化工设备.doc
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1、【精品文档】如有侵权,请联系网站删除,仅供学习与交流一.二.三.四. 化工设备.精品文档.五. 名词解释A组:1.蠕变:在高温时,在一定的应力下,应变随时间而增加的现象。或者金属在高温和应力的作用下逐渐产生塑性变形的现象。2.延伸率:试件受拉力拉断后,总伸长的长度与原始长度之比的百分率。3.弹性模数(E):材料在弹性范围内,应力和应变成正比,即=E,比例系数E为弹性模数。4.硬度:金属材料表面上不大的体积内抵抗其他更硬物体压入表面发生变形或破裂的能力。5.冲击功与冲击韧性:冲击功是冲击负荷使试样破断所做的功。冲击韧性是材料在外加动载荷突然袭击时的一种及时和迅速塑性变形的能力。6.泊桑比():拉
2、伸试验中试件单位横向收缩与单位纵向伸长之比。对于钢材,=0.3 。7.耐腐蚀性:金属和合金对周围介质侵蚀(发生化学和电化学作用引起的破坏)的抵抗能力。8.抗氧化性:金属和合金抵抗被氧化的能力。9.屈服点:金属材料发生屈服现象的应力,即开始出现塑性变形的应力。它代表材料抵抗产生塑性变形的能力。10.抗拉强度:金属材料在受力过程中,从开始加载到发生断裂所能达到的最大应力值。D. 1.容器钢:化工生产所用容器与设备的操作条件较复杂,制造技术要求比较严格,对压力容器用钢板有比较严格的要求。2.耐热钢:能耐高温的钢,抗氧化性能强且强度大。3.低温用钢:由于普通碳钢在低温下(-20以下)会变脆,冲击韧性会
3、显著下降。因此用作低温场合的钢要求具有良好的韧性(包括低温韧性),良好的加工工艺性和可焊性的钢。4.腐蚀速度:评定金属的腐蚀有两种方法。(1) 根据重量评定金属的腐蚀的速度。它是通过实验的方法测出金属试件在单位表面积、单位时间腐蚀引起的重量变化。即:(g/m2h)K:腐蚀速度,g/cm2h;p0:腐蚀前试件的重量,g;p1:腐蚀后试件的重量,g;F: 试件与腐蚀介质接触的面积,m2; t : 腐蚀作用的时间, h;(2) 根据金属的腐蚀深度评定金属的腐蚀速度。根据重量变化表示腐蚀速度时,没有考虑金属的相对密度,因此当重量损失相同时,相对密度不同的金属其截面的尺寸的减少则不同。为了表示腐蚀前后尺
4、寸的变化,常用金属厚度减少量,即腐蚀深度来表示腐蚀速度。即: (mm/a) 式中:Ka:用每年金属厚度的减少量表示的腐蚀速度,mm/a; :金属的相对密度,g/cm3。5.化学腐蚀:金属遇到干燥的气体和非电解质溶液发生 化学作用引起的腐蚀。化学腐蚀在金属表面上,腐蚀过程没有电流产生。6.电化学腐蚀:金属与电解质溶液间产生电化学作用而引起的破坏,其特点是在腐蚀过程中有电流产生。7.氢腐蚀:氢气在高温高压下对普通碳钢及低合金钢产生腐蚀,使材料的机械强度和塑性显著下降,甚至破坏的现象。8.晶间腐蚀:一种局部的,选择性的破坏。9.应力腐蚀:金属在腐蚀性介质和拉应力的共同作用下产生的一种破坏形式。10.
5、阴极保护:把盛有电解质的金属设备和直流电源负极相连,电源正极和一辅助阳极相连。当电路接通后,电源便给金属设备以阴极电流,使金属的电极电位向负向移动,当电位降至阳极起始电位时,金属设备的腐蚀即停止。判断题1 对于均匀腐蚀、氢腐蚀和晶间腐蚀,采取增加腐蚀裕量的方法,都能有效地解决设备在 使用寿命内的腐蚀问题。 ()2 材料的屈强比( s/ b)越高,越有利于充分发挥材料的潜力,因此,应极力追求高的 屈强比。(X)3 材料的冲击韧度 k 高,则其塑性指标 5 也高;反之,当材料的 5 高,则 k 也一定 高。 ()4 只要设备的使用温度在 0300,范围内,设计压力1.6MPa,且容器厚度20mm,
6、不 论处理何种介质,均可采用 Q235-B 钢板制造。 () 5 弹性模量 E 和泊桑比 是材料的重要力学性能,一般钢材的 E 和 都不随温度的变化而 变化,所以都可以取为定值。 ()6蠕变强度表示材料在高温下抵抗产生缓慢塑性变形的能力;持久强度表示材料在高温下 抵抗断裂的能力;而冲击韧性则表示材料在外加载荷突然袭击时及时和迅速塑性变形的能 力。 (X)第三章 内压薄壁容器的应力分析一、 名词解释A组: 薄壁容器:容器的壁厚与其最大截面圆的内径之比小于0.1的容器。 回转壳体:壳体的中间面是直线或平面曲线绕其同平面内的固定轴线旋转360而成的壳体。 经线:若通过回转轴作一纵截面与壳体曲面相交所
7、得的交线。 薄膜理论:薄膜应力是只有拉压正应力没有弯曲正应力的一种两向应力状态,也称为无力矩理论。 第一曲率半径:中间面上任一点M处经线的曲率半径。 小位移假设:壳体受力以后,各点位移都远小于壁厚。 区域平衡方程式:计算回转壳体在任意纬线上径向应力的公式。 边缘应力:内压圆筒壁上的弯曲应力及连接边缘区的变形与应力。 边缘应力的自限性:当边缘处的局部材料发生屈服进入塑性变形阶段时,弹性约束开始缓解,原来不同的薄膜变形便趋于协调,边缘应力就自动限制。二、 判断题(对者画,错着画)A组:1.下列直立薄壁容器,受均匀气体内压力作用,哪些能用薄膜理论求解壁内应力?哪些不能?(1)横截面为正六角形的柱壳。
8、()(2)横截面为圆的轴对称柱壳。()(3)横截面为椭圆的柱壳。 ()(4)横截面为圆的椭球壳。 ()(5)横截面为半圆的柱壳。 ()(6)横截面为圆的锥形壳。 ()2.在承受内压的圆筒形容器上开椭圆孔,应使椭圆的长轴与筒体轴线平行。()3.薄壁回转壳体中任一点,只要该点的两个曲率半径,则该点的两向应力。 ()4.因为内压薄壁圆筒的两向应力与壁厚成反比,当材质与介质压力一定时,则壁厚大的容器,壁内的应力总是小于壁厚小的容器。()5.按无力矩理论求得的应力称为薄膜应力,薄膜应力是沿壁厚均匀分布的。()B组:1.卧式圆筒形容器,其内介质压力,只充满液体,因为圆筒内液体静载荷不是沿轴线对称分布的,所
9、以不能用薄膜理论应力公式求解。()2.由于圆锥形容器锥顶部分应力最小,所以开空宜在锥顶部分。()3.凡薄壁壳体,只要其几何形状和所受载荷对称于旋转轴,则壳体上任何一点用薄膜理论应力公式求解的应力都是真实的。()4.椭球壳的长,短轴之比a/b越小,其形状越接近球壳,其应力分布也就越趋于均匀。()5.因为从受力分析角度来说,半球形封头最好,所以不论在任何情况下,都必须首先考虑采用半球形封头。()第四章 内压薄壁圆筒与封头的强度设计名词解释:弹性失效设计准则:即把容器元件上远离结构或载荷不连续处在外加机械载荷作用下可能出现的最大相当应力限制在所用材料的弹性范围。工作压力:指正常工作情况下,容器顶部可
10、能达到的最高压力。设计压力:指设定的容器顶部的最高压力,他与相应的设计温度一起作为容器的基本设计载荷条件,其值不低于工作压力。安全系数:反映结构安全程度的系数。腐蚀裕量:腐蚀裕量在化工环保工程设计中的基本含义是,在设备(容器、管道、法兰、阀门及泵等)正常寿命期,因环境介质的腐蚀作用而导致设备失效时的最大允许腐蚀深度。许用应力:机械设计中允许零件或构件承受的最大应力值。焊接接头系数:是指对接焊接接头强度与母材强度之比值。计算厚度:按照压力容器相关国家标准中各章的公式计算或者有限元分析得到的厚度。名义厚度:指将设计厚度加上钢材厚度负偏差后向上圆整至钢材标准规格的厚度,即图样上标注的厚度。当钢材标准
11、规定的厚度负偏差不大于0.25mm时,且不超过名义厚度的6%时,可忽略不计。有效厚度:有效厚度:压力容器专业术语,指名义厚度减去腐蚀裕量与钢材厚度负偏差。它是容器实际运行过程中容器壁厚的理论最小值。判断是非题(是者画;非者画)1. 厚度为60mm和6mm的16MnR热轧钢板,其屈服点是不同的,且60mm厚钢板的s大于6mm厚钢板的s. ( )2. 依据弹性失效理论,容器上一处的最大应力达到材料在设计温度下的屈服点s(t)时,即宣告该容器已经”失效”. ( )3. 安全系数是一个不断发展变化的数据,按照科学技术发展的总趋势,安全系数将逐渐变小. ( )4. 当焊接接头结构形式一定时,焊接接头系数
12、随着监测比率的增加而减小. ( )5. 由于材料的强度指标b和s(0.2)是通过对试件作单向拉伸试验而侧得,对于二向或三向应力状态,在建立强度条件时,必须借助于强度理论将其转换成相当于单向拉伸应力状态的相当应力. ( )二、 工程应用题A组:1、 有一DN2000mm的内压薄壁圆筒,壁厚Sn=22mm,承受的最大气体工作压力pw=2MPa,容器上装有安全阀,焊接接头系数=0.85,厚度附加量为C=2mm,试求筒体的最大工作应力.【解】(1)确定参数:pw =2MPa; pc=1.1pw =2.2MPa(装有安全阀); Di= DN=2000mm( 钢板卷制); Sn =22mm; Se = S
13、n -C=20mm=0.85(题中给定); C=2mm(题中给定).(2)最大工作应力:2、 某球形内压薄壁容器,内径为Di=10m,厚度为Sn=22mm,若令焊接接头系数=1.0,厚度附加量为C=2mm,试计算该球形容器的最大允许工作压力.已知钢材的许用应力t=147MPa.【解】(1)确定参数:Di =10m; Sn =22mm; =1.0; C=2mm; t =147MPa.Se = Sn -C=20mm. (2)最大工作压力:球形容器.3、 某化工厂反应釜,内径为1600mm,工作温度为5105,工作压力为1.6MPa,釜体材料选用0Cr18Ni9Ti。采用双面焊对接接头,局部无损探伤
14、,凸形封头上装有安全阀,试设计釜体厚度。【解】(1)确定参数:Di =1600mm; tw=5105; pw=1.6MPa; pc =1.1 pw =1.76MPa(装有安全阀)=0.85(双面焊对接接头, 局部探伤)C2=0(对不锈钢,当介质腐蚀性轻微时)材质:0Cr18Ni9Ti t =112.9MPa(按教材附录9表16-2,内插法取值) =137MPa (2)计算厚度: C1=0.8mm(按教材表4-9取值,GB4237-92不锈钢热轧钢板), C=C1+C2=0.8mm. 名义壁厚:Sn=S+C+圆整, S+C=14.8+0.8=15.6mm.圆整后,Sn =16mm.(3) 水压试
15、验校核 有效壁厚 Se = Sn -C=16-0.8=15.2mm 试验压力 计算应力 应力校核 水压试验强度足够4、 有一圆筒形乙烯罐,内径Di=1600mm,壁厚Sn=16mm,计算压力为pc=2.5MPa,工作温度为-3.5,材质为16MnR,采用双面焊对接接头,局部无损探伤,厚度附加量C=3mm,试校核贮罐强度。【解】(1)确定参数:Di =1600mm; Sn =16mm; tw=-3.5; pc=2.5MPa.=0.85(双面焊对接接头, 局部探伤)16MnR: 常温下的许用应力 s = 170 MPa设计温度下的许用应力 st = 170 MPa常温度下的屈服点 ss = 345
16、 MPa有效壁厚:Se = Sn C = 16 3 = 13 mm (2)强度校核最大允许工作压力Pw PcPw 该贮罐强度不足9、 设计容器筒体和封头厚度。已知内径Di=1400mm,计算压力pc=1.8MPa,设计温度为40,材质为15MnVR,介质无大腐蚀性.双面焊对接接头,100%探伤。封头按半球形、标准椭圆形和标准碟形三种形式算出其所需厚度,最后根据各有关因素进行分析,确定一最佳方案。【解】(1)确定参数:Di=1400mm; pc=1.8MPa; t=40; =1.0(双面焊对接接头,100%探伤);C2=1mm.(介质无大腐蚀性)15MnVR:假设钢板厚度: 616mm ,则:
17、t =177MPa , =177MPa ,ss = 390 MPa(2)筒体壁厚设计:C1=0.25mm(按教材表4-9取值,GB6654-94压力容器用钢板) C=C1+C2=1.25mm. 名义壁厚:Sn=S+C+圆整, S+C=7.16+1.25=8.41mm.圆整后,Sn =9mm.(3) 筒体水压试验校核 有效壁厚 Se = Sn -C=9-1.25=7.75mm 试验压力 计算应力 应力校核 筒体水压试验强度足够(4)封头厚度设计半球形封头:C1=0.25mm(按教材表4-9取值,GB6654-94压力容器用钢板)C=C1+C2=1.25mm. 名义壁厚:Sn=S+C+圆整, S+
18、C=3.57+1.25=4.82mm.圆整后,Sn =5mm.标准椭圆封头: 名义壁厚:Sn=S+C+圆整, S+C=7.1+1.25=8.35mm.圆整后,Sn =9mm.标准碟形封头:名义壁厚:Sn=S+C+圆整, S+C=9.4+1.25=10.65mm.圆整后,Sn =11mm.从计算结果看,最佳方案是选用标准椭圆封头。 第五章 外压圆筒与封头的设计二、 判断是非题(对者画, 错者画X)1 假定外压长圆筒和短圆筒的材质绝对理想,制造的精度绝对保证,则在任何大的外压下也不会发生弹性失稳。 ( X )2 18MnMoNbR钢板的屈服点比Q235-AR钢板的屈服点高108%,因此,用18Mn
19、MoNbR钢板制造的外压容器,要比用Q235-AR钢板制造的同一设计条件下的外压容器节省许多钢材。 ( X )3 设计某一钢制外压短圆筒时,发现采用20g钢板算得的临界压力比设计要求低10%,后改用屈服点比20g高35%的16MnR钢板,即可满足设计要求。 ( X )4 几何形状和尺寸完全相同的三个不同材料制造的外压圆筒,其临界失稳压力大小依次为:Pcr不锈钢 Pcr铝 Pcr铜。 ( X )5 外压容器采用的加强圈愈多,壳壁所需厚度就愈薄,则容器的总重量就愈轻。( X 三、是非判断题1 法兰密封中,法兰的刚度与强度具有同等重要的意义。()2 在法兰设计中,如欲减薄法兰的厚度t,则应加大法兰盘
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