1、化工設備機械基礎復習要點第六章1、910oC以下為具有體心立方晶格結構的- 鐵，910oC 以上為具有面心立方晶格結構的- 鐵。2、碳溶解到 - 鐵中形成的固溶體叫鐵素體，碳溶解到 - 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，經一定時間保溫后，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

2、把淬火后的鋼件重新加熱至一定溫度， 經保溫燒透后進行冷卻的一種熱處理操作。低溫回火：加熱溫度為150250oC；中溫回火：加熱溫度為350450oC；高溫回火：加熱溫度為 500650oC。4、碳鋼分為低碳鋼，中碳鋼，高碳鋼三種。低碳鋼：含碳量小于 0.3%，是鋼中強度較低，塑性最好的一類。冷沖壓及焊接性能均好，是用于制作焊制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性能，適用制作軸、齒輪、高壓設備頂蓋等重要零件。高碳鋼：含碳量在0.6%以上，鋼的強度及硬度均高，塑性較差，用來制造彈簧，鋼絲繩等。5、Q245

3、R R指“容”，容器專用20G G指“鍋”，鍋爐專用6、高合金鋼號表示：不銹鋼（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% 耐熱鋼7、單軋鋼板的公稱厚度為3400mm，公稱寬度為6004800mm，公稱長度為 200020000mm。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，板卷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HT150150-用單鑄試棒作出的最低抗拉強度為150MPa。QT350-22

4、L ：22 指有室溫 - 22下的沖擊性能要求。QT500-7500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：化工設備雖然尺寸大小不一，形狀結構不同，內部構件多種多樣，但是它們都有一個外殼，這個外殼就叫容器。容器是化工生產所用各種設備外部殼體的總稱。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） =（其中 Di 為中徑，為厚度。） 經向拉伸應力（經向薄膜應力） m=內壓球殼中的拉伸應力 =

5、 m= 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Mmax是同直徑、同厚度圓柱形殼體內薄膜應力的2K 倍。13、二次應力（邊緣應力，邊界應力）產生原因：邊緣應力是由于不連續點的兩側產生相互約束而出現的附加應力。性質：局部性只產生在局部區域內，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：利用局部性特點，改變邊緣結構，邊緣局部加筒體縱向焊縫錯開焊接， 焊縫與邊緣離開， 焊后熱處理利用自限性

6、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 ) ：無論是簡單還是復雜應力狀態，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 ) ：無論是簡單還是復雜應力狀態，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 ) ：無論是簡單還是復雜應力狀態，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。 r3 =1- 3.形狀改變比能理論 ( 第四強度理論 ): 無論是簡單還是復雜應力狀態，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

7、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采用第三、第四強度理論。第八章14、設計參數：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、焊接接頭系數、腐蝕裕量。容器直徑：對于用鋼板卷焊的筒體，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。 裝有安全閥的容器，其設計壓力不得低于安全閥的整定壓力，整定壓力是根據容器最大工作壓力調定的。取不低于安全閥開啟壓力 ： p（ 1.05

8、 1.1 ）pw 系數取決于彈簧起跳壓力。 裝有爆破片的容器， 取設計壓力為爆破片設計爆破壓力加制造范圍上限。 (1.15-1.75） pw 。 無安全泄放裝置取p= （1.01.1 ）pw。 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于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：選擇材料；確定許用應力。確定設計溫度的方法：（ 1）類似設備實測；（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

9、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于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 ) 。極限應力（0）許用應力：定義式：安全系數（ n）（1）許用應力 s的確定：Mins (0.2 ) , b工作溫度為常溫（ 200）取：nsnbtttMins(0.2),b工作溫度為中溫，取nsnbttttMins (0.2 ),n,Dnsn nn D中 snt,sDt-工作溫度為高溫，取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系數。焊接接頭系數：容器上存在有：縱焊縫-A類焊縫環焊縫 -B類焊縫。焊接系數常取1.0(

10、雙面全部無損探傷 )或 0.85（雙面局部無損探傷） .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。對于不銹鋼，一般取0。15、厚度計算理論計算厚度有第三強度理論得薄膜應力強度條件為 r3 = t , 對于筒體，該強度條件應寫成tr3 = , 由于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t應力乘以焊接接頭系數，所以r3 = , 即, 將D=Di+代入并去掉不等號，經簡化整理并將p 用 pc 代替后，得到理論計算厚度的計算公式：=。為筒體的理論計算

11、厚度，Pc 為計算壓力， Di 為內徑， t 為許用應力。大多數情況下，= 。設計厚度 d : d=+C2 C 2=n*mm 為使用壽命 n 年內的總腐蝕裕量。名義厚度 n: n=d+C1+ C 1 為負偏差， 為去除負偏差后的圓整值。對壓力容器用的低合金鋼板和不銹鋼鋼板， 它們的厚度負偏差一律為 -0.3mm。有效厚度 e:e=+=n-C1-C2最小厚度min: 最小厚度是指為滿足容器在制造、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。對于碳素鋼和低合金鋼制容器，min 不小于3mm；對于高合金鋼制容器， min 不小于2mm。若算出的 mm 取 mm為計算

12、厚度 mm- C1，理論計算厚度很小， n=mm+ C2 + mm- C1，理論計算厚度不大， n=mm+ 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？t p(D ie)t8 52 e2 ）現有容器的最大允許工作壓力如何？ p2 e t8 6Die由薄膜應力理論可推導球形容器強度計算公式mpDpD30即1244pDr 3由第三強度理論，強度條件：4pDi(mm)dpDiC2 (mm)4 t4 t則導出壁厚計算公式：pp球殼應力校核公式tp （ D ie）t4e球殼最大允許工作壓力npDiC2 C1(mm)p4 et4 tD ipe17、“實測壁厚”概念。即無需

13、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：當軸向壓力小于臨界壓力是， 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 cr 表示。臨界長度： Lcr=1.18DoLLcr 長圓筒 LLcr 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、鋼制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

14、E,）有關外，幾何方面只與徑厚比（ e/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。(e )2.5p cr'2.59 ED oL鋼制短圓筒臨界壓力公式D oL 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于 2 的整數。20、外壓圓筒的設計方法：圖算法。對于 DO/e20 的圓筒和管子：（1）根據假定的 Do、L、 e,計算 L/Do,Do/ e 并查取 A 值；（2）根據材料查找 B-A 曲線（3）通過 B-A 曲線得到 B 值（A設計溫度 B

15、-A的最大值，則取右端點縱坐標為 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。21、壓桿穩定計算 - 實用計算方法：折減系數法Pcr cr 極限應力法PPcr Pw 許可荷載法nwAncPw 折減系數法nPcr nw 安全系數法AP 折 減 系 數 （ 表 9-4；表 9-5）； 一 般 > w ， 故 <1 。Wcrcr ( )( )nwnw ( )22、兩端鉸支細長壓桿的臨界力計算公式（歐拉公式）：Pcr2 EIl2不同支承情況的壓桿其邊界條件不同，臨界力值也不同。2 EIminPcr) 2也可由撓曲線比較得出歐拉公式的通式：( l

16、一端固定，一端自由：2；兩端鉸支： 1；一端固定，一端鉸支： 0.7 ；兩端固定： 0.5 ；兩端球形鉸接： 12 E2 Ecr2p 或p歐拉公式的適用范圍：p第十章23、法蘭連接是由一對法蘭、數個螺栓好一個墊片所組成。法蘭是一種可以拆的結構。法蘭連接包括設備法蘭連接和管法蘭連接。24、壓力容器法蘭從整體看有三種形式：甲型平焊法蘭，乙型平焊法蘭，長頸對焊法蘭。25、標記：法蘭（ -T800-160JB/4702-2000 ）800：公稱直徑（ mm）160：公稱壓力 PN（MPa）26、最大允許工作壓力不等于公稱壓力（有可能大于也有可能小于，取決于法蘭所使用的材料和實際工作溫度）第十一章26、壓力容器應開設檢查口，檢查口包括人孔和手孔。第十二章27、開孔補強：補強圈補強，補強原則（等面積補強）補強圈補強： 采用焊接補強圈的方法， 即采用局部增加殼體壁厚的方法，可以減小開孔附近應力集中，叫做補強圈補強。第十三章28、支座中的鞍座：臥式容器的支座應用最為普遍，由底板、腹板、筋板、墊板四種板組焊而成。第十五章29、壓力容器劃類有三類。30、壓力等級：低壓、中壓、高壓低壓容器：代號L，0.1MPaP1.6MPa中壓容器：代號M，1.6MPaP10