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1、1 认识化工设备 第一节化工设备及应用第二节化工设备的特点第三节化工设备的基本要求第四节压力容器结构与分类第五节压力容器常用材料及其选择第六节压力容器常用规范简介 2 第一节化工设备及应用石化企业的雄姿 3 第一节化工设备及应用石化企业的雄姿 4 第一节化工设备及应用化工设备应用广泛 化工设备是化工工艺的基础 是实现化工生产的重要工具 5 第二节化工设备的特点 1 功能原理多样化2 外壳多为压力容器3 化工 机械 电气一体化4 设备结构大型化 6 化工设备 是化工工艺的基础 是实现化工生产的重要工具 压力容器 承受一定压力载荷 与外界形成一个封闭系统的外壳 压力容器特点 在高温 高压 高真空
2、低温 强腐蚀条件下操作 工艺条件苛刻和恶劣 安全性要求极高 7 压力容器的安全 8 压力容器的安全 9 第三节化工设备的基本要求 1 安全可靠性要求化工设备必须具有足够的强度和刚度 良好的韧性 耐腐蚀性和可靠的密封性 2 工艺条件要求工艺性能要求通常包括 反应设备的反应速度 换热设备的传热量 塔设备的传质效率 储存设备的储存量等 3 经济合理性要求在满足工艺要求和安全可靠运行的前提下 要尽量作到适用和经济合理 4 便于操作和维护5 环境保护要求 10 第四节压力容器结构及分类 1 P 0 1MPa 2 D 0 15m 3 介质为气体 液化气体或最高工作温度高于等于标准沸点的液体 一 压力容器结
3、构 基本承压部件1 筒体2 封头3 密封装置 法兰 密封元件 坚固件 4 开孔 人 手孔 5 接管6 支座附件7 安全附件 安全阀 爆破片 8 测量与控制仪表 11 第四节压力容器结构及分类 一 压力容器结构 12 二 压力容器分类 第四节压力容器结构及分类 1 按设计压力分类低压容器0 1MPa p 1 6MPa 中压容器1 6MPa p 10 0MPa 高压容器10 0MPa p 100MPa 超高压容器p 100MPa 13 第四节压力容器结构及分类 二 压力容器分类 14 3 按工作温度分类低温容器设计温度 20 常温容器设计温度 20 200 中温容器设计温度 200 450 高温容
4、器设计温度 450 第四节压力容器结构及分类 二 压力容器分类 15 4 按壁厚分类薄壁容器K D0 Di 1 2厚壁容器K D0 Di 1 2 第四节压力容器结构及分类 二 压力容器分类 16 5 按 压力容器安全技术监察规程 分类 第四节压力容器结构及分类 二 压力容器分类 17 5 按 压力容器安全技术监察规程 分类 第四节压力容器结构及分类 二 压力容器分类 18 小结 1 化工设备 是化工工艺的基础 是实现化工生产的重要工具 2 压力容器 承受一定压力载荷 与外界形成一个封闭系统的外壳 3 压力容器特点 在高温 高压 高真空 低温 强腐蚀条件下操作 工艺条件苛刻和恶劣 安全性要求极高
5、 4 化工设备的基本要求 五条5 压力容器结构 基本承压部件六部分6 压力容器分类 19 一 课后思考题 一 设备是工艺的基础 二 材料是设备的基础 三 材料有那些性能 四 常用钢分几类 二 课后作业P201 1 1 2 20 复习 一 压力容器的结构 21 22 二 压力容器分类 1 按压力等级分类 低压容器 L 0 1MPa P 1 6MPa中压容器 M 1 6MPa P 10 0MPa高压容器 H 10 0MPa P 100MPa超高压容器 U P 100MPa 3 按 容规 分类 压力容器安全技术监察规程 综合考虑了设计压力 几何容积 材料强度 应用场合和介质危害程度等影响因素 23
6、课堂作业 判断题 判断下列容器属一 二 三类容器的哪一类 1 2000mmx5000mm的液氨储罐 2 p为4MPa的剧毒介质容器 3 p为10MPa V为800L的乙烯储罐 24 一 课程引入 二 课程任务 一 设备是工艺的基础 二 材料是设备的基础 一 压力容器选材 二 压力容器常用规范 25 第五节压力容器常用材料及其选择 教学重点 1 材料的力学性能 2 压力容器材料的选择 教学难点 材料的选择 26 一 金属的分类 铸造生铁 金属 黑色金属 有色金属 生铁 钢 炼钢生铁 合金生铁 第五节压力容器常用材料及其选择 一 金属材料基本知识 27 复习工程材料知识 铁碳合金 由95 以上铁和
7、0 05 4 碳及1 左右杂质元素所组成合金一般含碳量0 02 2 称为钢 大于2 称为铸铁 当含碳量小于0 02 时称纯铁 工业纯铁 含碳量大于4 3 的铸铁极脆 后二者的工程应用价值都很小 28 1 碳素结构钢 1 普通碳素结构钢代表钢材屈服点的字母 屈服点的数值 材料质量等级符号 脱氧方法符号 常用 Q235B Q235C Q235A F 2 优质碳素结构钢较普通碳素结构含S P量较少 表面质量较好 常用 10 15 20g 20R和20等 第五节压力容器常用材料及其选择 二 钢铁牌号及表示方法 一 金属材料基本知识 29 3 特殊性能钢主要指不锈耐酸钢 如 铬不锈钢 如1Cr13铬镍不
8、锈钢 如0Cr18Ni9 2 合金钢在碳素钢的基础上加入少量合金元素 特别 锅炉钢和容器钢主要用于壳体或锅炉承压元件 常用 16MnR 15MnVR 18MnMoNb等 第五节压力容器常用材料及其选择 一 金属材料基本知识 二 钢铁牌号及表示方法 30 材料在外力 或外加能量 作用下抵抗外力所表现的行为 包括变形和抗力 即在外力作用下不产生超过允许的变形或不被破坏的能力 第五节压力容器常用材料及其选择 固体材料在外力作用下抵抗产生塑性变形和断裂的特性 1 强度 材料承受载荷作用 当载荷不再增加或缓慢增加时 仍继续发生明显的塑性变形 这种现象就称为屈服 金属在拉伸条件下 从开始加载到发生断裂所能
9、承受的最大应力值 叫作抗拉强度 力学性能 二 金属材料的性能 31 主要有两个塑性指标 延伸率 断面收缩率 2 塑性 金属材料在断裂前发生不可逆永久变形的能力 3 韧性 表示材料弹塑性变形为断裂全过程吸收能量的能力 也就是材料抵抗裂纹扩展的能力 承受静载荷抗裂纹扩展的能力 缺口敏感性承受动载荷时抗裂纹的能力 冲击韧性 4 硬度 金属材料抵抗其它更硬的物体压入其内的能力 表示金属材料在一个小的体积范围内抵抗弹性变形 塑性变形或破断的能力 力学性能 二 金属材料的性能 32 二 1 耐腐蚀性金属和合金对周围介质 如大气 水汽 各种电解液侵蚀的抵抗能力叫做耐腐蚀性 2 抗氧化性在现代工业生产中的许多
10、高温化工设备 在高温工作条件下 不仅有自由氧的氧化腐蚀过程 还有其他气体介质如水蒸气 CO2 SO2等的氧化腐蚀作用 因此锅炉给水中的含氧量和其他介质中的硫及其他杂质的含量对钢的氧化是有一定影响的 化学性能 二 金属材料的性能 33 金属和合金的加工工艺性能是指铸造性 可锻性 可焊性 切削加工性 热处理性能等直接影响化工设备和零部件的制造工艺方法 也是选择材料时必须考虑的因素 三 压力容器选择材料的基本要求 较高的强度 良好的塑性 韧性 良好的焊接性和耐腐蚀性 加工工艺性能 二 金属材料的性能 34 三 压力容器选择材料的基本要求 为满足工艺要求 材料就具有较好的耐腐蚀能力 35 1 碳素结构
11、钢钢板非压力容器专用钢板 但质量稳定 价格便宜 Q235 A F Q235 A Q235 B Q235 C 四 压力容器常用材料 1 壳体 表压力容器用结构钢板的适用范围表 36 2 压力容器用碳素钢和低合金钢钢板这类材料属于一般压力容器专用钢板 常见的有 20R 16MnR 15MnVR 四 压力容器常用材料 1 壳体 性能指标等见书P12表1 2 37 3 低温压力容器用低合金钢钢板常见的有16MnDR 15MnNiDR 09Mn2VDR 09MnNiDR 07MnNiCrMoVDR等 四 压力容器常用材料 1 壳体 4 不锈钢钢板常见的有0Cr13 0Cr18Ni9 0Cr18Ni10T
12、i 0Cr17Ni12Mo2Ti 0Cr19Ni13Mo3等 2 接管 钢管在化工设备中应用也是很多的 如容器壳体上各种接管 管壳式换热器上的换热管 加热炉的炉管等 这些都要求使用无缝钢管 另外大直径的无缝钢管还可直接用来制作容器的壳体 无缝钢管材料分为四类 碳素钢 低合金钢 低合金耐热钢 高合金钢 见P13表 38 四 压力容器常用材料 3 管板与法兰 受力元件 与介质接触 受力情况复杂 故要求其材料力学性能要高于壳体 4 螺栓 螺母 不与介质接触 但承受较大负荷 故材料机械强度要高 要具有良好的塑性 韧性以及良好的机械加工性能 对高温和高强度螺栓用钢 还必须具有良好的抗松弛性 良好的耐热性
13、以及较低的缺口敏感性 同时 螺栓与螺母需要配套使用 通常螺栓用材料的强度和硬度应略高于螺母用材料 螺栓 螺母常用材料见P14表1 4 5 支座与附件 不与介质接触 但承受整个容器负荷 选项用钢性好的材料 如 Q235 A Q235 B 39 设备的使用和操作条件 材料的力学性能 材料的焊接和冷热加工性能 设备的使用功能和制造工艺 材料的来源与价格 四 压力容器用钢的选用原则 40 课后思考题 1 选择液氨贮罐材料 41 第六节压力容器常用规范简介 一 国内标准1 GB150 1998是中国压力容器方面一部最重要的国家标准 该标准规定了钢制压力容器在设计 制造 检验与验收方面的要求 2 GB151 1999 管壳式换热器 GB151 1999是管壳式换热器的国家标准 是管壳式换热器设计 制造 检验与验收 安装 试车和维护的基本依据 3 压力容器安全技术监察规程 该规范是压力容器安全管理的一个技术法规 同时也是政府对压力容器实施技术监督和管理的依据 42 二 国外标准 国外的规范主要有四个 美国ASME规范 英国压力容器规范 BS 日本国家标准 JIS 德国压力容器规范 AD 43 作业 P211 6
