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1、1 资资料的性能：机械性能、物理性能、化学性料的性能：机械性能、物理性能、化学性能、加工工能、加工工艺艺性性2 机械性能：机械性能：资资料抵抗外力而不料抵抗外力而不产产生超越允生超越允许许的的变变形或抵抗外力不被破坏的才干。有形或抵抗外力不被破坏的才干。有强强度、度、塑性、硬度、塑性、硬度、韧韧性等目的性等目的3 强强度度:固体固体资资料在外力作用下抵抗料在外力作用下抵抗产产生塑性生塑性变变形和断裂的特性。有屈服点、抗拉形和断裂的特性。有屈服点、抗拉强强度、蠕度、蠕变变极限、耐久极限、耐久强强度、疲度、疲劳劳强强度度一一 化工设备资料化工设备资料l4 塑性：金属在外力作用下塑性：金属在外力作用
2、下产产生塑性生塑性变变形形而不被破坏的才干，有延伸率和断面收而不被破坏的才干，有延伸率和断面收缩缩率、冷弯角率、冷弯角l5 硬度：金属硬度：金属资资料抵抗其它更硬物体料抵抗其它更硬物体压压入入外表的才干。反映外表的才干。反映资资料料弹弹性、硬度与塑性性、硬度与塑性等的等的综综合性能。有布氏硬度、洛氏硬度、合性能。有布氏硬度、洛氏硬度、维维氏硬度氏硬度6 韧韧性：性：韧韧性是性是资资料在外加料在外加动载动载荷忽然荷忽然袭袭击时击时的一种及的一种及时时和迅速塑性和迅速塑性变变形的才干形的才干. 韧韧性高的性高的资资料普通有高的塑性目的，但塑料普通有高的塑性目的，但塑性高的性高的资资料不一定有高的料
3、不一定有高的韧韧性。性。7 物理性能：物理性能：热热膨膨胀胀性、性、弹弹性模量、泊桑性模量、泊桑比比8 化学性能：耐腐化学性能：耐腐蚀蚀性、抗氧化性性、抗氧化性l9 资资料的工料的工艺艺性能：加工性能：加工过过程的程的难难易程度，易程度，主要有主要有铸铸造性能、造性能、锻锻造性能、造性能、焊焊接性能、切接性能、切削加工性能、削加工性能、热处热处置性能等置性能等l10 金属金属资资料的分料的分类类：l钢钢的分的分类类方法：按化学成分及按脱氧程度方法：按化学成分及按脱氧程度l11 钢铁钢铁牌号的表示方法：字母、数字的含牌号的表示方法：字母、数字的含义义lQ235-AF, 16MnR, 0Gr18N
4、i9Til13 纯铁纯铁的同素异构的同素异构转变转变l 固固态态下晶体构造随温度下晶体构造随温度发发生改生改动动的景的景象称象称为为同素异构同素异构转变转变12 12 石墨存在的方式：球状、细片状、粗片状石墨存在的方式：球状、细片状、粗片状l14 碳钢的根本组织：铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体l15 碳钢中杂质对其性能的影响：l 锰Mn、MnS(1600)、是一种有益元素l 硅Si是有益元素。u硫硫S、FeS和和Fe构成低熔点的化合物构成低熔点的化合物熔点熔点为985、热脆性、有害元素脆性、有害元素u磷磷P、冷脆、是有害元素。、冷脆、是有害元素。u氧氧O以以MnO、SiO2、FeO、Al2O3
5、等等夹杂物方式存在，破坏了物方式存在，破坏了钢基体的延基体的延续性，性，有害有害l16 钢钢的的热处热处置：退火与正火、淬火与回火、置：退火与正火、淬火与回火、调质处调质处置的作用置的作用l17 合金元素合金元素对钢对钢的影响的影响l铬铬主要元素，耐腐主要元素，耐腐蚀蚀抗氧化抗氧化l锰锰强强度，低温冲度，低温冲击韧击韧性性l镍热强性性l钛强脱氧脱氧剂，提高，提高韧性，定碳，防晶性，定碳，防晶间腐腐蚀l18 有色金属有色金属资资料料l 铝铝及其合金及其合金耐腐耐腐蚀蚀、低温、不、低温、不污污染染l 铜铜及其合金及其合金 低温、耐非氧化性酸低温、耐非氧化性酸l 铅铅及其合金及其合金耐硫酸、耐耐硫酸
6、、耐辐辐射射l 钛钛及其合金及其合金轻质轻质高高强强，耐腐，耐腐蚀蚀、耐、耐热热l19 非金属非金属资资料料l 化工陶瓷，化工搪瓷、玻璃化工陶瓷，化工搪瓷、玻璃耐耐蚀蚀、不、不挂料挂料l硬聚硬聚氯氯乙乙烯烯塑料、聚四氟乙塑料、聚四氟乙烯烯塑料、玻璃塑料、玻璃钢钢l涂料涂料l不透性石墨不透性石墨导热导热性、不性、不污污染介染介质质，强强腐腐蚀蚀介介质质的的换热换热器器l20 化学腐蚀：介质与金属直接发生化学反化学腐蚀：介质与金属直接发生化学反响，无电流产生，反响产物在金属外表。响，无电流产生，反响产物在金属外表。l 高温下易发生，主要方式为金属的高温氧高温下易发生，主要方式为金属的高温氧化及脱碳
7、和氢腐蚀化及脱碳和氢腐蚀l 参与特殊合金参与特殊合金l21 电电化学腐化学腐蚀蚀：介：介质质与金属与金属发发生生电电化学反响，化学反响，有有电电流流产产生。生。 l 破坏的方式：均匀、非均匀破坏的方式：均匀、非均匀l晶晶间间腐腐蚀蚀：缘缘由，由，对对策策l应应力腐力腐蚀蚀：缘缘由，由，对对策策l点腐点腐蚀蚀：部分出：部分出现现的向深的向深处处开展的腐开展的腐蚀蚀小孔小孔,对对策策二二 容器容器设计根本知根本知识1 容器分容器分类及构造及构造低低压容器容器 L 0.1MPaP1.6MPa中中压容器容器 M 1.6MPa P10MPa高高压容器容器 H 10MPaP100MPa超高超高压容器容器
8、U P100MPal2 容器零部件规范化的意义及根本参数容器零部件规范化的意义及根本参数l 规范化是组织现代化消费的重要手段之规范化是组织现代化消费的重要手段之一一l 规范化的根本参数有两个：公称直径规范化的根本参数有两个：公称直径DNl和公称压力和公称压力PN。l 设计时应将工艺计算初步确定的设备设计时应将工艺计算初步确定的设备内径调整至公称直径。假设选用规范零部内径调整至公称直径。假设选用规范零部件，须将操作温度下的最高任务压力或件，须将操作温度下的最高任务压力或设计压力调至规定的某一公称压力等级，设计压力调至规定的某一公称压力等级，然后根据然后根据DN、PN选尺寸。选尺寸。l3 了解相关
9、的法规和规范了解相关的法规和规范l4 容器机械设计的根本要求容器机械设计的根本要求l 强度；刚度；稳定性；耐久性；密强度；刚度；稳定性；耐久性；密封性；节省资料；便于制造、操作、运输；封性；节省资料；便于制造、操作、运输；技术经济目的合理。技术经济目的合理。l三三 内压容器设计内压容器设计l1 根本概念根本概念l 回转壳体、轴对称、中间面、母线、回转壳体、轴对称、中间面、母线、经线、法线、纬线、第一曲率半径、第二经线、法线、纬线、第一曲率半径、第二曲率半径。曲率半径。l 小位移假设、直法线假设、不挤压假设小位移假设、直法线假设、不挤压假设l2 应力分析应力分析l1 1 在在处处所受所受应应力力
10、为为薄膜薄膜应应力。可用力。可用简单简单的无力矩的无力矩实际实际来来计计算算l经经向向应应力力计计算公式算公式区域平衡方程式区域平衡方程式壁厚，壁厚，mmmmR2R2第二曲率半径，第二曲率半径，mmmmmm经经向向应应力，力，MPaMPal环环向薄膜向薄膜应应力力微体平衡方程微体平衡方程假设经线方程假设经线方程y=y(x)y=y(x)，那么，那么R1R1为为l运用范围运用范围l 1 轴对称轴对称l 几何外形、资料、载荷的对称性和延续几何外形、资料、载荷的对称性和延续性性l 2 只受薄膜应力只受薄膜应力l 壳体曲面上没有应力集中，不存在边缘壳体曲面上没有应力集中，不存在边缘力和边缘力矩，处在无力
11、矩形状力和边缘力矩，处在无力矩形状l 3 薄壁薄壁l2 2 在在衔衔接接处处除了受薄膜除了受薄膜应应力外，力外，还还有附加的弯曲有附加的弯曲应应力，称力，称为边缘应为边缘应力，要用力，要用复复杂杂的有力矩的有力矩实际实际及及变变形形谐调谐调条件来条件来计计算。算。在在简简化化计计算中，常在薄膜算中，常在薄膜应应力根底上乘以力根底上乘以一个系数。一个系数。l特点特点l 部分性：部分性：l 只在某一特定区域内有很大只在某一特定区域内有很大值值，超，超越越l此范此范围围即迅速衰减。即迅速衰减。l 自限性自限性l 应应力力坚坚持在持在s，靠增大部分塑性区范，靠增大部分塑性区范围围来承当来承当边缘应边缘
12、应力，使力，使边缘应边缘应力自力自动动限制限制l3 薄膜实际的运用薄膜实际的运用l1受气体内压的圆筒形壳体受气体内压的圆筒形壳体l2受气体内压的球形壳体受气体内压的球形壳体受气体内压的椭球壳椭圆形封头受气体内压的椭球壳椭圆形封头在在x=0x=0处，处，在在x xa a处，处，l3受气体内压的锥形壳体受气体内压的锥形壳体l最大应力值在大端最大应力值在大端l4 内内压容器的容器的强度度设计l1设计准那么：准那么：弹性失效准那么即性失效准那么即 当当Lcr长圆筒长圆筒 LLcr短圆筒短圆筒LI IsI且接近且接近l五五 容器零部件容器零部件l1 法兰联接法兰联接l 由联接件、被联接件、密封元件组由联
13、接件、被联接件、密封元件组成。法兰的密封失效主要是由于密封不好成。法兰的密封失效主要是由于密封不好而走漏。密封口走漏的途径主要有垫片渗而走漏。密封口走漏的途径主要有垫片渗漏和压紧面走漏。漏和压紧面走漏。l 为保证密封，必需在预紧时不能小于为保证密封，必需在预紧时不能小于预严密封比压，任务时不能小于任务密封预严密封比压，任务时不能小于任务密封比压比压l常用的法兰类型有常用的法兰类型有l整体法兰：包括平焊法兰和对焊法兰整体法兰：包括平焊法兰和对焊法兰l活套法兰活套法兰l螺纹法兰螺纹法兰l2 影响法兰密封的要素影响法兰密封的要素l1螺栓预紧力螺栓预紧力l 要到达良好密封，必需使预紧力均要到达良好密封
14、，必需使预紧力均匀作用于垫片。螺栓分布要均匀。匀作用于垫片。螺栓分布要均匀。l2压紧面密封面压紧面密封面l 法兰压紧面的型式，主要根据工艺法兰压紧面的型式，主要根据工艺条件、密封口径及预备采用的垫片等进展条件、密封口径及预备采用的垫片等进展选择。常用型式有：平面型压紧面、凹凸选择。常用型式有：平面型压紧面、凹凸型压紧面、榫槽型压紧面、锥形压紧面、型压紧面、榫槽型压紧面、锥形压紧面、梯形槽压紧面等梯形槽压紧面等l3垫片性能垫片性能l 垫片是构成密封的重要元件，适当垫片是构成密封的重要元件，适当的垫片变形和回弹才干是构成密封的必要的垫片变形和回弹才干是构成密封的必要条件。条件。l4法兰刚度法兰刚度
15、l 刚性大的法兰变形小，并可使分散刚性大的法兰变形小，并可使分散分布的螺栓力均匀的传送给垫片，故可提分布的螺栓力均匀的传送给垫片，故可提高密封性能。高密封性能。l5操作条件操作条件l 单纯的压力或介质要素对走漏的单纯的压力或介质要素对走漏的影响并不重要，只需和温度结协作用问影响并不重要，只需和温度结协作用问题才显得严重。题才显得严重。l3 法兰规范及选用法兰规范及选用l1压力容器法兰规范压力容器法兰规范l 分为平焊法兰和对焊法兰两类分为平焊法兰和对焊法兰两类l 平焊法兰又有甲、乙两种方式平焊法兰又有甲、乙两种方式l2 法法兰兰的公称直径和公称的公称直径和公称压压力力l 压压力容器法力容器法兰兰
16、的公称直径与的公称直径与压压力容力容器的公称直径取同一系列数器的公称直径取同一系列数值值。l 法法兰兰公称公称压压力确力确实实定与法定与法兰兰的最大的最大操作操作压压力和操作温度及法力和操作温度及法兰资兰资料三个要素料三个要素有关。有关。l 制定法制定法兰兰尺寸系列尺寸系列计计算法算法兰兰厚度厚度时时，以以16MnR在在200时时的机械性能的机械性能为为基准，基准，此条件以外需此条件以外需进进展展换换算算l法法兰规范的范的标志方法志方法l法法兰密封面密封面 公称公称公称公称 规范号范号l类型型 型式型式 直径直径 压力力l代号代号 代号代号 mm MPal如：如：l法法兰CT 8001.6 J
17、B4702-2000l4 容器支座容器支座l 用来支承容器分量，并使其固定在一用来支承容器分量，并使其固定在一定的位置上。定的位置上。l 根据容器和设备本身的型式，支座根根据容器和设备本身的型式，支座根本分为两大类，即卧式容器支座和立式容本分为两大类，即卧式容器支座和立式容器支座。器支座。l1 卧式容器支座有鞍座、圈座和支腿卧式容器支座有鞍座、圈座和支腿l一台卧式容器的鞍式支座，普通不多于两一台卧式容器的鞍式支座，普通不多于两个。个。l 鞍座规范的选用：根据鞍座实践承载鞍座规范的选用：根据鞍座实践承载的大小及公称直径确定鞍座型式，查相应的大小及公称直径确定鞍座型式，查相应的规范得到各部分尺寸。
18、必要时验算轴向的规范得到各部分尺寸。必要时验算轴向应力。应力。l其标志方法：其标志方法：l 规范号规范号 鞍座鞍座 型号型号 公称直径公称直径F或或Sl JB/T 4712-92 鞍座鞍座 A2600Sl2 立式容器支座立式容器支座l 主要有耳式支座、腿式支座、支承式支主要有耳式支座、腿式支座、支承式支座和裙式支座座和裙式支座l 耳式支座耳式支座规规范的范的选选用方法：由用方法：由DN及每及每个支座接受个支座接受 的分量的分量Q值预选值预选一一规规范支座，范支座，然后然后计计算算实实践践载载荷，使荷，使QQ，并校核支，并校核支座座处圆处圆筒所受的支座弯矩筒所受的支座弯矩ML使使MLML.l耳式
19、支座的耳式支座的标志方法：志方法：l 规范号范号 耳座耳座 型号型号 支座号支座号l JB/4725-92 耳座耳座 AN3l 资料：料：Q235-A.Fl5 容器的开孔容器的开孔补补强强l 容器开孔后，在孔容器开孔后，在孔边边附近的部分地域，附近的部分地域，应应力会到达很大的数力会到达很大的数值值，这这种部分的种部分的应应力力增增长长景象称景象称为应为应力集中，力集中，应应力集中区域的力集中区域的最大最大应应力力值值称称为应为应力峰力峰值值，以，以max表示。表示。呵斥呵斥应应力集中的最根本的力集中的最根本的缘缘由是由于构造由是由于构造的延的延续续性被破坏。性被破坏。l 该应该应力具有部分性
20、力具有部分性l1补强设计原那么补强设计原那么l 等面积补强法的设计原那么是阅等面积补强法的设计原那么是阅历性设计准那么，计算复杂且偏于保历性设计准那么，计算复杂且偏于保守。守。l 规定部分补强的金属面积必需等规定部分补强的金属面积必需等于或大于开孔所减去的壳体截面积，于或大于开孔所减去的壳体截面积，不能完全处理应力集中问题不能完全处理应力集中问题 塑性失效塑性失效补强原那么一种极限原那么一种极限设计的方法，同的方法，同时又思索到构造的安定性。又思索到构造的安定性。 假假设将薄膜将薄膜应力控制在力控制在以下，以下，应力集中区的最大力集中区的最大应力集中系数可以允力集中系数可以允许到达到达3.0。
21、 只允只允许采用整体采用整体锻件件补强构造的构造的设计采用此采用此设计准那么。准那么。l2 补强构造构造l 补强圈圈补强构造构造l 加加强元件元件补强构造构造l 整体整体补强构造构造l3等面等面积补强的的设计方法方法l 等面等面积补强就是使就是使补强的金属量等于的金属量等于或大于开孔减弱的金属量，即或大于开孔减弱的金属量，即l A1+A2+A3A 正投影面正投影面积6 容器附件作用容器附件作用1接纳接纳2凸缘凸缘3手孔与人孔手孔与人孔4 视镜视镜l例：例：设计一台常一台常压薄膜蒸薄膜蒸发枯燥器，内径枯燥器，内径500mm，外装，外装夹套内直径套内直径600mm，夹套套内通内通0.6MPa蒸汽，
22、蒸汽温度蒸汽，蒸汽温度160，枯，枯燥器筒身由三燥器筒身由三节组成，每成，每节长1000mm，用法用法兰联接，材接，材质Q235-AR，介，介质腐腐蚀性不大。确定枯燥器及其性不大。确定枯燥器及其夹套的厚度。套的厚度。l解：解：1 确定确定设计参数参数 1枯燥器：属外枯燥器：属外压容器容器 Di500mm；L1000mm； pc1.01.1pw0.60.66MPa t160 1530175190 l2夹套：内套：内压容器容器l Di600mm； l pc1.01.1pw0.60.66MPa；l t160 1530175190 l t105MPa; s=235MPa;=0.852 计计算算1 枯燥器枯燥器设设 n8mm,那么那么Do=516mm,e=6mmL/Do=1000/516=1.938;Do/e=516/6=86lA=0.00084,B=88lP=1.02MPa0.66MPal2)夹套夹套min=3mmn=4mml3 应力校核应力校核l4 水压实验水压实验
