化工設(shè)備基礎(chǔ)

1、晶間腐蝕：是一種局部的、選擇性的腐蝕破壞。 應(yīng)力腐蝕：是金屬在腐蝕性介質(zhì)和拉應(yīng)力的共同作用下產(chǎn)生的一種破壞形式。 公稱壓力：指管道、管件、閥門在一定的溫度范圍內(nèi)最大允許工作壓力。 薄壁容器：將容器的厚度與其最大截面圓的內(nèi)徑之比小于0.1的容器稱為薄壁容器。 邊緣應(yīng)力：由于結(jié)構(gòu)的不連續(xù)性導(dǎo)致變形不協(xié)調(diào)性產(chǎn)生的附加應(yīng)力。特點(diǎn)：局部性和自限性。 臨界壓力：導(dǎo)致筒體失穩(wěn)的壓力。 臨界長(zhǎng)度：容器在外壓作用下，與臨界壓力相對(duì)應(yīng)的長(zhǎng)度。 力學(xué)性能：在外力作用下不產(chǎn)生超過(guò)允許的變形或不被破壞的能力。 容器：一般是由幾個(gè)殼體，再加上連接法蘭、支座、接口管、人孔、手孔等零部件組合而成。 公稱直徑：對(duì)由鋼板卷制的筒

2、體和成型封頭，指其內(nèi)徑，采用無(wú)縫鋼管制作的容器，指其外徑。法蘭的公稱直徑是與其相匹配的筒體或管子的公稱直徑。封頭的選擇：幾何方面，就單位容積的表面積來(lái)說(shuō)，以半球形封頭最小，力學(xué)方面，在直徑、厚度、計(jì)算壓力相同的條件下，半球形封頭的應(yīng)力最小。 法蘭聯(lián)接結(jié)構(gòu)式一個(gè)組合件，一般是有聯(lián)接件、被聯(lián)接件、密封元件組成。 法蘭密封結(jié)構(gòu)由法蘭、墊片、螺栓、螺母組成。法蘭密封原理：當(dāng)壓力介質(zhì)通過(guò)密封口的阻力降大于密封口兩側(cè)介質(zhì)的壓力差時(shí)，介質(zhì)就被密封住了。 泄露途徑：墊片滲漏和壓緊面泄露。等面積補(bǔ)強(qiáng)：就是使補(bǔ)強(qiáng)的金屬量等于或大于開(kāi)孔所削弱的金屬量。 補(bǔ)強(qiáng)原則：補(bǔ)強(qiáng)金屬通過(guò)開(kāi)孔中心線的縱截面上的正投影面積，必須等

3、于或大于殼體由于開(kāi)孔而在這個(gè)截面上所削弱的正投影面積。 加強(qiáng)圈的作用：縮短計(jì)算長(zhǎng)度，提高容器的抗失穩(wěn)性。 補(bǔ)強(qiáng)圈的作用：降低開(kāi)孔處的應(yīng)力集中系數(shù)。 側(cè)向失穩(wěn)：容器由于受均勻側(cè)向外壓引起的失穩(wěn)。內(nèi)壓容器：殼體的內(nèi)部壓力大于殼體外部壓力的容器。 第一曲率半徑：經(jīng)線上兩點(diǎn)切線的兩條垂線的交點(diǎn)與原來(lái)點(diǎn)之間的距離。 第二曲率半徑：經(jīng)線上任一點(diǎn)的切線的垂線與旋轉(zhuǎn)軸的交點(diǎn)之間的距離。Q235-A F: Q:鋼材屈服點(diǎn)，235：屈服極限值為235mpa,A：甲類鋼，F(xiàn)：沸騰鋼。鋼號(hào)種類含碳量%合金元素含量（%）符號(hào)意義Q235-A·F普通碳素甲類鋼F：沸騰鋼Q:鋼材屈服點(diǎn)Q235-A普通碳素甲類鋼A

4、:甲類鋼20g優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼0.2%g:鍋爐鋼16Mn R普通低合金鋼0.16%<1.5%R:容器鋼20MnMo普通低合金鋼0.2%MnMo<1.5%16MnDR普通低合金鋼0.16%Mn:<1.5%D:低溫鋼14Cr1Mo普通低合金鋼0.14%Cr:0.9-1.3%;Mo:<1.5%0Cr13鉻不銹鋼<0.08%Cr:13%1Cr18Ni9Ti奧氏體不銹鋼0.1%Cr:18%;Ni:9%;Ti:<1.5%00Cr19Ni10奧氏體不銹鋼<0.03%Cr:19%;Ni:10%2.在承受內(nèi)壓的圓筒形容器上開(kāi)橢圓孔，應(yīng)使橢圓的長(zhǎng)軸與筒體軸線平行。（

5、5;）3.薄壁回轉(zhuǎn)殼體中任一點(diǎn)，只要該點(diǎn)的兩個(gè)曲率半徑，則該點(diǎn)的兩向應(yīng)力。 （）4.因?yàn)閮?nèi)壓薄壁圓筒的兩向應(yīng)力與壁厚成反比，當(dāng)材質(zhì)與介質(zhì)壓力一定時(shí)，則壁厚大的容器，壁內(nèi)的應(yīng)力總是小于壁厚小的容器。（×）5.按無(wú)力矩理論求得的應(yīng)力稱為薄膜應(yīng)力，薄膜應(yīng)力是沿壁厚均勻分布的。（）B組：1.臥式圓筒形容器，其內(nèi)介質(zhì)壓力，只充滿液體，因?yàn)閳A筒內(nèi)液體靜載荷不是沿軸線對(duì)稱分布的，所以不能用薄膜理論應(yīng)力公式求解。（）2.由于圓錐形容器錐頂部分應(yīng)力最小，所以開(kāi)空宜在錐頂部分。（）3.凡薄壁殼體，只要其幾何形狀和所受載荷對(duì)稱于旋轉(zhuǎn)軸，則殼體上任何一點(diǎn)用薄膜理論應(yīng)力公式求解的應(yīng)力都是真實(shí)的。（×

6、）4.橢球殼的長(zhǎng)，短軸之比a/b越小，其形狀越接近球殼，其應(yīng)力分布也就越趨于均勻。（）5.因?yàn)閺氖芰Ψ治鼋嵌葋?lái)說(shuō)，半球形封頭最好，所以不論在任何情況下，都必須首先考慮采用半球形封頭。（×）1. 厚度為60mm和6mm的16MnR熱軋鋼板,其屈服點(diǎn)是不同的,且60mm厚鋼板的s大于6mm厚鋼板的s. ( × )2. 依據(jù)彈性失效理論,容器上一處的最大應(yīng)力達(dá)到材料在設(shè)計(jì)溫度下的屈服點(diǎn)s(t)時(shí),即宣告該容器已經(jīng)”失效”. ( )3. 安全系數(shù)是一個(gè)不斷發(fā)展變化的數(shù)據(jù),按照科學(xué)技術(shù)發(fā)展的總趨勢(shì),安全系數(shù)將逐漸變小. ( )4. 當(dāng)焊接接頭結(jié)構(gòu)形式一定時(shí),焊接接頭系數(shù)隨著監(jiān)測(cè)比率的

7、增加而減小. ( × )5. 由于材料的強(qiáng)度指標(biāo)b和s(0.2)是通過(guò)對(duì)試件作單向拉伸試驗(yàn)而側(cè)得,對(duì)于二向或三向應(yīng)力狀態(tài),在建立強(qiáng)度條件時(shí),必須借助于強(qiáng)度理論將其轉(zhuǎn)換成相當(dāng)于單向拉伸應(yīng)力狀態(tài)的相當(dāng)應(yīng)力. ( ）1 假定外壓長(zhǎng)圓筒和短圓筒的材質(zhì)絕對(duì)理想，制造的精度絕對(duì)保證，則在任何大的外壓下也不會(huì)發(fā)生彈性失穩(wěn)。 （ X ）2 18MnMoNbR鋼板的屈服點(diǎn)比Q235-AR鋼板的屈服點(diǎn)高108%，因此，用18MnMoNbR鋼板制造的外壓容器，要比用Q235-AR鋼板制造的同一設(shè)計(jì)條件下的外壓容器節(jié)省許多鋼材。 （ X ）3 設(shè)計(jì)某一鋼制外壓短圓筒時(shí)，發(fā)現(xiàn)采用20g鋼板算得的臨界壓力比設(shè)計(jì)

8、要求低10%，后改用屈服點(diǎn)比20g高35%的16MnR鋼板，即可滿足設(shè)計(jì)要求。 （ X ）4 幾何形狀和尺寸完全相同的三個(gè)不同材料制造的外壓圓筒，其臨界失穩(wěn)壓力大小依次為：Pcr不銹鋼 > Pcr鋁 > Pcr銅。 （ X ）5 外壓容器采用的加強(qiáng)圈愈多，殼壁所需厚度就愈薄，則容器的總重量就愈輕。（ X ）1 法蘭密封中，法蘭的剛度與強(qiáng)度具有同等重要的意義。(×)2 在法蘭設(shè)計(jì)中，如欲減薄法蘭的厚度t，則應(yīng)加大法蘭盤外徑D0,加大法蘭長(zhǎng)徑部分尺寸和加大臂長(zhǎng)度。(×)3 金屬墊片材料一般并不要求強(qiáng)度高，為要求其軟韌，金屬墊片主要用于中高溫和中高壓的法蘭聯(lián)接密封。(

9、)4 法蘭連接中，預(yù)緊密封比壓大，則工作時(shí)可有較大的工作密封比壓，有利于保證密封。所以預(yù)密封比壓越大越好。(×)5 正壓操作的盛裝氣體（在設(shè)計(jì)溫度下不冷凝）的圓筒形處貯罐，采用雙鞍式支座支承時(shí)，可以不必驗(yàn)算其軸向的拉應(yīng)力。(×)9、 設(shè)計(jì)容器筒體和封頭厚度。已知內(nèi)徑Di=1400mm,計(jì)算壓力pc=1.8MPa,設(shè)計(jì)溫度為40,材質(zhì)為15MnVR,介質(zhì)無(wú)大腐蝕性.雙面焊對(duì)接接頭,100%探傷。封頭按半球形、標(biāo)準(zhǔn)橢圓形和標(biāo)準(zhǔn)碟形三種形式算出其所需厚度,最后根據(jù)各有關(guān)因素進(jìn)行分析,確定一最佳方案?！窘狻浚?）確定參數(shù)：Di=1400mm; pc=1.8MPa; t=40; =1

10、.0（雙面焊對(duì)接接頭,100%探傷）；C2=1mm.（介質(zhì)無(wú)大腐蝕性）15MnVR：假設(shè)鋼板厚度: 616mm ，則： t =177MPa ， =177MPa ，ss = 390 MPa（2）筒體壁厚設(shè)計(jì)：C1=0.25mm（按教材表4-9取值，GB6654-94壓力容器用鋼板） C=C1+C2=1.25mm. 名義壁厚：Sn=S+C+圓整， S+C=7.16+1.25=8.41mm.圓整后，Sn =9mm.（3） 筒體水壓試驗(yàn)校核 有效壁厚 Se = Sn -C=9-1.25=7.75mm 試驗(yàn)壓力 計(jì)算應(yīng)力 應(yīng)力校核 筒體水壓試驗(yàn)強(qiáng)度足夠（4）封頭厚度設(shè)計(jì)半球形封頭： C1=0.25mm（

11、按教材表4-9取值，GB6654-94壓力容器用鋼板）C=C1+C2=1.25mm. 名義壁厚：Sn=S+C+圓整， S+C=3.57+1.25=4.82mm.圓整后，Sn =5mm.標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭： 名義壁厚：Sn=S+C+圓整， S+C=7.1+1.25=8.35mm.圓整后，Sn =9mm.標(biāo)準(zhǔn)碟形封頭：名義壁厚：Sn=S+C+圓整， S+C=9.4+1.25=10.65mm.圓整后，Sn =11mm.從計(jì)算結(jié)果看，最佳方案是選用標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭。3.有一承受氣體內(nèi)壓的圓筒形容器，兩端封頭均為橢圓形封頭，已知：圓筒平均直徑為2030 mm，筒體與封頭厚度均為30 mm，工作壓力為3Mpa，試求； 圓筒壁內(nèi)的最大工作壓力； 若封頭橢