【正文】 內(nèi)壓容器設(shè)計(jì)內(nèi)壓容器設(shè)計(jì)第九章第九章 外壓容器的穩(wěn)定性計(jì)算外壓容器的穩(wěn)定性計(jì)算第十、十一章第十、十一章 容器附件容器附件第十二章第十二章 壓力容器的開孔和補(bǔ)強(qiáng)壓力容器的開孔和補(bǔ)強(qiáng)第十三章第十三章 容器支座容器支座* 2第六章第六章 化工設(shè)備材料化工設(shè)備材料 第一節(jié)第一節(jié) 概概 述述 根據(jù)物料與適宜工作條件選材 物料腐蝕性物料腐蝕性 ：鑄鐵抗硫化氫 壓力壓力 與 溫度溫度 蠕變?nèi)渥?、 氫腐蝕氫腐蝕 、 低溫脆性低溫脆性 等* 3材料的性能：材料的性能： 力學(xué)性能力學(xué)性能 、 物理性能物理性能 、 化學(xué)性能化學(xué)性能 和 機(jī)機(jī)加工性能加工性能一、力學(xué)性能 —— 決定許用應(yīng)力 強(qiáng)度、硬度、彈性、塑性、韌性等 * 4強(qiáng)度：、強(qiáng)度： 是指材料抵抗外加載荷而不致失效破壞的能力 按所抵抗外作用形式按所抵抗外作用形式 分為： 抵抗恒定外力 —— 靜強(qiáng)度靜強(qiáng)度 抵抗沖擊外力 —— 沖擊強(qiáng)度 抵抗交變外力 —— 疲勞強(qiáng)度按環(huán)境溫度按環(huán)境溫度 分為： 常溫下抵抗外力 —— 常溫強(qiáng)度常溫強(qiáng)度 高溫下抵抗外力 —— 高溫強(qiáng)度 低溫下抵抗外力 —— 低溫強(qiáng)度* 5常溫強(qiáng)度指標(biāo)： 屈服強(qiáng)度和抗拉 (壓 )強(qiáng)度 屈強(qiáng)比適當(dāng) 蠕變極限 σn 疲勞極限 σr , r= σmin/ σmax ,應(yīng)力循環(huán)系數(shù)或應(yīng)力比，如 σ1,以106107次不被破壞的應(yīng)力 （ r— 循環(huán)特性）補(bǔ)充 :靜應(yīng)力與變應(yīng)力穩(wěn)定變應(yīng)力 —— 周期、應(yīng)力幅和平均應(yīng)力都不隨時(shí)間變化的變應(yīng)力* 7硬度、硬度 局部抵抗能力 彈性、強(qiáng)度與塑性的綜合性能指標(biāo) 硬度：硬度： 布氏硬度 (HB)、洛氏硬度 (HRC、 HRB)和維氏硬度 (HV) 低碳鋼 σ b= HB 高碳鋼 σ b= HB 灰鑄鐵 σ b= HB* 8塑性、塑性延伸率 δ斷面收縮率 ψ化工設(shè)備材料一般要求 δ5=10%20%* 9沖擊韌性、沖擊韌性 沖擊韌度 αk，使其破壞所消耗的功或吸收的能除以試件的截面面積 低溫容器所用鋼板 αk值不得低于 30J/cm2* 10二、物理性能 密度、熔點(diǎn)、比熱容、熱導(dǎo)率、線膨脹系數(shù)、導(dǎo)電性、磁性、彈性模量與泊松比等。制造散熱器、熱交換器與活塞等零件時(shí)，常選用導(dǎo)熱性好的金屬。* 13* 14三、化學(xué)性能耐腐蝕性、耐腐蝕性 金屬和合金對(duì)周圍介質(zhì)侵蝕的抵抗能力抗氧化性、抗氧化性 高溫氧化，降低表面硬度和抗疲勞強(qiáng)度 選耐熱材料* 15* 16四、加工工藝性能四、加工工藝性能可鑄性：、可鑄性： 收縮與偏析收縮與偏析可鍛性、可鍛性焊接性、焊接性可切削加工性、可切削加工性* 17第二節(jié)第二節(jié) 碳鋼與鑄鐵碳鋼與鑄鐵 “鐵碳合金 ”由 95％以上鐵和 ％～ 4％碳及 1％左右雜質(zhì)元素所組成合金 一般含一般含 C量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)） ％～％～ 2％稱為鋼％稱為鋼；； 大于大于 2％稱為鑄鐵；％稱為鑄鐵； 當(dāng)含 C量小于 ％時(shí)稱 純鐵純鐵 (工業(yè)純鐵 )； 含 C量大于 ％的 鑄鐵極脆鑄鐵極脆* 18一、鐵碳合金的組織結(jié)構(gòu)金屬的組、金屬的組織與結(jié)構(gòu)織與結(jié)構(gòu) 在金相顯微鏡下看到的金屬的晶粒，簡稱組織* 19 電子顯微鏡觀察到金屬原子各種規(guī)則排列，稱為金屬的晶體結(jié)構(gòu)，簡稱 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 不同溫度下純鐵體心立方與面心立方晶格 體心立方晶格塑性比面心立方晶格的好，而后者的強(qiáng)度高于前者。* 22碳鋼的基本組織、碳鋼的基本組織 C在鐵中的存在形式有 固溶體固溶體 、 化合物化合物 和混合物混合物 三種。 奧氏體組織是在 aFe發(fā)生同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變時(shí)產(chǎn)生的。* 27（（ 4）珠光體）珠光體 （（ Pearite）） 鐵素體與滲碳體的機(jī)械混合物鐵素體與滲碳體的機(jī)械混合物 (F＋ Fe3C )用符號(hào) P表示 。按組織不同： 含 C量 %—— 亞共析鋼亞共析鋼 。正火和退火主要有四個(gè)區(qū)別：正火和退火主要有四個(gè)區(qū)別：(1)正火的溫度較高 ,退火的溫度較低 . (2)正火的冷卻速度比退火的冷卻速度快 . (3)使用效果不同，在滲碳處理以后，正火能消除網(wǎng)狀滲碳體，退火則不能 .對(duì)含碳量在 %以下的， 正火后可提高硬度，改善切削加工性能，退火卻做不到。 回火可以降低或消除零件淬火后的內(nèi)應(yīng)力，提高韌性。綜合性能：綜合性能： 強(qiáng)度、韌性、塑性等都較好 淬火加高溫回火習(xí)慣上稱為 “調(diào)質(zhì)處理調(diào)質(zhì)處理 ”。 FeS和 Fe形成低熔點(diǎn) (985℃)化合物。有益元素。 硅在鋼中溶于鐵素體內(nèi)使強(qiáng)度、硬度增加，塑性、韌性降低。 鋼液中加入 Al、 Ti或 V進(jìn)行固氮處理，使氮固定在 AlN、 TiN或 VN中，可消除時(shí)效傾向。（二）按鋼的質(zhì)量（二）按鋼的質(zhì)量 碳鋼有普通與優(yōu)質(zhì)兩種。 60、 65鋼主要用來制造彈簧， 70、 80鋼用來制造鋼絲繩等。 R — 容（三）專用鋼材（三）專用鋼材 碳鋼有普通與優(yōu)質(zhì)兩種。 專門用途的無縫鋼管，如熱交換器用鋼管、石油裂化用無縫管、鍋爐用無縫管等。 鍛鋼有 0 1 … 、 50等牌號(hào)。 在化工生產(chǎn)中可做燒堿生產(chǎn)中的熬堿鍋、聯(lián)堿生產(chǎn)中的碳化塔及淡鹽水泵等。 常用于各種耐酸泵、冷卻排管和熱交換器牌號(hào)有： STSi11Cu2CrR、 STSi15R、 STSi15Mo3R等。 含量達(dá)到 13％％ 時(shí)，能使鋼的耐腐蝕能力顯著提高，并增加鋼的熱強(qiáng)性。 硅含量增高會(huì)降低鋼的塑性和沖擊韌性。* 76鈦、鈦 強(qiáng)脫氧劑，可提高強(qiáng)度、細(xì)化晶粒，提高韌性，減小鑄錠縮孔和焊縫裂紋等傾向。 根據(jù)容器的具體操作條件 (溫度、壓力 )和制造加工 (卷板、焊接 )要求，選用* 81四、特殊性能鋼四、特殊性能鋼 不銹鋼、耐熱鋼和高溫合金及低溫用鋼不銹鋼、不銹鋼 不銹鋼和耐酸鋼的統(tǒng)稱，也稱不銹耐酸鋼 一般稱耐空氣、蒸汽和水等弱腐蝕介質(zhì)的鋼為不銹鋼，稱耐酸、堿、鹽等強(qiáng)烈腐蝕性介質(zhì)的鋼為耐酸鋼。 錳和氮代替不銹鋼中的鎳，發(fā)展出了鉻錳鎳氮系和鉻錳氮系不銹鋼。同時(shí)加入 Mo、 Cu，則在室溫、濃度為 50%以下的硫酸中也具有較高的耐蝕性，也可提高在低濃度鹽酸中的抗腐蝕性* 89耐熱鋼和高溫合金、耐熱鋼和高溫合金 例如石油化工的乙烯裂解、氨的合成等，溫度往往達(dá)到 1000℃ 以上。 C和和 N擴(kuò)大和穩(wěn)定奧氏體提高高溫強(qiáng)度擴(kuò)大和穩(wěn)定奧氏體提高高溫強(qiáng)度 B和和 Re均為耐熱鋼中添加的微量元素，可均為耐熱鋼中添加的微量元素，可以顯著提高鋼材的抗氧化性，并改善其熱塑以顯著提高鋼材的抗氧化性，并改善其熱塑性。 鎳基鎳基 耐熱合金是目前在 700℃ ～ 900℃ ，使用最廣泛的一種高溫合金。 鋁不會(huì)產(chǎn)生火花，常用于制作含 易揮發(fā)性易揮發(fā)性介質(zhì)的容器介質(zhì)的容器 ； 鋁不會(huì)使食物中毒，不沾污物品，不改變物品顏色，在 食品工業(yè)中代替不銹鋼食品工業(yè)中代替不銹鋼 。 AlSi系，俗稱 硅鋁明 ，典型牌號(hào)ZAlSi7Mg，合金號(hào)為 ZL101； AlCu系，應(yīng)用最早，熱強(qiáng)性高， 300℃ ，耐腐蝕性較差。* 102 變形純銅的牌號(hào) Tl、 T T TUTU TP TP2等。* 104（（ 1）黃銅）黃銅 Cu與 Zn的合金稱黃銅。* 106（（ 2）白銅）白銅 鎳含量低于 50%的銅鎳合金稱為簡單（普通）白銅，再加入錳、鐵、鋅或鋁等元素的白銅稱為復(fù)雜（特殊）白銅。 純鈦加工性能良好；有良好的耐蝕性。 熱導(dǎo)率??；純鉛不耐磨，非常軟。* 112第六節(jié)第六節(jié) 非金屬材料非金屬材料 既可用作結(jié)構(gòu)材料，又能作設(shè)備的 保護(hù)襯里 、 涂層 ，還可做設(shè)備的 密封材料 、 保溫材料 和 耐火 材料。使用溫度為 30℃ ～270℃ 。聚氯乙烯、聚乙烯等。甚至超過貴重金屬金和銀，有塑料王之稱。 環(huán)氧玻璃鋼（常用）、酚醛玻璃鋼（耐酸性好）、呋喃玻璃鋼（耐腐蝕性好）、聚酯玻璃鋼（施工方便）等。 機(jī)械強(qiáng)度較低、性脆。* 127二、材料的耐腐蝕性二、材料的耐腐蝕性某磷肥廠需設(shè)計(jì)一個(gè) 40m3濃硫酸貯罐， 可選灰鑄鐵、高硅鑄鐵、碳鋼、鉻鎳不銹鋼和碳鋼用瓷磚襯里等