化工裝置機械基礎複習要點

2022-10-14 07:48:02 字數 5597 閱讀 6900

第六章1、910oc以下為具有體心立方晶格結構的α-鐵,910oc以上為具有麵心立方晶格結構的γ-鐵。

2、碳溶解到α-鐵中形成的固溶體叫鐵素體,碳溶解到γ-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,經一定時間保溫後,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。回火就是把淬火後的鋼件重新加熱至一定溫度,經保溫燒透後進行冷卻的一種熱處理操作。 低溫回火:

加熱溫度為150—250oc;中溫回火:加熱溫度為350—450oc;高溫回火:加熱溫度為500—650oc。

4、碳鋼分為低碳鋼,中碳鋼,高碳鋼三種。低碳鋼:含碳量小於0.

3%,是鋼中強度較低,塑性最好的一類。冷衝壓及焊接效能均好,是用於製作焊製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,可通過適當的熱處理獲得優良的綜合力學效能,適用製作軸、齒輪、高壓裝置頂蓋等重要零件。

高碳鋼:含碳量在0.6%以上,鋼的強度及硬度均高,塑性較差,用來製造彈簧,鋼絲繩等。

5、q245r r指「容」,容器專用 20g g指「鍋」,鍋爐專用

6、高合金鋼號表示:①不鏽鋼(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% ②耐熱鋼

7、單軋鋼板的公稱厚度為3—400mm,公稱寬度為600—4800mm,公稱長度為2000—20000mm。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,板捲制鋼管的公稱直徑為筒體內徑,筒體和封頭的公稱直徑為內徑。

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℃下的衝擊效能要求。

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、二向應力狀態、三向應力狀態

10、容器:化工裝置雖然尺寸大小不一,形狀結構不同,內部構件多種多樣,但是它們都有乙個外殼,這個外殼就叫容器。容器是化工生產所用各種裝置外部殼體的總稱。

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、內壓圓筒中的拉伸應力環向拉伸應力(環向薄膜應力)δθ=[_}', 'altimg': '', 'w': '36', 'h':

'46', 'omath': 'pdi2δ'}]

(其中di為中徑,δ為厚度。)經向拉伸應力(經向薄膜應力)δm=[', 'altimg': '', 'w':

'30', 'h': '43', 'omath': 'pd4δ'}]

內壓球殼中的拉伸應力 δθ=[', 'altimg': '', 'w': '30', 'h':

'43', 'omath': 'pd4δ'}] δm=[', 'altimg': '', 'w':

'30', 'h': '43', 'omath': 'pd4δ'}]

12、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,最大應力出現在板的中心四周;承受壓力p的圓平板所產生的最大彎曲應力δmmax是同直徑、同厚度圓柱形殼體內薄膜應力的2k[', 'altimg': '', 'w': '18', 'h':

'43', 'omath': 'dδ'}]倍。

13、二次應力(邊緣應力,邊界應力)

產生原因:邊緣應力是由於不連續點的兩側產生相互約束而出現的附加應力。

性質:區域性性只產生在區域性區域內,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:①利用區域性性特點,改變邊緣結構,邊緣區域性加筒體縱向焊縫錯開焊接,焊縫與邊緣離開,焊後熱處理②利用自限性保證材料塑性,可以使邊緣應力不會過大,避免產生裂紋。

13、強度理論

最大拉應力理論(第一強度理論):無論是簡單還是複雜應力狀態,只要發生脆斷,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):無論是簡單還是複雜應力狀態,只要發生脆斷,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):無論是簡單還是複雜應力狀態,只要發生屈服破壞,共同的原因是最大剪應力達到某個共同的危險值。

δr3=δ1-δ3.

形狀改變比能理論 (第四強度理論):無論是簡單還是複雜應力狀態,只要發生屈服破壞,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

屈服失效選用第

三、第四強度理論

容器設計採用第

三、第四強度理論。

第八章14、設計引數: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、焊接接頭係數、腐蝕裕量。

容器直徑:對於用鋼板卷焊的筒體,以內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的最高工作壓力稱為容器的最大工作壓力,用pw表示。

1 裝有安全閥的容器,其設計壓力不得低於安全閥的整定壓力,整定壓力是根據容器最大工作壓力調定的。取不低於安全閥開啟壓力 : p ≤(1.

05~1.1)pw 係數取決於彈簧起跳壓力 。

2 裝有爆破片的容器,取設計壓力為爆破片設計爆破壓力加製造範圍上限。(1.15-1.75) pw。

3 無安全洩放裝置——取 p=(1.0~1.1)pw。

4 盛裝液化氣容器—— 設計壓力應根據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於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: ①選擇材料; ②確定許用應力。

※確定設計溫度的方法:

(1)類似裝置實測;(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於5%設計壓力時,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℃)取:

工作溫度為中溫,取

工作溫度為高溫,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係數。

焊接接頭係數:容器上存在有:縱焊縫----a類焊縫

環焊縫----b類焊縫。焊接係數常取1.0(雙面全部無損探傷)或0.85(雙面區域性無損探傷). 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。 對於不鏽鋼,一般取0。

15、厚度計算

理論計算厚度δ 有第三強度理論得薄膜應力強度條件為

δr3=δθ≤[δ]t,對於筒體,該強度條件應寫成δr3=[', 'altimg': '', 'w': '31', 'h':

'43', 'omath': 'pd2δ'}]≤[δ]t,由於鋼板在焊接加熱過程中,對焊縫周圍會產生不利影響,所以港版的許用應力乘以焊接接頭係數ψ,所以δr3=[', 'altimg': '', 'w':

'31', 'h': '43', 'omath': 'pd2δ'}]≤[δ]tψ,即δ≥[', 'altimg':

'', 'w': '69', 'h': '43', 'omath':

'pd2[δ]tψ'}],將d=di+δ代入並去掉不等號,經簡化整理並將p用pc代替後,得到理論計算厚度的計算公式:δ=[\\right]tψ-p}', 'altimg': '', 'w':

'92', 'h': '43', 'omath': 'pcdi2δtψ-p'}]。

δ為筒體的理論計算厚度,pc為計算壓力,di為內徑,[δ]t為許用應力。大多數情況下,δ=[\\right]tψ}', 'altimg': '', 'w':

'71', 'h': '43', 'omath': 'pcdi2δtψ'}]。

設計厚度δd :δd=δ+c2 c2=n*λmm 為使用壽命n年內的總腐蝕裕量。

名義厚度δn: δn=δd+c1+⊿ c1為負偏差,⊿為去除負偏差後的圓整值。對壓力容器用的低合金鋼板和不鏽鋼鋼板,它們的厚度負偏差一律為-0.3mm。

有效厚度δe: δe=δ+⊿=δn-c1-c2

最小厚度δmin:最小厚度是指為滿足容器在製造、運輸及安裝過程中的剛度要求,根據工程實踐經驗所規定的不包括腐蝕裕量的最小厚度。

對於碳素鋼和低合金鋼制容器,δmin不小於3mm;對於高合金鋼制容器,δmin不小於2mm。若算出的δ<δmm 取δmm為計算厚度

δmm-δ>c1,理論計算厚度很小,δn=δmm+ c2+⊿

δmm-δ<c1,理論計算厚度不大,δn=δmm+ c2+ c1+⊿

16、強度校核公式:

1)在工作壓力及溫度下,現有容器強度夠否?

2 )現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:

則匯出壁厚計算公式:

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:穩定、臨界壓力、臨界應力、臨界應變、計算長度、臨界長度。

穩定:當軸向壓力小於臨界壓力是,壓桿在直線形狀下維持穩定平衡。

臨界壓力:使外壓圓筒從在圓的形狀下能夠維持穩定的平衡過渡到不能維持穩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,筒壁內產生的環向壓縮應力稱為臨界應力,用δcr表示。

臨界長度:lcr=1.18do[}', 'altimg':

'', 'w': '44', 'h': '54', 'omath':

'doδe'}] l>lcr 長圓筒 l<lcr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、鋼製長圓筒臨界壓力公式:

從上述公式看,影響長圓筒臨界壓力的因素如何?

除了與材料物理性質(彈性模量e,μ)有關外,幾何方面只與徑厚比(δe/do)有關,與長徑比(l/do)無關。試驗結果證明:長圓筒失穩時的波數為2。

鋼製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:短圓筒失穩時的波數為大於2的整數。

20、外壓圓筒的設計方法:圖演算法。

對於do/δe≥20的圓筒和管子:(1)根據假定的do、l、δe,計算l/do,do/ δe並查取a值;(2)根據材料查詢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,則取右端點縱座標為b,若a值在曲線直線段左側,則b=2ea/3)(4)計算[p],直至[p]≥pc為止。

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