化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)復(fù)習(xí)要點(diǎn)

1、化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)復(fù)習(xí)要點(diǎn)第六章1、910oC以下為具有體心立方晶格結(jié)構(gòu)的-鐵，910oC以上為具有面心立方晶格結(jié)構(gòu)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(jīng)一定時(shí)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(jīng)過正火的零件，有比退火更高的強(qiáng)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?；鼗鹁褪前汛慊鸷蟮匿摷匦录?/p>

2、熱至一定溫度，經(jīng)保溫?zé)负筮M(jìn)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(qiáng)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(fù)荷不大的機(jī)械零件。 中碳鋼：含碳量在0.3%0.6%之間，鋼的強(qiáng)度和塑性適中，可通過適當(dāng)?shù)臒崽幚慝@得優(yōu)良的綜合力學(xué)性能，適用制作軸、齒輪、高壓設(shè)備頂蓋等重要零件。 高碳鋼：含碳量在0.6%以上，鋼的強(qiáng)度及硬度均高，塑性較差，用來制造彈簧，鋼絲繩等。5、Q245R R指“容”，容器專

3、用 20G G指“鍋”，鍋爐專用6、高合金鋼號(hào)表示：不銹鋼（Cr含量高時(shí)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(zhǎng)度為200020000mm。B類鋼板的負(fù)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(nèi)徑，筒體和封頭的公稱直徑為內(nèi)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(qiáng)度為150MPa。 QT350-22L：22指有室溫-22下

4、的沖擊性能要求。 QT500-7 500抗拉強(qiáng)度Rm/MPa 7最小伸長(zhǎng)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(yīng)力分類：?jiǎn)蜗驊?yīng)力狀態(tài)、二向應(yīng)力狀態(tài)、三向應(yīng)力狀態(tài)10、容器：化工設(shè)備雖然尺寸大小不一，形狀結(jié)構(gòu)不同，內(nèi)部構(gòu)件多種多樣，但是它們都有一個(gè)外殼，這個(gè)外殼就叫容器。容器是化工生產(chǎn)所用各種設(shè)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(gòu)成。11、內(nèi)壓圓筒中的拉伸應(yīng)力 環(huán)向拉伸應(yīng)力（環(huán)向薄膜應(yīng)力）=pDi2（其中Di為中徑，為厚度。）經(jīng)向拉伸應(yīng)力（經(jīng)向薄膜應(yīng)力）m=PD4 內(nèi)壓球殼中的拉伸應(yīng)力 =PD4 m=PD41

5、2、彎曲應(yīng)力 周邊簡(jiǎn)支、承受均布載荷的圓平板，最大彎曲應(yīng)力出現(xiàn)在板的中心處；周邊固定、承受均布載荷的圓平板，最大應(yīng)力出現(xiàn)在板的中心四周；承受壓力p的圓平板所產(chǎn)生的最大彎曲應(yīng)力Mmax是同直徑、同厚度圓柱形殼體內(nèi)薄膜應(yīng)力的2KD倍。13、二次應(yīng)力（邊緣應(yīng)力，邊界應(yīng)力） 產(chǎn)生原因：邊緣應(yīng)力是由于不連續(xù)點(diǎn)的兩側(cè)產(chǎn)生相互約束而出現(xiàn)的附加應(yīng)力。性質(zhì)：局部性 只產(chǎn)生在局部區(qū)域內(nèi)，邊緣應(yīng)力衰減很快。自限性 當(dāng)邊緣處的附加應(yīng)力達(dá)到材料屈服極限時(shí)，相互約束便緩解了，不會(huì)無限制地增大。對(duì)二次應(yīng)力的限制：利用局部性特點(diǎn)，改變邊緣結(jié)構(gòu)，邊緣局部加筒體縱向焊縫錯(cuò)開焊接，焊縫與邊緣離開，焊后熱處理利用自限性保證材料塑性，

6、可以使邊緣應(yīng)力不會(huì)過大，避免產(chǎn)生裂紋。13、強(qiáng)度理論最大拉應(yīng)力理論(第一強(qiáng)度理論)：無論是簡(jiǎn)單還是復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)，只要發(fā)生脆斷，其共同的原因是最大拉應(yīng)力達(dá)到某個(gè)共同的極限值。最大伸長(zhǎng)線應(yīng)變理論(第二強(qiáng)度理論)：無論是簡(jiǎn)單還是復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)，只要發(fā)生脆斷，其共同的原因是最大伸長(zhǎng)應(yīng)變達(dá)到某個(gè)共同的極限值。最大剪應(yīng)力理論 (第三強(qiáng)度理論)：無論是簡(jiǎn)單還是復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)，只要發(fā)生屈服破壞，共同的原因是最大剪應(yīng)力達(dá)到某個(gè)共同的危險(xiǎn)值。r3=1-3.形狀改變比能理論 (第四強(qiáng)度理論): 無論是簡(jiǎn)單還是復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)，只要發(fā)生屈服破壞，其共同的原因是形狀改變比能達(dá)到某個(gè)共同的極限值。脆性斷裂 選用第一、第二強(qiáng)度理論

7、屈服失效 選用第三、第四強(qiáng)度理論容器設(shè)計(jì)采用第三、第四強(qiáng)度理論。第八章14、設(shè)計(jì)參數(shù)：容器（公稱）直徑、設(shè)計(jì)壓力和工作壓力、設(shè)計(jì)溫度、計(jì)算壓力、許用應(yīng)力、焊接接頭系數(shù)、腐蝕裕量。容器直徑：對(duì)于用鋼板卷焊的筒體，以內(nèi)徑作為它的公稱直徑，用無縫鋼管做筒體時(shí)，以外徑作為它的公稱直徑。設(shè)計(jì)壓力：指設(shè)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(xiàn)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(shè)計(jì)壓力不得低于安全閥的整定壓力，整定壓力是根據(jù)容器最大工作壓力調(diào)定的。取不低于安全閥開啟壓力 ： p （1.051.1）pw 系數(shù)取決于彈簧起跳壓力 。 裝有爆破

8、片的容器，取設(shè)計(jì)壓力為爆破片設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)壓力應(yīng)根據(jù)工作條件下可能達(dá)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(shí)的氣體壓力考慮）。設(shè)計(jì)溫度：指容器在正常工作情況下，設(shè)定的元件的金屬溫度（沿元件金屬截面的溫度平均值）。設(shè)計(jì)溫度在容器設(shè)計(jì)中的作用： 選擇材料； 確定許用應(yīng)力。確定設(shè)計(jì)溫度的方法：（1）類似設(shè)備實(shí)測(cè)；（2）傳熱計(jì)算；（3）參照書P90表4-5。計(jì)算壓力：在相應(yīng)設(shè)計(jì)溫度下，用以確定元件厚度的壓力，其中包括液柱靜壓力。當(dāng)元件所承受的液柱靜壓力小于5%設(shè)計(jì)壓

9、力時(shí)，可忽略不計(jì)。即計(jì)算壓力=設(shè)計(jì)壓力+液柱靜壓力(5%P時(shí)計(jì)入)。許用應(yīng)力：定義式：（1） 許用應(yīng)力s的確定：工作溫度為常溫（200）?。汗ぷ鳒囟葹橹袦兀」ぷ鳒囟葹楦邷?，取中 snt ,sDt-設(shè)計(jì)溫度下材料的蠕變強(qiáng)度和 持久強(qiáng)度。nn,nD-蠕變強(qiáng)度和持久強(qiáng)度的安全系數(shù)。焊接接頭系數(shù)：容器上存在有：縱焊縫-A類焊縫環(huán)焊縫-B類焊縫。焊接系數(shù)常取1.0(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(jìn)行無損檢驗(yàn)。檢驗(yàn)方法主要是：X射線檢查和超聲波檢查。腐蝕裕量：對(duì)單面腐蝕取C2= 1 mm; 對(duì)雙面腐蝕取C2= 2 mm。 對(duì)于不銹鋼，一般取0。

10、15、厚度計(jì)算 理論計(jì)算厚度 有第三強(qiáng)度理論得薄膜應(yīng)力強(qiáng)度條件為r3=t,對(duì)于筒體，該強(qiáng)度條件應(yīng)寫成r3=pD2t,由于鋼板在焊接加熱過程中，對(duì)焊縫周圍會(huì)產(chǎn)生不利影響，所以港版的許用應(yīng)力乘以焊接接頭系數(shù)，所以r3=pD2t,即pD2t,將D=Di+代入并去掉不等號(hào)，經(jīng)簡(jiǎn)化整理并將p用pc代替后，得到理論計(jì)算厚度的計(jì)算公式：=PcDi2t-p。為筒體的理論計(jì)算厚度，Pc為計(jì)算壓力，Di為內(nèi)徑，t為許用應(yīng)力。大多數(shù)情況下，=PcDi2t。設(shè)計(jì)厚度d :d=+C2 C2=n*mm 為使用壽命n年內(nèi)的總腐蝕裕量。名義厚度n: n=d+C1+ C1為負(fù)偏差，為去除負(fù)偏差后的圓整值。對(duì)壓力容器用的低合金鋼

11、板和不銹鋼鋼板，它們的厚度負(fù)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(yùn)輸及安裝過程中的剛度要求，根據(jù)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)所規(guī)定的不包括腐蝕裕量的最小厚度。對(duì)于碳素鋼和低合金鋼制容器，min不小于3mm；對(duì)于高合金鋼制容器，min不小于2mm。若算出的mm 取mm為計(jì)算厚度mm-C1，理論計(jì)算厚度很小，n=mm+ C2+mm-C1，理論計(jì)算厚度不大，n=mm+ C2+ C1+16、強(qiáng)度校核公式：1）在工作壓力及溫度下，現(xiàn)有容器強(qiáng)度夠否？2 ）現(xiàn)有容器的最大允許工作壓力如何？由薄膜應(yīng)力理論可推導(dǎo)球形容器強(qiáng)度計(jì)算公式由第三強(qiáng)度理論，強(qiáng)度條件：

12、則導(dǎo)出壁厚計(jì)算公式： 17、“實(shí)測(cè)壁厚”概念。即無需考慮負(fù)偏差問題，C1=0 。第九章18、概念：穩(wěn)定、臨界壓力、臨界應(yīng)力、臨界應(yīng)變、計(jì)算長(zhǎng)度、臨界長(zhǎng)度。穩(wěn)定：當(dāng)軸向壓力小于臨界壓力是，壓桿在直線形狀下維持穩(wěn)定平衡。臨界壓力：使外壓圓筒從在圓的形狀下能夠維持穩(wěn)定的平衡過渡到不能維持穩(wěn)定平衡的那個(gè)壓力就是該外壓圓筒的臨界壓力，用Pcr表示。臨界應(yīng)力：筒體在臨界壓力作用下，筒壁內(nèi)產(chǎn)生的環(huán)向壓縮應(yīng)力稱為臨界應(yīng)力，用cr表示。臨界長(zhǎng)度：Lcr=1.18DoDoe LLcr 長(zhǎng)圓筒 LLcr短圓筒，是封頭或其他鋼行構(gòu)件對(duì)筒身是否有支撐作用的分界線。19、鋼制長(zhǎng)圓筒 臨界壓力公式：從上述公式看，影響長(zhǎng)圓筒

13、臨界壓力的因素如何？除了與材料物理性質(zhì)（彈性模量E,）有關(guān)外，幾何方面只與徑厚比（e/DO)有關(guān)，與長(zhǎng)徑比（L/DO)無關(guān)。試驗(yàn)結(jié)果證明：長(zhǎng)圓筒失穩(wěn)時(shí)的波數(shù)為2。鋼制短圓筒 臨界壓力公式 L為計(jì)算長(zhǎng)度.從公式看，短圓筒臨界壓力大小與何因素有關(guān)？除了與材料物理性質(zhì)有關(guān)外，與圓筒的厚徑比和長(zhǎng)徑比均有關(guān)。試驗(yàn)結(jié)果證明：短圓筒失穩(wěn)時(shí)的波數(shù)為大于2的整數(shù)。20、外壓圓筒的設(shè)計(jì)方法：圖算法。對(duì)于DO/e20的圓筒和管子：（1）根據(jù)假定的Do、L、e,計(jì)算L/Do,Do/ e并查取A值；（2）根據(jù)材料查找B-A曲線（3）通過B-A曲線得到B值（A設(shè)計(jì)溫度B-A的最大值，則取右端點(diǎn)縱坐標(biāo)為B，若A值在曲線直線

14、段左側(cè)，則B=2EA/3）（4）計(jì)算p,直至pPc為止。21、壓桿穩(wěn)定計(jì)算-實(shí)用計(jì)算方法：折減系數(shù)法 折減系數(shù)（表9-4；表9-5）；一般>w，故 <1。22、兩端鉸支細(xì)長(zhǎng)壓桿的臨界力計(jì)算公式（歐拉公式）： 不同支承情況的壓桿其邊界條件不同，臨界力值也不同。也可由撓曲線比較得出歐拉公式的通式： 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：1歐拉公式的適用范圍：第十章23、法蘭連接是由一對(duì)法蘭、數(shù)個(gè)螺栓好一個(gè)墊片所組成。法蘭是一種可以拆的結(jié)構(gòu)。法蘭連接包括設(shè)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

15、，乙型平焊法蘭，長(zhǎng)頸對(duì)焊法蘭。25、標(biāo)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(shí)際工作溫度）第十一章26、壓力容器應(yīng)開設(shè)檢查口，檢查口包括人孔和手孔。第十二章27、開孔補(bǔ)強(qiáng)：補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)，補(bǔ)強(qiáng)原則（等面積補(bǔ)強(qiáng)）補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)：采用焊接補(bǔ)強(qiáng)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(yīng)力集中，叫做補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)。第十三章28、支座中的鞍座：臥式容器的支座應(yīng)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(jí)：低壓、中壓、高壓低壓容器：代號(hào)L，0.1MPaP1.6MPa中壓容器：代號(hào)M，1.6MPaP10MPa高壓容器：代號(hào)HL，10MPaP100M