章化工設(shè)備機械基礎(chǔ)教案材料-展示頁
2025-05-14 22:33本頁面
【正文】 力。如彎卷、鍛壓、冷沖、焊接等； ? 使構(gòu)件在承載后由于變形而避免發(fā)生斷裂。 是鋼材塑性指標(biāo)和冶金質(zhì)量的綜合指標(biāo) 。 積。 ◎卷板裂紋 。 19 2. 塑性及其主要指標(biāo) ? 金屬的塑性： 外力作用下產(chǎn)生塑性變形，而不破壞的性質(zhì)。表示符號： σ1 (MPa)。 18 （ 5）疲勞強度 ? 構(gòu)件或零件受到大小和方向變化的交變載荷作用，應(yīng)力遠小于屈服點就斷裂 ——疲勞。 ? 材料抵抗斷裂的能力越大，在相同的條件下，能支持的時間越久。 17 （ 4） .持久強度（ ?D） ? 定義：在一定溫度下，經(jīng)過一定時間斷裂時的應(yīng)力，以 ?D 表示，單位 MPa 。 16 （ 3） . 蠕變強度（ ?n） ? “ 蠕變 ” 現(xiàn)象： 高溫高壓的蒸汽管道下?lián)献冃危? 高溫高壓下法蘭及螺栓蠕變變形而泄漏； 鉛絲在常溫下受重力作用而變長變細。 是壓力容器設(shè)計 常用的性能指標(biāo) 。 記作 。 單位： MPa。 ※ 爐管爆裂； … .. ——強度不夠！ 13 金屬材料的重要強度指標(biāo) 14 （ 1） .屈服點 ? 屈服現(xiàn)象 ： 金屬材料承受載荷作用 ， 當(dāng)載荷不再增加時 ， 仍繼續(xù)發(fā)生明顯的塑性變形 。 例如： ※ 容器爆裂； ※ 管道破裂 。如彈性、塑性、強度、硬度和韌性等指標(biāo)。 10 三 .主要參考書及參考資料 ： ? 1.《化工設(shè)備機械基礎(chǔ)》 (第五版） 刁玉瑋 王立業(yè)編著； ? 2.《 壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》 1999； ? 3. 《鋼制壓力容器 》 GB1501998； ? 4. 《管殼式換熱器 》 GB1511999 ； ? 5. 《鋼制塔式容器 》 JB47102022 ； 11 第一篇 化工設(shè)備材料 第一章 化工設(shè)備材料及其選擇 概述 1） .化工設(shè)備的 使用環(huán)境 ： ? 壓力：真空 —低壓 —中壓 — 高壓 —超高壓 ? 溫度：低溫 —中溫 —高溫 ? 介質(zhì)：有毒；易燃；劇毒。 9 二 .學(xué)習(xí)本課程的目的與要求： ? 目的 ： 基本掌握化工設(shè)備常用材料的 主要性能及選用方法； 基本掌握中低壓、外壓容器及典型化工設(shè)備的 設(shè)計方法 。 。 。 4 。 (PFD)—— 過程確定，系統(tǒng)合成，工藝計算，設(shè)備特性要求，控制要求等。1 化工設(shè)備機械基礎(chǔ) 大連理工大學(xué)化工學(xué)院化機系 王立業(yè) 編 2 課程簡介 3 —— 經(jīng)濟指標(biāo)，生產(chǎn)可靠度，能力，材質(zhì)，自動化程度，設(shè)備備用，進一步的發(fā)展，等。 —— 年操作時間，原材料，產(chǎn)品，消耗與回收，界區(qū)交接條件，公用工程規(guī)格等。 （ PID) —— 設(shè)計溫度，設(shè)計壓力，結(jié)構(gòu)設(shè)計，材質(zhì)選擇，壁厚確定等。 。 。 5 6 化工設(shè)備 ——儲罐 固定管板式換熱器 膨脹節(jié)式固定管板換熱器 塔設(shè)備 反應(yīng)釜 7 8 一 .主要內(nèi)容： —— 簡介化工設(shè)備常用材料性能 、 分類、熱處理方法； 、低壓化工容器設(shè)計 —— 薄膜理論；內(nèi)、外壓容器設(shè)計方法、容器零部件設(shè)計； —— 列管式換熱器、塔設(shè)備以及反應(yīng)釜的結(jié)構(gòu)及機械設(shè)計方法。 ? 要求 ： 1. 重點掌握 ——設(shè)計概念及方法； ——化工設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點 ； ——課堂上講授的內(nèi)容。 12 金屬材料的性能 力學(xué)性能 ——在外力作用下不產(chǎn)生超過允許的變形或不被破壞的能力。 1. 強度 及其主要指標(biāo) . 固體材料在外力作用下抵抗產(chǎn)生塑性變形或斷裂的特性。 ※ 地腳螺栓拉斷 。 ? 屈服點： （ ?s） ——材料發(fā)生屈服時的應(yīng)力 。 ——一些合金沒有明顯的屈服點 ,規(guī)定 發(fā)生 %殘余變形時的應(yīng)力 ， 作為 “ 條件屈服點 ” 。 15 （ 2） .抗拉強度 (?b) ? 定義： 金屬材料在受力過程中， 發(fā)生斷裂所達到的最大應(yīng)力值 ， 以 σb 表示，單位 MPa。 ? 屈強比 ： ?s/ ?b 屈強比小，表明材料具有較大的 塑性儲備 。 “ 蠕變強度 ” ： 材料在 高溫 下，抵抗發(fā)生緩慢塑性變形的 能力 ，以 ?n 表示，單位 MPa 。 是一定溫度和一定載荷下，材料抵抗斷裂的能力。 ? 規(guī)定 ： 化工設(shè)備設(shè)計壽命一般為十萬小時，所以用試件在十萬小時斷裂時的應(yīng)力作為持久強度。 ? “疲勞極限” ——構(gòu)件或零件在交變載荷作用下不致斷裂的最大應(yīng)力。 ? 例如： 頻繁開、停車 ——容器內(nèi)壓力或溫度波動； 活塞式壓縮機壓縮氣體 ——容器及管道內(nèi)壓力波動； 離心泵頻繁開停機或震動 ——泵軸受力成交變式。 ? 因塑性不足引起材料破壞的例子： ◎鍛件裂紋 。 ◎焊縫熱影響區(qū)裂紋 20 主要指標(biāo) ： (1) 延伸率（ δ） 21 （ 2）斷面收縮率（ y） 如： 純鐵的延伸率為 50%， 20R的 d5不小于 25% ； 16MnR的 d5不小于 21%； 1Cr18Ni9Ti的 d5不小于 40%。斷裂后試件的最小截面試件的原始截面積；式中??kkFFFF000F%1 00y22 （ 3）冷彎性能 室溫下對試板以一定的內(nèi)半徑（ R=～ 3板厚 ） 進行彎曲， a=1200或 1800 ，是否出現(xiàn)裂紋或起層。 23 塑性指標(biāo)的實際意義： ? 便于成型加工和焊接。 ——壓力容器及其零件都需要具備這個性質(zhì) 。 ? 硬度高材料強度也高，耐磨性較好 ； —綜合性能指標(biāo) 。 洛氏硬度（ HRA、 HRB、 HRC)。 硬度和強度間有一定關(guān)系： 如：低碳鋼 ?b≈36HBS。 27 看看沖擊試驗 28 ? 擺錘沖斷試樣所失去的位能為 沖擊功 （試件所吸收的功）： Ak =G(H1H2) 焦耳 ！吸收功的高低取決于 —— 材料能否迅速塑性變形的能力。 —— 靜載荷下能夠緩慢塑性變形的材料，在動載荷下不一定能迅速塑性變形。 30 5 缺口敏感性 ——在帶有一定應(yīng)力集中的 缺口 條件下，材料抵抗裂紋擴展的能力。 沖擊韌性？ —— 是動載荷作用下抵抗裂紋擴展的能力。 化工設(shè)備設(shè)計與制造主要考慮的物理性能 ： 異種鋼焊接 ——收縮率不同，引起變形或損壞； 復(fù)合鋼板（如不銹鋼與碳鋼 )——熱變性不同 ,容器殼體將會？ 設(shè)備襯里（如碳鋼殼體內(nèi)噴涂鋁） ——熱變性不同時？ 固定管板式換熱器的管子與殼體 ——線膨脹量相差過大，將會？ 碳鋼表面電鍍一
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