化工设备机械基础复习资料

1《化工设备机械基础》复习资料一、名词解释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、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。4、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。5、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。6、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。7、低碳钢：含碳量低于0.25%的碳素钢。8、低合金钢：一般合金元素总含量小于5%的合金钢。9、碳素钢：这种钢的合金元素含量低，而且这些合金元素不是为了改善钢材性能人为加入的。10、铸铁：含碳量大于2%的铁碳合金。1.1、热处理：钢铁在固态下通过加热,保温和不同的冷却方式，以改变其组织、满足所需要的物理,化学与机械性能，这样的加工工艺称为热处理。12、正火：将加热到临界点以上的一定温度，保温一段时间后的工件从炉中取出置于空气中冷却下来，冷却速度比退火快，因而晶粒细化。13、退火：把工件加热到临界点以上的一定温度，保温一段时间，然后随炉一起冷却下来，得到接近平衡状态组织的热处理方法。14、淬火：将钢加热至淬火温度（临界点以30～50oC）并保温一定时间，然后再淬火剂中冷却以得到马氏体组织的一种热处理工艺。淬火可以增加工件的硬度、强度和耐磨性。15、回火：在零件淬火后再进行一次较低温度的加热与冷却处理工艺。回火可以降低和消除工件淬火后的内应力，使组织趋于稳定，并获得技术上所要求的性能。16、调质：淬火加高温回火的操作。要求零件的强度、韧性、塑性等机械性能都较好时，2一般采用调质处理。17、普通碳素钢：这种钢含硫,磷等有害杂质较多，要求S≤0.055%，P≤0.045%。普通碳素结构钢的牌号由代表钢材屈服点的字母、屈服点数值、材料质量等级符号、脱氧方法符号等四个部分按顺序组成，例如：Q235—A·F。18、优质碳素钢：含硫,磷等较少（含硫S、磷P均≤0.04%），非金属杂质少，组织均匀，表面质量较好。19、不锈钢和不锈耐酸钢：不锈钢是耐大气腐蚀的钢；耐酸钢是能抵抗强烈腐蚀性介质的钢。不锈耐酸钢是不锈钢和耐酸钢的总称。20、锅炉钢：有锅炉钢管和锅炉钢板。锅炉钢管主要用作锅炉及某些换热设备的受热面和蒸汽管路，锅炉钢板则常用于锅炉和其他压力容器的承压壳体。由于锅炉钢常处于中温高压状态，而且还受冲击、疲劳、水和蒸汽的腐蚀作用，以及各种冷热加工，因此，对其性能要求也较高。21、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。22、耐热钢：能耐高温的钢，抗氧化性能强且强度大。23、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。24、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。25、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。26、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。27、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。28、经线：若通过回转轴作一纵截面与壳体曲面相交所得的交线。29、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。30、第一曲率半径：中间面上任一点M处经线的曲率半径。331、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。32、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╳）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。（×）（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RR21，则该点的两向应力m。（√）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。（√）6、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，所以不能用薄膜理论应力公式求解。（√）7、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。（√）8、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。（×）9、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。（√）10、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。（×）11、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σs大于6mm厚钢板的σs.。(×)412、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σs(t)时,即宣告该容器已经”失效”。(√)13、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。(√)14、当焊接接头结构形式一定时,焊接接头系数随着监测比率的增加而减小.(×)15、由于材料的强度指标σb和σs(σ0.2)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。(√）三、填空题1、有一容器,其最高气体工作压力为1.6Mpa,无液体静压作用,工作温度≤150℃且装有安全阀,试确定该容器的设计压力p=(1.76)Mpa;计算压力pc=(1.76)Mpa;水压试验压力pT=(2.2)MPa.2、有一带夹套的反应釜,釜内为真空,夹套内的工作压力为0.5MPa,工作温度200℃,试确定：(1)釜体的计算压力(外压)pc=(-0.6)MPa;釜体水压试验压力pT=(0.75)MPa.(2)夹套的计算压力(内压)pc=(0.5)MPa;夹套的水压试验压力pT=(0.625)MPa.3、有一立式容器,下部装有10m深,密度为ρ=1200kg/m3的液体介质,上部气体压力最高达0.5MPa,工作温度≤100℃,试确定该容器的设计压力p=(0.5)MPa;计算压力pc=(0.617)MPa;水压试验压力pT=(0.625)MPa.四、工程应用题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φ=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=Sn-C=20mmφ=0.85（题中给定）;C=2mm（题中给定）.（2）最大工作应力：aeeictMPSSDp1.111202)202000(2.22)(52、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φ=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[σ]t=147MPa.【解】（1）确定参数：Di=10m;Sn=22mm;φ=1.0;C=2mm;[σ]t=147MPa.Se=Sn-C=20mm.（2）最大工作压力：球形容器.aeietwMPSDSP17.12010000200.11474][4][3、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.φ=0.85（双面焊对接接头,局部探伤）16MnR：常温下的许用应力[]=170MPa设计温度下的许用应力[]t=170MPa常温度下的屈服点s=345MPa有效壁厚：Se=Sn－C=16－3=13mm（2）强度校核最大允许工作压力[Pw]][2][eietwSDSpMPa33.21316001385.01702∵Pc＞[Pw]∴该贮罐强度不足