機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 材料性能

1化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)授課課件北京化工大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院2010.72課程簡(jiǎn)介請(qǐng)看化工裝置31.確定設(shè)計(jì)原則——經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，生產(chǎn)可靠度，能力，材質(zhì)，自動(dòng)化程度，設(shè)備備用，進(jìn)一步的發(fā)展，等。2.確定設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——年操作時(shí)間，原材料，產(chǎn)品，消耗與回收，界區(qū)交接條件，公用工程規(guī)格等。3.工藝流程圖設(shè)計(jì)(PFD)——過(guò)程確定，系統(tǒng)合成，工藝計(jì)算，設(shè)備特性要求，控制要求等。4.帶控制點(diǎn)的管道流程圖（PID)5.工藝設(shè)備設(shè)計(jì)——設(shè)計(jì)溫度，設(shè)計(jì)壓力，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，材質(zhì)選擇，壁厚確定等。設(shè)計(jì)內(nèi)容！46.定型設(shè)備選型。7.設(shè)備布置設(shè)計(jì)。8.管道工程設(shè)計(jì)。9.保溫工程設(shè)計(jì)。10.公用工程設(shè)計(jì)。自己具備了哪些基礎(chǔ)知識(shí)和技能？5本課程將學(xué)些什麼？——看看再說(shuō)6化工設(shè)備——儲(chǔ)罐

固定管板式換熱器膨脹節(jié)式固定管板換熱器塔設(shè)備反應(yīng)釜71.這些設(shè)備要滿足什麼生產(chǎn)工藝要求？結(jié)構(gòu)如何才可以？2.用什麼材料，如何制作出來(lái)的？3.抵抗壓力，溫度的能力如何？——安全性如何？4.經(jīng)濟(jì)性如何？8一.主要內(nèi)容：1.化工設(shè)備常用材料——簡(jiǎn)介化工設(shè)備常用材料性能、分類、熱處理方法；2.中、低壓化工容器設(shè)計(jì)——薄膜理論；內(nèi)、外壓容器設(shè)計(jì)方法、容器零部件設(shè)計(jì)；3.典型化工設(shè)備機(jī)械設(shè)計(jì)——列管式換熱器、塔設(shè)備以及反應(yīng)釜的結(jié)構(gòu)及機(jī)械設(shè)計(jì)方法。9二.學(xué)習(xí)本課程的目的與要求：目的：基本掌握化工設(shè)備常用材料的主要性能及選用方法；基本掌握中低壓、外壓容器及典型化工設(shè)備的設(shè)計(jì)方法。

要求：1.重點(diǎn)掌握——設(shè)計(jì)概念及方法；

2.掌握——化工設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；3.領(lǐng)會(huì)貫通——課堂上講授的內(nèi)容。10三.瞧主要躲參考率書(shū)及霞參考室資料：1.狗《化收工設(shè)塵備機(jī)品械基罪礎(chǔ)》門(第郵五版養(yǎng)）刁玉視瑋倍王立斤業(yè)編最著；2.驚《蹄壓力渴容器深安全黨技術(shù)奸監(jiān)察射規(guī)程往》19聰99丹；3.焦《刷鋼制建壓力視容器》GB歲15柿0-硬--殘19辜98鋒；4.《管磁殼式漏換熱渴器》政GB哭15貌1-類--墻19奴99殲；5.催《肥鋼制餓塔式久容器》許JB份47悔10符--忠-2詳00南2跨；11第二袖篇巖化工肅設(shè)備恩設(shè)計(jì)很基礎(chǔ)第七乳章斷化工得設(shè)備武常用口金屬侵材料回的性元能7.咽4概述1）或.化什工設(shè)繁備的使用竿環(huán)境：壓力鑼：真搏空—低壓—中壓—高壓—超高福壓溫度廈：低間溫—中溫—高溫介質(zhì)相：有乞毒；宗易燃歪；劇窗毒。127.線4金屬急材料凡的性議能7.統(tǒng)4.盡1力學(xué)榜性能——在外地力作夫用下圣不產(chǎn)漏生超處過(guò)允幫許的袖變形盯或不冤被破駱壞的瘋能力孔。如勸彈性演、塑彎性、棄強(qiáng)度杯、硬屑度和阿韌性翼等指忘標(biāo)。1.強(qiáng)度及其板主要嘗指標(biāo).固體園材料掃在外坦力作航用下腹抵抗體產(chǎn)生蜂塑性評(píng)變形戴或斷落裂的抬特性賺。例如安：馳※容磨器爆米裂；唱※管耽道破趕裂;※地悄腳螺苗栓拉退斷;齊※爐角管爆躍裂；…..——強(qiáng)度箏不夠象！13金屬駛材料拌的重后要強(qiáng)脖度指暢標(biāo)金屬杠材料柴的“如拉—伸圖碌”14（1極）.屈服庸點(diǎn)屈服蝴現(xiàn)象：金屬是材料墾承受誤載荷巴作用扒，當(dāng)執(zhí)載荷養(yǎng)不再潔增加弊時(shí)，仍繼田續(xù)發(fā)只生明喬顯的享塑性駐變形目。屈服搬點(diǎn)：（s）——末材料較發(fā)生漫屈服芽時(shí)的撕應(yīng)力葡。單位騾：MP行a?！逡恍┘辖鹭Q沒(méi)有馳明顯奴的屈莊服點(diǎn)內(nèi),規(guī)定發(fā)生0.具2%殘余遵變形沈時(shí)的疏應(yīng)力贏，作乏為“婦條件會(huì)屈服非點(diǎn)”。記作σ0.離2。15（2粥）.劫抗拉攔強(qiáng)度(sb)定義勇：金屬敏材料渡在受動(dòng)力過(guò)佩程中茶，發(fā)生頌斷裂牢所達(dá)右到的深最大炮應(yīng)力書(shū)值，以σb表示敲，單也位MP取a。是壓黃力容途器設(shè)教計(jì)常用轟的性映能指緞標(biāo)。屈強(qiáng)堡比：s/sb屈強(qiáng)招比小局，表愉明材絡(luò)料具丸有較昌大的塑性判儲(chǔ)備。16（3尚）.固蠕變沖強(qiáng)度廳（sn）“蠕變”現(xiàn)象購(gòu)：高溫果高壓凝的蒸以汽管硬道下片撓變成形；高溫也高壓玻下法難蘭及乒螺栓害蠕變兼變形環(huán)而泄鹿漏；鉛絲葡在常巡壽溫下破受重矮力作襖用而罰變長(zhǎng)債變細(xì)斷?！叭渥冎脧?qiáng)度”：材料揪在高溫下，扶抵抗俘發(fā)生倉(cāng)緩慢病塑性句變形挖的能力，以sn表示界，單棵位MP豪a碰。17（4課）.懲持久業(yè)強(qiáng)度傘（sD）定義葡：在粥一定她溫度謠下，純經(jīng)過(guò)舟一定嬸時(shí)間京斷裂死時(shí)的更應(yīng)力艦，以sD表示曬，單凈位MP拍a肺。--邪--社是一姐定溫休度和挖一定誕載荷扁下，汁材料助抵抗福斷裂刻的能填力。材料腔抵抗育斷裂彼的能斧力越雜大，旦在相雖同的賽條件舊下，望能支鉛持的遣時(shí)間旁越久搏。規(guī)定：化工皺設(shè)備動(dòng)設(shè)計(jì)虜壽命篇一般熱為十蛙萬(wàn)小突時(shí)，充所以奏用試借件在儲(chǔ)十萬(wàn)捎小時(shí)姓斷裂抱時(shí)的垮應(yīng)力悄作為癥持久床強(qiáng)度激。設(shè)備況的設(shè)計(jì)亡壽命囑！18（5）疲比勞強(qiáng)廢度構(gòu)件攀或零更件受亡到大史小和令方向息變化斷的交占變載吉荷作洪用，愈應(yīng)力秀遠(yuǎn)小加于屈雅服點(diǎn)節(jié)就斷比裂——疲勞僚?！捌诿珮O限梅”——構(gòu)件豪或零皂件在攔交變頓載荷憲作用庫(kù)下不掛致斷殿裂的甜最大傷應(yīng)力散。表戲示符婆號(hào)：σ-1(M厭Pa燃)。例如故：頻繁璃開(kāi)、述停車——容器弟內(nèi)壓俗力或償溫度休波動(dòng)文；活塞祝式壓難縮機(jī)殼壓縮查氣體——容器愧及管冊(cè)道內(nèi)凍壓力伍波動(dòng)典；離心赴泵頻陷繁開(kāi)碎停機(jī)版或震抖動(dòng)——泵軸搞受力勁成交也變式細(xì)。192.塑性?shī)Z及其涌主要掛指標(biāo)金屬痛的塑賠性：外力勞作用卵下產(chǎn)境生塑付性變格形，川而不括破壞狂的性廉質(zhì)。因塑戴性不周足引候起材網(wǎng)料破逗壞的千例子單：◎鍛挎件裂金紋;芹◎卷勝板裂篩紋;程◎焊叨縫熱界影響壞區(qū)裂財(cái)紋20主要根指標(biāo)：(1錦)延伸閥率（δ）21（2倉(cāng)）斷厚面收妄縮率樣（y）如：純鐵罪的延皂伸率戶為5航0%癥，20R的d5不小咬于2稠5%；16Mn洪R的d5不小喝于2濕1%綱；1Cr懇18陽(yáng)Ni勤9T肉i的d5不小還于4獎(jiǎng)0%律。22（3攏）冷纏彎性努能室溫誓下對(duì)伐試板內(nèi)以一織定的謠內(nèi)半惰徑（R=偶0.偽5～3破板厚）進(jìn)行蔬彎曲俊，a=1徑200或1侍800，是否著出現(xiàn)捧裂紋售或起賢層。--梳--腹-是鋼刪材塑良性指瀉標(biāo)和柔冶金沃質(zhì)量脖的綜偽合指纖標(biāo)。23塑性信指標(biāo)葡的實(shí)校際意脖義：便于崖成型貨加工掘和焊際接。慈如彎叔卷、偉鍛壓臟、冷斤沖、途焊接役等；使構(gòu)皮件在越承載婦后由凳于變慎形而勺避免次發(fā)生哨斷裂組?！獕毫?jí)容器般及其年零件芹都需射要具醬備這數(shù)個(gè)性票質(zhì)。243.紡硬度棗的概辟念金屬厲材料謙表面瘦抵抗蠻其它宅硬物繪壓入股的能丈力。硬度加高材濁料強(qiáng)且度也歡高，槍耐磨座性較蹦好；—綜合蓄性能舊指標(biāo)。布氏晨硬度絨試驗(yàn)轎示意怖圖25常用圍硬度炸指標(biāo)春：布氏絹硬度貍（HB絡(luò)S)懲;洛氏刃硬度發(fā)（HR危A、紫HR棄B、重HR招C)千;維氏盾硬度血（HV梢)等。硬度怨和強(qiáng)部度間志有一犬定關(guān)晴系：如：師低碳潔鋼sb≈3臭6H溪BS櫻;用硬歉度計(jì)摸測(cè)量街！264.托沖擊宅韌性筍及指池標(biāo)（Ak）材料愁在外癢加動(dòng)耽載荷滲作用還下的槳一種扭吸收外機(jī)械押能，掃迅速改塑性帳變形踢，抵予抗斷茄裂的拾能力柳。包餃盆子用棄面？沖壓吉成型仁用的艇材料臟？——變形伸？斷榴裂？27看看撲沖擊原試驗(yàn)28擺錘倆沖斷姓試樣絡(luò)所失年去的洪位能啟為沖擊爸功（試轟件所嗎吸收盛的功與）：Ak=G翼(H損1-液H2鋪)焦耳！吸氧收功映的高辛低取印決于——材料督能否宋迅速串塑性叨變形胡的能扇力。沖擊壟韌性矛值的菌試驗(yàn)撕確定29材料嶄的沖費(fèi)擊韌需性高瘡，其悄塑性危也高鞋；反寧之，險(xiǎn)材料患塑性籃高，雄其沖蔑擊韌豆性不毛一定摟高?！o載赤荷下掏能夠曠緩慢惡塑性撥變形軌的材伍料，畜在動(dòng)職載荷晴下不投一定績(jī)能迅冷速塑序性變的形。——本質(zhì)呼區(qū)別延在于材料頌在動(dòng)丈載荷浮作用笛下是鞠否能騙夠迅速漿發(fā)生羞塑性燙變形，吸晌收沖澆擊能伴量。沖擊評(píng)韌性徐與塑亭性區(qū)比別何帥在？305缺口骨敏感輝性——在帶援有一謠定應(yīng)銳力集借中的缺口條件厲下，虜材料善抵抗謎裂紋皮擴(kuò)展灣的能扭力。韌性搜范疇——靜載醒荷下店抵抗仰裂紋杜擴(kuò)展蜂的性很能。沖擊熟韌性時(shí)？——是動(dòng)伯載荷體作用雄下抵組抗裂翠紋擴(kuò)狠展的扣能力峽。31物理燃性能——密度會(huì)，熔具點(diǎn)，史線膨呆脹系俯數(shù)，磚導(dǎo)熱痛系數(shù)母，比耀熱容育，電且阻率來(lái)，磁象導(dǎo)率鴉，彈行性模恭量，凈泊桑券比等目?；け僭O(shè)備鹿設(shè)計(jì)革與制鍵造主峰要考旦慮的浙物理罷性能：1.線膨暫脹系奸數(shù)異種贏鋼焊墨接——收縮沉率不像同，駁引起類變形五或損授壞；復(fù)合昂鋼板匆（如授不銹獄鋼與蝕碳鋼)——熱變監(jiān)性不每同,容器扁殼體媽將會(huì)戲？設(shè)備薪襯里調(diào)（如夏碳鋼或殼體紅內(nèi)噴慕涂鋁矮）——熱變猶性不貧同時(shí)到？固定頓管板家式換未熱器騎的管粥子與弓殼體——線膨高脹量兆相差窗過(guò)大禁，將旱會(huì)？碳鋼互表面衰電鍍茫一層哲銅——升溫沉后會(huì)讓？322.彈性羅模量E與泊桑晉比μ彈性更模量E：金怎屬材熱料對(duì)慎彈性逐變形可抗力籃的指白標(biāo)，是衡烤量材瞎料產(chǎn)芝生彈膨性變復(fù)形難炭易程板度的竟。隨著丙溫度藍(lán)升高血而降跡低。泊桑趟比μ：拉黃伸試貍件的秋單位尸橫向守收縮叫與單把位縱滾向伸剩長(zhǎng)之浪比。各種燦鋼材艙近乎血為μ=0倆.3。337.綿4.襲3化學(xué)欠性能——金屬討材料擇所處失介質(zhì)灶中的攏化學(xué)彩穩(wěn)定激性，隱即是務(wù)否會(huì)轟與介飄質(zhì)發(fā)最生化書(shū)學(xué)或嶼電化洗學(xué)反饅應(yīng)，跡產(chǎn)生叫腐蝕飄。主要賭考慮泊的化術(shù)學(xué)性清能：1.耐腐蠟蝕性——對(duì)介箭質(zhì)侵訪蝕的協(xié)抵抗倚能力曉；2.抗氧棟化性——在熱細(xì)加工托的高鉆溫條恐件下藥抵抗?jié)L氧化復(fù)性介腦質(zhì)氧揪化的皇能力現(xiàn)。氧化稍性介冰質(zhì)如水蒸肆氣、CO2、S擔(dān)O2等。熱加繭工——如熱歉卷，秤鍛造胞，焊庫(kù)接，叔熱處廢理，嶄熱沖掙壓，失鑄造嫁等等濤。347.煎4.續(xù)4.金屬緒材料亦的工燭藝性橋能可焊銀性能—母材怖及焊抱劑熔抄融狀可態(tài)的棍流動(dòng)袍性、饅凝固掙收縮票率、先熱塑怎性等顛；鑄造詳性能—流動(dòng)完性、恥凝固夜收縮慮率等須；可鍛鞋性能—抗熱痛裂性哪、抗逗氧化衣性、莖熱塑掃性等副；切削涉加工哈性能熱處還理性居能加工瘦性能性？35看容橋器加堡工工喊藝——制造折壓力晝?nèi)萜髦沟牟幕诹享毭蘧邆滟t什麼烘性能鋼板碎校平卷筒焊后鐵矯圓壓制蜂封頭煨制責(zé)彎管組對(duì)資與焊行接367.此5鋼鐵鉗牌號(hào)額及表漲示方濃法1.牌號(hào)割的表傅示原耽則依據(jù)駛國(guó)家油標(biāo)準(zhǔn)GB扎22筋1-寶20把00僵,牌號(hào)箏中化學(xué)驅(qū)元素——化學(xué)沖符號(hào)吵或漢壟字表相示；產(chǎn)品哪用途延、冶偶煉和溪澆鑄商方法——漢字傘或漢千語(yǔ)拼許音字枕母表累示。例如垃：沸胳騰鋼——F或沸灰口花鑄鐵——HT或灰垂鐵鑄鋼——ZG鍋爐狂鋼——g或鍋容器鋒鋼——R或容372.鋼號(hào)懇表示搬法例：痛優(yōu)質(zhì)臂碳素班鋼——08利F騾20妙R沸騰挖鋼含碳犯量為0.道08對(duì)%；容器言鋼含碳敗量為0.棋2%普通便碳素存鋼——Q2稱35慢-A副,F沸騰席鋼類別寧為A鋼材潔屈服惹點(diǎn)(M纖Pa則)屈服忙點(diǎn)屈壁字的販拼音莖首位熱字母38低合互金鋼——16密Mn鳥(niǎo)R婦16——含碳找量0.表16福%；Mn——合金掙元素州；R——容器霧鋼。特殊任性能旬鋼——1C甜r1鈴8N蹤蝶i9雄1——含碳捷量0.蜓1%（千糠分?jǐn)?shù)吼）；Cr領(lǐng),N火i——主要夫合金籌元素涌；18——含鉻高量18慌%；9——含鎳溜量9%。393.碳鋼球的分姜類、烏牌號(hào)（1感）.普通陪碳鋼含P、眼S等有害脖雜質(zhì)慢較多（S≤號(hào)0.幸05屑5%分P≤窄0.殺04罪5%譜)常用明有：Q2墻15登-A葛,這Q贏23構(gòu)5-瓦A,賠Q2幸35椒-A神.F#Q種23手5-遭B,匆#夢(mèng)Q2煌35傾-C,普Q2遠(yuǎn)75鮮(參見(jiàn)綱表1供-6嚴(yán)）式中Q—普通各碳鋼產(chǎn)，“屈服”的拼其音首籠位字封母。23儉5——材料產(chǎn)屈服申點(diǎn)（MP鵲a)A,片B,停C,與D——鋼材孤質(zhì)量香等級(jí)箱，越離后越范高。F——沸騰紛鋼#—GB攻15符0-歷98規(guī)定遺使用發(fā)材料403.常用牢的材華料：鍋爐袋鋼——20呼g；12齊Mn寸g,蔬16部Mn勸g,忙15顯Mn悉Vg備,1址8M威nM知oN炎bg。容器孕鋼——（GB羽15慨0-可19芽98死《鋼制組壓力毛容器》推薦畢）Q2傘35咸-B，Q2辣35機(jī)-C盞;20宮R;16橡Mn穴R，15職Mn槐VR，15場(chǎng)Mn腐VN隸bR，18驕Mn導(dǎo)Mo減Nb架R。4.標(biāo)準(zhǔn)盾：《壓力臉容器饑用