過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)知識(shí)點(diǎn)(共11頁(yè))

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上1. 過(guò)程設(shè)備的應(yīng)用：1）加氫反應(yīng)器 2）儲(chǔ)氫容器 3）超高壓食品殺菌釜4）核反應(yīng)堆5）超臨界流體萃取裝置6）深海潛艇2. 過(guò)程設(shè)備的特點(diǎn)：過(guò)程設(shè)備向多功能，大型化，成套化和輕量化方向發(fā)展 1）功能原理多種多樣 2）化機(jī)電一體化 3）外殼一般為壓力容器3. 壓力容器規(guī)范：中國(guó)：GB150 鋼制壓力容器，JB4732 鋼制壓力容器-分析設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、JB/T4735鋼制焊接常壓容器和技術(shù)法規(guī)固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程等4. 過(guò)程設(shè)備的基本要求：1）安全可靠：1.材料的強(qiáng)度高、韌性好。2.材料與介質(zhì)相容。3.結(jié) 構(gòu)有足夠的剛度和抗失穩(wěn)能力。4.密封性能好。 2）滿足過(guò)程要

2、求：1.功能要求。2.壽命要求。 3）綜合經(jīng)濟(jì)性好：1.生產(chǎn)效率高、消耗低。2.結(jié)構(gòu)合理，制造簡(jiǎn)便。 3.易于運(yùn)輸和安裝 4）易于操作、維護(hù)和控制：1.操作簡(jiǎn)單。2.可維護(hù)性。3.便于控制 5）優(yōu)良的環(huán)境性能5. 壓力容器的基本組成：1）筒體 2）封頭 3）密封裝置 4）開(kāi)孔與接管 5）支座 6）安全附件6.7. 介質(zhì)危害性：介質(zhì)的毒性、易燃性、腐蝕性、氧化性等，影響分類的主要是毒性和易燃性8. 毒性：極度危害（級(jí)）10mg/m39. 壓力容器的分類：1）按壓力容器等級(jí)分：低壓容器L 0.11.6MPa；中壓容器M1.610.0MPa ； 高壓容器 H 10100MPa；超高壓容器 U 100

3、MPa 2）按容器在生產(chǎn)中的作用分類：反應(yīng)壓力容器R；換熱壓力容器E；分離 壓力容器S；儲(chǔ)存壓力容器C球罐B。 3）按安裝方式分類：固定式壓力容器；移動(dòng)式壓力容器。 4）按安全技術(shù)管理分類：1.介質(zhì)分組：第一組介質(zhì)：毒性危害程度為極 度危害、高度危害的化學(xué)介質(zhì)，易爆介質(zhì)，液化氣體。第二組介質(zhì) 2.壓力容器分類10. 國(guó)外主要規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介：ASME規(guī)范（美國(guó)）JIS B8266壓力容器構(gòu)造-特定標(biāo)準(zhǔn)（日本） EEC/EC指令和協(xié)調(diào)標(biāo)準(zhǔn)（歐盟）11. 國(guó)內(nèi)主要規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)介紹：法律-行政法規(guī)-部門規(guī)章-安全技術(shù)規(guī)范-引用標(biāo)準(zhǔn)12. 壓力來(lái)源的三種情況：一是流體經(jīng)泵或壓縮機(jī)，通過(guò)與容器相連接的管道，輸入

4、容器內(nèi)而產(chǎn)生壓力。如氨合成塔，尿素合成塔。二是加熱盛裝液體的密閉容器，液體膨脹或汽化后使容器類壓力升高，如人造水晶釜。三是盛裝液化氣體的容器，如液氨儲(chǔ)罐，其壓力為液體的飽和蒸氣壓。13. 非壓力載荷：分為整體載荷和局部載荷。整體載荷：重力，風(fēng)，地震，運(yùn)輸。局部載荷：管系載荷，支座反力和吊裝力14. 載荷工況：1.正常操作工況 2.特殊載荷工況（壓力試驗(yàn)開(kāi)停工及檢修）3.意外載荷工況15. 對(duì)于圓筒，（Do/Di）max1.11.2，則成為薄壁圓筒，反之，則稱為厚壁圓筒16. 無(wú)力矩理論應(yīng)用條件 1）殼體的厚度、中面曲率和載荷連續(xù)，沒(méi)有突變，且構(gòu)成殼體的材料的物理性能相同 2）殼體的邊界處不受橫

5、向剪力、彎矩和轉(zhuǎn)矩作用 3）殼體的邊界處的約束沿經(jīng)線的切線方向，不得限制邊界處的轉(zhuǎn)角與撓度17. 不連續(xù)效應(yīng)：由于這種總體結(jié)構(gòu)不連續(xù)，組合殼在連接處附近的局部區(qū)域出現(xiàn)衰減很快的應(yīng)力增大現(xiàn)象。該處的應(yīng)力具有局限性和自限性18. 厚壁圓筒的筒壁應(yīng)力值19. 熱應(yīng)力：因溫度變化引起的自由膨脹或收縮受到約束，在彈性體內(nèi)所引起的應(yīng)力。20. 厚壁圓筒中壓力與容積變化量的關(guān)系 OA段：彈性變形階段 A點(diǎn)：初始屈服壓力Ps AC段：彈塑性變形階段 B點(diǎn)：全屈服壓力 Pso C點(diǎn)：塑性垮塌壓力 CD段：爆破階段 D點(diǎn)：爆破壓力 Pb21. 自增強(qiáng)：原理：通過(guò)超工作壓力處理，由筒壁自身外層材料的彈性收縮引起殘余

6、應(yīng)力的方法；目的：提高屈服承載能力 22. 失穩(wěn)現(xiàn)象：承受外壓載荷的殼體，當(dāng)外壓載荷增大到某一值時(shí)，殼體會(huì)突然失去原來(lái)的形狀，被壓扁或出現(xiàn)波紋，載荷卸去后，殼體不能恢復(fù)原狀的現(xiàn)象23. 失穩(wěn)時(shí)呈現(xiàn)兩個(gè)波紋，n=2，這樣的圓柱殼稱為長(zhǎng)圓筒。n2，稱為短圓筒。24. 過(guò)大的局部應(yīng)力會(huì)使結(jié)構(gòu)處于不安定狀態(tài)；在變動(dòng)載荷作用下，局部應(yīng)力處易形成裂紋，有可能導(dǎo)致疲勞失效。25. 降低局部應(yīng)力的措施：合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 減少兩連接件的剛度差盡量采用圓弧過(guò)渡 局部區(qū)域補(bǔ)強(qiáng)選擇合適的開(kāi)孔方位 減少附件傳遞的局部載荷 盡量減少結(jié)構(gòu)中的缺陷26. 鋼材分類:鋼板，鋼管，鍛件27. 鋼材類型：碳素鋼：含碳量小于0.022

7、.11的鐵碳合金。以及少量硫、磷、硅、氧、氮等元素 10、20鋼鋼管； 20、 35鋼鍛件Q235-B Q235-C系列鋼板Q245R、 20G 低合金鋼：Q345R,16MnDR,15MnNiDR,09MnNiDR,15CrMoR,20MnMo,09MnNiD,12Cr1MoVR 高合金鋼:0Cr13(S11316)，0Cr18Ni9，0Cr18Ni10Ti，0Cr19Ni10，00Cr18Ni5Mo3Si328. 有色金屬：銅及銅合金，鋁及鋁合金，鎳及鎳合金，鈦及鈦合金29. 非金屬材料：涂料，工程塑料，不透性石墨，搪瓷，陶瓷30. 冷加工：定義：在再結(jié)晶溫度以下進(jìn)行的塑性變形 特點(diǎn)：冷變

8、形中無(wú)再結(jié)晶出現(xiàn)，因而有加工硬化現(xiàn)象。由于冷變形時(shí)有加工硬 化現(xiàn)象，塑性降低，每次的冷變形程度不宜過(guò)大，否則， 變形金屬將產(chǎn) 生斷裂破壞。31. 熱加工：定義：凡是在再結(jié)晶溫度以上進(jìn)行的塑性變形 特點(diǎn)：熱變形時(shí)加工硬化和再結(jié)晶現(xiàn)象同時(shí)出現(xiàn)，但加工硬化被再結(jié)晶消除變 形后具有再結(jié)晶組織，因而無(wú)加工硬化現(xiàn)象。32. 應(yīng)變時(shí)效：定義：經(jīng)冷加工塑性變形的碳素鋼、 低合金鋼，在室溫下停留較長(zhǎng)時(shí)間， 或在較高溫度下停留一定時(shí)間后，會(huì)出現(xiàn)屈服點(diǎn)和抗拉強(qiáng)度提高，塑 性和韌性降低的現(xiàn)象，稱為應(yīng)變時(shí)效。 危害：發(fā)生應(yīng)變時(shí)效的鋼材，不但沖擊吸收功大幅度下降，而且韌脆轉(zhuǎn)變溫 度大幅度上升，表現(xiàn)出常溫下的脆化。 降低危

9、害的措施：一般認(rèn)為，合金元素中， 碳、氮增加鋼的應(yīng)變時(shí)效敏感性。減少碳、 氮含量，加入鋁、鈦、釩等元素，使它們與碳、氮形成穩(wěn)定化合物，可 顯著減弱鋼的應(yīng)變時(shí)效敏感性。31.焊接接頭包括焊縫、熔合區(qū)和熱影響區(qū)33. 焊接接頭常見(jiàn)缺陷：裂紋，夾渣，未焊透，未熔合，焊瘤，氣孔，咬邊34. 焊接接頭檢驗(yàn)：破壞性檢驗(yàn) 非破壞性檢驗(yàn)：外觀檢查（直觀，量具）；密封性檢驗(yàn)（水，氣，油）； 無(wú)損檢測(cè)（射線透照，超聲波，表面（磁粉，滲透，渦流）35. 蠕變現(xiàn)象：定義：在高溫和恒定載荷的作用下，金屬材料會(huì)產(chǎn)生隨時(shí)間而發(fā)展的塑性變 形，這種現(xiàn)象被稱為蠕變現(xiàn)象。36. 蠕變曲線三階段：減速蠕變，恒速蠕變，加速蠕變37.

10、 松弛：在高溫和應(yīng)力作用下，隨著時(shí)間的增長(zhǎng)，如果變形總量保持不變， 蠕變而逐漸增加的塑性變形將逐步代替原來(lái)的彈性變形，從而使零件內(nèi)的應(yīng)力逐漸降低，這種稱為松馳。38. 松弛的危害：如高溫壓力容器中的連接螺栓， 可能因松弛而引起容器泄漏39. 按機(jī)理的腐蝕分類：電化學(xué)腐蝕，化學(xué)腐蝕，應(yīng)力腐蝕40. 應(yīng)力腐蝕的特征：拉伸應(yīng)力；特定合金和介質(zhì)的組合；一般為延遲脆性斷裂41. 應(yīng)力腐蝕的三個(gè)階段：孕育階段；裂紋穩(wěn)定擴(kuò)展階段；裂紋失穩(wěn)階段42. 常見(jiàn)的應(yīng)力腐蝕：堿溶液（堿脆）；濕硫化氫（硫裂）；液氨（氨脆）；氯化物溶液（氯脆）43. 應(yīng)力腐蝕的預(yù)防措施：合理選擇材料；減少或消除殘余拉應(yīng)力；改善介質(zhì)條件；

11、涂層保 護(hù)；合理設(shè)計(jì)38.壓力容器失效形式：按機(jī)理：突發(fā)性失效；退化性失效（長(zhǎng)期，循環(huán)載荷引起） 按原因：強(qiáng)度失效，剛度失效，失穩(wěn)失效，泄露失效39. 強(qiáng)度失效：因材料屈服或斷裂引起的壓力容器失效，稱為強(qiáng)度失效，包括韌性斷裂；脆 性斷裂；疲勞斷裂；蠕變斷裂；腐蝕斷裂等40. 剛度失效：由于構(gòu)件過(guò)度的彈性變形引起的失效。 如塔受風(fēng)41.失穩(wěn)失效：在壓應(yīng)力作用下，壓力容器突然失去其原有的規(guī)則幾何形狀引起的失效42. 泄漏失效：泄漏而引起的失效。危害可能引起中毒、燃燒和爆炸等事故，造成環(huán)境 污染43. 屈服和斷裂是容器強(qiáng)度失效的兩種表現(xiàn)形式44. 韌性斷裂是壓力容器在載荷作用下，產(chǎn)生的應(yīng)力達(dá)到或接近

12、所用材料的強(qiáng)度極限而 發(fā)生的斷裂 斷裂特征斷后有肉眼可見(jiàn)的宏觀變形，如整體鼓脹，周長(zhǎng)伸長(zhǎng)率可達(dá)1020%，斷 口處厚度顯著減??；沒(méi)有碎片，或偶爾有碎片；按實(shí)測(cè)厚度計(jì)算的爆破壓 力與實(shí)際爆破壓力相當(dāng)接近45. 脆性斷裂是指變形量很小、且在殼壁中的應(yīng)力值遠(yuǎn)低于材料的強(qiáng)度極限時(shí)發(fā)生的斷 裂。 斷裂特征斷裂時(shí)容器沒(méi)有膨脹，即無(wú)明顯的塑性變形；其斷口齊平，并與最大應(yīng)力 方向垂直；斷裂的速度極快，常使容器斷裂成碎片。46. 斷裂原因-材料脆性和缺陷。47. 疲勞斷裂在交變載荷作用下，經(jīng)一定循環(huán)次數(shù)后產(chǎn)生裂紋或突然發(fā)生斷裂失效的過(guò) 程。包括裂紋萌生、 擴(kuò)展和最后斷裂三個(gè)階段48. 疲勞斷口由裂紋源、 裂紋擴(kuò)

13、展區(qū)、 瞬時(shí)裂紋區(qū)三部分組成49. 筒體結(jié)構(gòu)：多層包扎式：優(yōu)點(diǎn)：制造工藝簡(jiǎn)單，不需大型復(fù)雜加工設(shè)備；安全可靠性高， 層板間隙具有阻止缺陷和裂紋向厚度方向擴(kuò)展的能力；減少了脆性破壞 的可能性；包扎預(yù)應(yīng)力改善筒體的應(yīng)力分布；對(duì)介質(zhì)適應(yīng)性強(qiáng)，可選擇 合適的內(nèi)筒材料。 缺點(diǎn)：筒體制造工序多、 周期長(zhǎng)、效率低、鋼材利用率低（僅60%左右）； 深環(huán)焊縫對(duì)制造質(zhì)量和安全有顯著影響。無(wú)損檢測(cè)困難，環(huán)焊縫的兩 側(cè)均有層板，無(wú)法用超聲檢測(cè)，只能射線檢測(cè)；焊縫部位存在很大的 焊接殘余應(yīng)力，且焊縫晶粒易變得粗大而韌性下降；環(huán)焊縫的坡口 切削工作量大，且焊接復(fù)雜。熱套式：優(yōu)點(diǎn)：工序少，周期短，且具有包扎式筒體的大多數(shù)優(yōu)

14、點(diǎn) 缺點(diǎn)：筒體要有較準(zhǔn)確的過(guò)盈量，卷筒的精度要求很高，且套合時(shí)需選配套合；套 合時(shí)貼緊程度不很均勻；套合后，需熱處理以消除套合預(yù)應(yīng)力及深環(huán)焊縫的 焊接殘余應(yīng)力繞板式：優(yōu)點(diǎn)：機(jī)械化程度高，制造效率高，材料利用率高（可達(dá)90%以上）。 缺點(diǎn)：薄卷板存在中間厚兩邊薄，卷板后易累積間隙。整體多層包扎式：優(yōu)點(diǎn)：環(huán)、縱焊縫錯(cuò)開(kāi)，筒體與封頭或法蘭間的環(huán)焊縫為一定角度的斜面 焊縫，承載面積增大。繞帶式：兩種結(jié)構(gòu)：型槽繞帶式；扁平鋼帶傾角錯(cuò)繞式 優(yōu)點(diǎn)：筒體具有較高的安全性，機(jī)械化程度高，材料損耗少，且由于存在預(yù)緊力， 在內(nèi)壓用下，筒壁應(yīng)力分布較均勻; 缺點(diǎn)：鋼帶需由鋼廠專門軋制，尺寸公差要求嚴(yán)，技術(shù)要求高；為保

15、證鄰層鋼帶能 相互嚙合，需采用精度較高的專用纏繞機(jī)床.50. 厚度示意圖：51. 計(jì)算厚度（） 由公式采用計(jì)算壓力得到的厚度。必要時(shí)還應(yīng)計(jì)入其它載荷對(duì)厚度 的影響。52. 設(shè)計(jì)厚度（d）計(jì)算厚度與腐蝕裕量之和。dC253. 名義厚度（n）設(shè)計(jì)厚度加上鋼材厚度負(fù)偏差后向上圓整至鋼材標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的厚度， 即標(biāo)注在圖樣上的厚度。 ndC1= C1 C2 54. 有效厚度（e）名義厚度減去鋼材負(fù)偏差和腐蝕裕量。enC1C255. 厚度附加量（C）由鋼材的厚度負(fù)偏差C1和腐蝕裕量C2 組成。C=C1+C256. 計(jì)算壓力是指在相應(yīng)設(shè)計(jì)溫度下，用以確定元件最危險(xiǎn)截面厚度的壓力，其中包括 液柱靜壓力。 通常情況

16、下，計(jì)算壓力=設(shè)計(jì)壓力+液柱靜壓力 當(dāng)元件所承受的液柱靜壓力5%設(shè)計(jì)壓力，可忽略不計(jì)57. 靜密封（可拆卸密封）：螺紋連接；承插件連接；螺栓法蘭連接58. 泄漏途徑：滲透泄漏：密封件本體毛細(xì)管的滲透泄漏，不但與介質(zhì)壓力、溫度、粘度、 分子結(jié)構(gòu)等流體狀態(tài)性質(zhì)有關(guān)，還與密封材料的結(jié)構(gòu)與材料性質(zhì) 有關(guān) 。 界面泄漏：密封件與壓緊面間的泄漏，主要與界面間隙尺寸有關(guān)，其是密封失 效的主要途徑。59. 影響密封性能的主要因素：（1）螺栓預(yù)緊力 1.預(yù)緊力使墊片壓緊實(shí)現(xiàn)初始密封2.適當(dāng)提高預(yù)緊力可增加墊片的密封能力，即在正常工況下保留較大的接觸面比壓力3.預(yù)緊力不宜太大，否則使墊片整體屈服喪失回彈能力，甚至

17、將墊片擠出或壓壞4.預(yù)緊力應(yīng)均勻地作用到墊片上，可采取減小螺栓直徑、增加螺栓個(gè)數(shù)等措施來(lái)提高密封性能（2）墊片性能1.墊片變形能力和回彈能力是形成密封的必要條件2.墊片還應(yīng)具有能適應(yīng)介質(zhì)的溫度、壓力和腐蝕等的性性能3.墊片比壓力y和墊片系數(shù)m：與墊片材料、結(jié)構(gòu)與厚度關(guān)，還與介質(zhì)性質(zhì)、壓力、溫度、壓緊面粗糙度等因素有關(guān)，而且m和y之間也存在內(nèi)在聯(lián)系（3）壓緊面質(zhì)量1.壓緊面又稱密封面，其形狀和粗糙度應(yīng)與墊片相匹配2.使用金屬墊片時(shí)其壓緊面的質(zhì)量要求比使用非金屬墊片時(shí)高3.壓緊面表面不允許有刀痕和劃痕4.應(yīng)能均勻地壓緊墊片，保證壓緊面的平面度和壓緊面與法蘭中心軸線的垂直度（4）法蘭剛度1.剛度不足

18、引起過(guò)大的翹曲變形，是密封失效的主要原因之一。（5）操作條件1.指壓力、 溫度及介質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)等對(duì)密封性能的影響。2.單一操作條件對(duì)密封的影響不顯著，在壓力、介質(zhì)和溫度的聯(lián)合作用下，尤其是波動(dòng)的高溫下，會(huì)嚴(yán)重影響密封性能，甚至使密封因疲勞而完全失效。60.法蘭結(jié)構(gòu)類型松式法蘭：法蘭不固定在本體上，或不保證一起承受螺栓載荷整體法蘭：將法蘭與殼體鍛、鑄、或熔透成一體任意式法蘭：結(jié)構(gòu)上法蘭與殼體連成一體，剛性介于整體和松式法蘭之間61. 高壓密封的基本特點(diǎn) 1）一般采用金屬密封元件 2）采用窄面或線接觸密封 3）盡可能采用自緊或半自緊式密封61. 高壓密封的結(jié)構(gòu)形式：平墊密封，卡扎里密封，雙錐密

19、封，伍德密封，高壓管道密封62. 提高高壓密封性能措施（1） 改善密封接觸表面；（2）改進(jìn)墊片結(jié)構(gòu)；（3）采用焊接密封元件63. Waters方法基于強(qiáng)度的設(shè)計(jì)方法，以強(qiáng)度條件來(lái)對(duì)法蘭所應(yīng)起的密封作用作部分保證，目前美國(guó)和中國(guó)的最通用的設(shè)計(jì)方法。64. PVRC方法基于密封性-緊密度的設(shè)計(jì)方法，緊密度選擇方面存在一定的缺陷；未考慮法蘭接頭在各個(gè)工況載荷作用下的變形協(xié)調(diào)分析，無(wú)法準(zhǔn)確確定螺栓預(yù)緊力65. EN方法EN方法較為完整的考慮了墊片、 螺栓和法蘭的相互作用，滿足各個(gè)工況密封的要求，較為準(zhǔn)確的確定了法蘭接頭裝配時(shí)所需的螺栓預(yù)緊力，相對(duì)較為完整，但是計(jì)算過(guò)程復(fù)雜。66補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)：局部補(bǔ)強(qiáng):（補(bǔ)

20、強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)；厚壁接管補(bǔ)強(qiáng)；整體鍛件補(bǔ)強(qiáng) ）和整體補(bǔ)強(qiáng)67. 補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)：優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，使用經(jīng)驗(yàn)豐富 缺點(diǎn)：1）與殼體金屬之間不能完全貼合，傳熱效果差，在中溫以上使用時(shí)， 存在較大熱膨脹差，在補(bǔ)強(qiáng)局部區(qū)域產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力； 2）與殼體采用搭接連接，難以與殼體形成整體， 抗疲勞性能差。68. 開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：等面積補(bǔ)強(qiáng)法；壓力面積補(bǔ)強(qiáng)法；極限載荷補(bǔ)強(qiáng)法69. 支座的分類： 立式支座：耳式支座；支撐式支座；腿式支座；裙式支座 臥式支座：鞍式支座；圈式支座；支腿支座70.安全泄放裝置：安全泄放原理；安全閥；爆破片71.焊接接頭形式：對(duì)接接頭；角接接頭及T字接頭；搭接接頭72.73. 壓力容器焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本原則：盡量采用對(duì)接接頭；盡量采用全熔透的結(jié)構(gòu)，不允許產(chǎn)生未熔透缺陷；盡量減少焊縫處應(yīng)力集中；盡量減少焊縫處應(yīng)力集中74.耐壓試驗(yàn)：液壓試驗(yàn)；氣壓試驗(yàn)；氣液組合壓力試驗(yàn) 內(nèi)壓容器試驗(yàn)?zāi)康模涸诔O(shè)計(jì)壓力下，考核缺陷是否會(huì)發(fā)生快速擴(kuò)展造成破壞或開(kāi)裂造 成滲漏，檢驗(yàn)密封結(jié)構(gòu)的密封性能 外壓容器試驗(yàn)?zāi)康模簷z查是否存在穿透性缺陷 75. 試驗(yàn)介