8=15.2mm試驗(yàn)壓力PT二= 1.25 P =1 .25 1.76打137=2.67 M P a 112 .9計(jì)算應(yīng)力PT(Di+Se)2.67M(1600+15.2)=14166Mpa2Se215.2應(yīng)力校核0.9Cs=0.92050.85=156.8MPa6;0.9crS,水壓試驗(yàn)強(qiáng)度足夠3、有一圓筒形乙烯罐，內(nèi)徑Di=1600mm

31、,壁厚Sn=16mm,計(jì)算壓力為pc=2.5MPa,工作溫度為-3.5C,材質(zhì)為16MnR,采用雙面焊又接接頭，局部無(wú)損探傷厚度附加量C=3mm,試校核貯罐強(qiáng)度?！窘狻?1)確定參數(shù)：Di=1600mm;Sn=16mm;tw=-3.5C;p0=2.5MPa.（=0.85（雙面焊對(duì)接接頭，局部探傷）16MnR:常溫下的許用應(yīng)力百=170MPa設(shè)計(jì)溫度下的許用應(yīng)力.=170MPa常溫度下的屈服點(diǎn)b345MPa有效壁厚：Se=SnC=163=13mm（2）強(qiáng)度校核最大允許工作壓力Pwpw =2 H -SeDiSe2 170 0.85 131600 13=2.33 MPaPcPw，該貯罐強(qiáng)度不足10、

32、設(shè)計(jì)容器筒體和封頭厚度。已知內(nèi)徑Di=1400mm,計(jì)算壓力p°=1.8MPa,設(shè)計(jì)溫度為40C,材質(zhì)為15MnVR,介質(zhì)無(wú)大腐蝕性.雙面焊對(duì)接接頭，100%探傷。封頭按半球形、標(biāo)準(zhǔn)橢圓形和標(biāo)準(zhǔn)碟形三種形式算出其所需厚度，最后根據(jù)各有關(guān)因素進(jìn)行分析，確定一最佳方案。【解】（1）確定參數(shù)：Di=1400mm;p0=1.8MPa;t=40C;（=1.0（雙面焊對(duì)接接頭，100%探傷）；C2=1mm.（介質(zhì)無(wú)大腐蝕性）15MnVR:假設(shè)鋼板厚度：616mm,則:<t'=177MPa,<t=177MPa,膏390MPa（2）筒體壁厚設(shè)計(jì):PcDi2二t ；Pc1.8 14

33、002 177 1.0-1.8= 7.16mmC1=0.25mm（按教材表4-9取值，GB6654-94壓力容器用鋼板）C=C1+C2=1.25mm.名義壁厚：Sn=S+C+圓整，S+C=7.16+1.25=8.41mm.圓整后，Sn=9mm.（3）筒體水壓試驗(yàn)校核有效壁厚Se=Sn-C=9-1.25=7.75mm177試驗(yàn)壓力Pt=1.25P1.251.82.25MPat177Pt(DiSe)2.25(14007.75)計(jì)算應(yīng)力；：T-i=204.35MPa2Se27.75應(yīng)力校核0.9c-=0.93901=351MPas0T：0.9-S筒體水壓試驗(yàn)強(qiáng)度足夠（4）封頭厚度設(shè)計(jì)半球形封頭:Pc

34、Di限t- Pc1.8 14004 177 1.0-1.8=3.57mmC1=0.25mm（按教材表4-9取值，GB6654-94壓力容器用鋼板）C=Ci+C2=1.25mm.名義壁厚：Sn=S+C+圓整，S+C=3.57+1.25=4.82mm.圓整后，Sn=5mm.標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭:名義壁厚:KPcDi1.01.814002ct-0.5pc21771.0-0.51.8=7.1mmSn=S+C+圓整，S+C=7.1+1.25=8.35mm.圓整后，Sn=9mm.標(biāo)準(zhǔn)碟形封頭:名義壁厚:從計(jì)算結(jié)果看,假定外壓(x)1.2.3.4.a)b)c)d)e)1、圖5-21【解】MPcD2Mt-0.5Pc1

35、.3251.81400=9.4mm21771.0-0.51.8Sn=S+C+圓整，S+C=9.4+1.25=10.65mm.圓整后，Sn=11mm.最佳方案是選用標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭。長(zhǎng)圓筒和短圓筒的；18MnMoNbR鋼板的屈服點(diǎn)比下的外壓容器節(jié)省許多鋼材。設(shè)計(jì)某一鋼制外壓短圓筒時(shí)，(X)材質(zhì)絕對(duì)理想，制造的精度絕對(duì)保證，則在任何大的外壓下也不會(huì)發(fā)生彈性失穩(wěn)。Q235-AR鋼板的屈服點(diǎn)高108%，因此，用18MnMoNbRffl板制造的外壓容器，要比用Q235-AR鋼板制造的同一設(shè)計(jì)條件發(fā)現(xiàn)采用20g鋼板算得的臨界壓力比設(shè)計(jì)要求低(X)P12910%,后改用屈服點(diǎn)比20g高35%勺16MnR鋼板，即

36、可滿足設(shè)計(jì)要求。幾何形狀和尺寸完全相同的三個(gè)不同材料制造的外壓圓筒，(X)外壓容器采用的加強(qiáng)圈愈多，殼壁所需厚度就愈薄，則容器的總重量就愈輕。受外壓的長(zhǎng)圓筒，側(cè)向失穩(wěn)時(shí)波形數(shù)n=(2);短圓筒側(cè)向失穩(wěn)時(shí)波形數(shù)為其臨界失穩(wěn)壓力大小依次為：Pcr不銹鋼P(yáng)cr鋁Pcr銅。(X)n>(2)的整數(shù)。直徑與壁厚分別為D,S的薄壁圓筒殼，承受均勻側(cè)向外壓p作用時(shí)，其環(huán)向應(yīng)力且與圓筒的長(zhǎng)度L(無(wú))關(guān)。外壓容器的焊接接頭系數(shù)均取為=(1);設(shè)計(jì)外壓圓筒現(xiàn)行的穩(wěn)定安全系數(shù)為be=(PD/2S),經(jīng)向應(yīng)力bm(PD/4S),它們均是(壓)應(yīng)力,m=(3)o外壓圓筒的加強(qiáng)圈，其作用是將(長(zhǎng))圓筒轉(zhuǎn)化成為(短)圓

37、筒，以提高臨界失穩(wěn)壓力，減薄筒體壁厚。加強(qiáng)圈的慣性矩應(yīng)計(jì)及(加強(qiáng)圈)和(加強(qiáng)圈和圓筒有效段組合截面)外壓圓筒上設(shè)置加強(qiáng)圈后，對(duì)靠近加強(qiáng)圈的兩側(cè)部分長(zhǎng)度的筒體也起到加強(qiáng)作用，該部分長(zhǎng)度的范圍為(加強(qiáng)圈中心線兩側(cè)各為殼體)。A,B,C點(diǎn)表示三個(gè)受外壓的鋼制圓筒，材質(zhì)為碳素鋼,(1)A,B,C三個(gè)圓筒各屬于哪一類圓筒？它們失穩(wěn)時(shí)的波形數(shù)bs=216MPa,E=206GPa。試回答:n等于(或大于)幾？(2)如果將圓筒改為鋁合金制造(bs=108MPa,E=68.7GPa),它的許用外壓力有何變化？變化的幅度大概是多少？(用比值(1)A長(zhǎng)圓筒，L/D。值較大，臨界壓力B一短圓筒，臨界壓力Pcr不僅與C一臨界圓筒(長(zhǎng)、短圓筒拐點(diǎn)處),長(zhǎng)度等于臨界長(zhǎng)度，發(fā)生失穩(wěn)時(shí)的波形數(shù)為n>2o(2)在圓筒幾何尺寸一定情況下，P只與E有關(guān)。所以，改用鋁合金后:P鋁/PR鋁/Pcr銅=E鋁/E鋼=68.7/206=0.333許用外壓力下降了66.7%。A圖5-212、有一臺(tái)聚乙烯聚合釜，其外徑為D°=1580mm高L=7060mm(切線間長(zhǎng)度)，有效厚度Se=11mm材質(zhì)為溫度為200C)【解】查表得Et=1.84105MPaLcr=1.17D0tD0Se22155mmLcr1.295ESe)2.5(DiSe)DSe二t1625口551京的P鋁/P銅=?表示)0Cr18Ni9Ti,試