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环境工程设备

材料力学性能的主要指标:强度、硬度、弹性、塑性、韧性。

选择材料依据的强度指标(弹性极限σe 、屈服极限σs 、强度极限σb )塑性指标(δ和ψ)碳钢和铸铁的含碳量:一般含碳量0.02%~2%的称为钢;大于2%称为铸铁;碳钢的基本组织:1)铁素体:强度和硬度低,但塑性和韧性很好。

2)奥氏体:有较大的溶解度,故塑性、韧性较好,且无磁性。

3)渗碳体:抗拉强度和塑性都比碳钢低。

但铸铁具有一定消震能力。

4)珠光体:力学性能介于铁素体和渗碳体之间,即其强度、硬度比铁素体显著提高;塑性、韧性比铁素体差,但比渗碳体要好得多。

5)莱氏体:具有较高的硬度。

6)马氏体:具有很高的硬度,但很脆,延伸性低,几乎不能承受冲击载荷. 碳钢中常存的杂质元素:(S P Mn Si O N H ) 钢的分类和编号(普通碳素钢Q255Z ,优质碳钢08、15,高级优质钢20A )铸铁的特性:脆性材料,抗拉强度较低,但有良好的铸造性、耐磨性、减振性及切削加工性。

合金钢的编号(结构钢35CrMo ,工具钢和特殊性能钢5CrMnMo )常用合金元素及其影响:1. 铬(Cr )提高耐腐蚀性能和抗氧化性能。

含量达到13%时,能使钢的耐腐蚀能力显著提高,并增加钢的热强性。

提高钢的淬透性,显著提高钢的强度、硬度和耐磨性,但使塑性和韧性降低。

2. 锰(Mn )提高强度和低温冲击韧性3. 镍(Ni )提高淬透性,有很高的强度,而又保持良好的塑性和韧性。

提高耐腐蚀性和低温冲击韧性。

镍基合金具有更高的热强性能。

镍被广泛应用于不锈耐酸钢和耐热钢中。

4.硅(Si )提高强度、高温疲劳强度、耐热性及耐H2S 等介质的腐蚀性。

硅含量增高会降低钢的塑性和冲击韧性。

5.铝(Al )强脱氧剂,显著细化晶粒,提高冲击韧性,降低冷脆性。

提高抗氧化性和耐热性,对抵抗H2S 介质腐蚀有良好作用。

价格便宜,在耐热钢中常以它来代替铬。

6.钼(Mo )提高高温强度、硬度、细化晶粒、防止回火脆性。

钼能抗氢腐蚀。

7.钒(V )在固溶体中提高高温强度,细化晶粒,提高淬透性。

铬钢中加少量钒,在保持钢的强度情况下,能改善钢的塑性。

8. 钛(Ti ):强脱氧剂,可提高强度、细化晶粒,提高韧性,减小铸锭缩孔和焊缝裂纹等倾向。

在不锈钢中稳定碳,防止晶间腐蚀,提高耐热性。

9.稀土元素:提高强度,改善塑性、低温脆性、耐腐蚀性及焊接性能不锈钢成分及其分类:成分碳,铬,镍,钼,钛,锰。

分类:铁素体不锈钢,奥氏体不锈钢,奥氏体-铁素体双相不锈钢。

晶间腐蚀:是指金属或合金的晶粒边界受到腐蚀破坏的现象。

如何防止?铝及其合金的特性:1)密度小、比比强度高。

2)有良好的物理、化学性能。

3)加工性能良好。

铜及其合金的特性:1)优异的物理、化学性能2)良好的加工性能3)某些特殊机械性能4)色泽美观。

导热导电性好,易于加工,色泽美观。

热固性塑料和热塑性塑料的区别,常用的品种:热塑性塑料遇热软化或熔融,冷却后又变硬,可反复多次。

主要有聚氯乙烯、聚乙烯等。

热固性塑料固化后不能用加热的方法使之再软化,如酚醛树脂、氨基树脂等。

有良好的耐腐蚀性能、一定机械强度、良好的加工性能和电绝缘性能,价格较低。

局部腐蚀的类型:点腐蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀、应力作用下的腐蚀、微生物腐蚀。

微生物腐蚀:由于介质中存在着某些微生物而使金属的腐蚀过程加速的现象。

常见类型:厌氧细菌腐蚀、好氧细菌的腐蚀、厌氧与好氧细菌联合作用下的腐蚀。

材料防腐的措施:1)衬覆保护层:金属保护层、非金属保护层。

2)电化学保护:阴极保护、阳极保护3)腐蚀质的处理。

阴极保护的两种类型的原理?容器分类:1)按壁厚:薄壁容器、厚壁容器。

2)按承受压力:真空容器 p<0.08MPa (abs ,真空度0.02MPa);常压容器0.08MPa(abs,真空度0.02MPa)≤p<0.1MPa ;低压容器(L )0.1MPa ≤p<1.6MPa;中压容器(M )1.6MPa ≤p<10MPa;高压容器(H )10MPa ≤p<100MPa;超高压容器(U )100MPa ≤p;3)按温度:低温容器 (≤-20℃,无延性转变温度);常温容器 (-20℃~200℃或350℃,上限为蓝脆或回火脆等);中温容器 (200℃或350℃~475℃或550℃,上限为蠕变、σ相、球化或石墨化等);高温容器 (475℃或550℃~750℃);4)按压力容%100%100001⨯=⨯-=P l ll εδ%100010⨯-=s s s ψS F =σ器安全技术监察规程:第一、二、三类容器。

我国压力容器安全技术监察规程把容器分为三类: 第一类压力容器为低压容器(下述②,③条规定者除外)第二类压力容器为下列情况之一为第二类压力容器:i :中压容器(下述第三条规定者除外);ii: 易燃介质或毒性程度为中度危害介质的低压反应容器和储存容器 iii :毒性程度为极度和高度危害介质的低压容器; iv :低压管壳式余热锅炉 V: 搪玻璃压力容器第三类压力容器为:下列情况之一为三类容器 i :毒性程度为极度和高度危害介质的中压容器和PV 大于0.2MPa ·m3 的低压容器;ii: 易燃或毒性程度为中度危害介质且PV 大于0.5MPa ·m3的中压反应容器和PV 大于等于10MPa ·m3的中压储存容器iii :高压、中压管壳式余热锅炉 iv :高压容器2. 零部件标准化基本参数:公称压力——PN 表示,单位MPa 容器及管道的操作压力经标准化以后的压力和公称直径——DN 表示,单位mm 用钢板卷制成的筒体,DN 为内径 用无缝钢管制作的筒体,DN 为外径3. 压力容器常见材料:碳素钢、压力容器专用钢4. 回转体几何特性:轴对称、中见面、母线、经线、法线、纬线、第第一曲率半径、第二曲率半径。

5.回转壳体薄膜应力理论及适用条件6. 典型回转壳体应力圆筒壁:球形壁:7.筒体强度计算计算壁厚:设计壁厚:相关参数: 8.设计参数 工作压力:是指正常操作情况下容器顶部可能出现的最高压力,用pw 表示。

设计压力:以相应设计温度下的最大工作压力为依据,加上一定的裕量而确定。

计算压力:在相应的设计温度下,用以确定容器元件厚度的压力称为计算压力,用pc 表示 (受液压,装有安全阀时设计压力的取值) 许用应力焊接接头系数 厚度附加量 9.压力试验及强度校核目的:1、超压下的密封性 2、超压下的焊缝3、试验强度液压压强:气压压强:液压试验注意事项:1)一般采用洁净水进行试验。

2)采用石油蒸馏产品进行试验时。

试验温度应低于石油产品的闪点或沸点。

3)试验温度应低于液体的沸点温度,对新钢种的试验温度应高于材料无塑性转变温度。

4)碳素钢、16MnR 和正火的15MnVR 钢制容器液压试验时,液体温度不得低于5度,其他低合金钢制容器液压试验时,液体温度不得低于15度。

5)液压试验完毕后,应将液体排尽并用压缩空气将内部吹干。

压力试验前的应力校核 效验: 液压试验时需满足的强度要求:气压试验时需满足的强度要求:这里 不除以安全系数 n ,是因为不是疲劳操作。

⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧==+δσδσσθ2221PR PR R m m δδσθ2PD PR ==24mθσδσ==PD δσθ4PD =δσ4PDm =[]PPD t i -=ϕσδ22C d+=δδ∆,,,,,min 21e n C C δδδ[]n σσ=21C C C +=[][]t T PP σσ251.=10.+=P P T }取大[][]t T PP σσ151.=10.+=P P T }取大需效验强度∴〉P P T ()s e e i T T D P σϕδδσ902.≤+=()s e e i T T D P σϕδδσ802.≤+=s σ10.内压封头设计11.法兰密封原理:紧固螺栓压紧垫片实现密封,分为预紧工况和操作工况两阶段12.法兰密封面形式有哪些?适用场合1)凸面(用于内压较低且介质无毒的容器),2)凹凸面(用于压力较高的场合)3)榫槽面(用于易燃、易爆、有毒的介质以及较高压力的场合),4)全平面(用于压力较小的场合),5)环连接面(用于带颈对焊法兰遇整体法兰上)。

13.容器法兰类型:整体法兰(平焊法兰、对焊法兰)、松式法兰、任意式法兰。

14. 容器法兰的选型(例题2-1)例题:为一台精馏塔配一对连接塔身与封头的法兰,塔内径是1000mm ,操作温度为280℃,设计压力是0.2MPa 。

材料为Q235A解:根据操作温度,设计压力和所用材料,查表2-15,得出公称压力应为0.6MPa ,操作压力不大,直径不大,由表2-14可采用甲型平焊法兰、平面密封面、石棉橡胶板垫片 法兰尺寸可从p287(JB4701-92)查得15哪些圆筒型容器的厚度是按最小厚度计算确定的,哪些需要计算后确定?(P134)DN300—4000mm 的计算厚度均小于材料的最小厚度,因此对中小容器来说,容器的设计厚度与设计压力无关,仅受最小厚度的控制(p134表2-26) UPVC:硬聚氯乙烯管 PE-X:交联聚乙烯管ABS:丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物 CPVC:氯化聚氯乙烯管 PA:尼龙管GRP:玻璃纤维增强树脂塑料管 RPM:玻璃钢夹砂管传动比:是指机构中主动件的转速n1 与从动件转速 n2 的比值,并以 i 表示,i=n1/n2在机械传动中,摩擦损失是不可避免的,因此,传动的输出功率P2永远小于输入功率P1。

机械传动的效率,用h 表示。

h= P2/ P1×100% 带传动带的特点:1、由于带具有弹性与挠性,故可缓和冲击与振动,运转平稳,噪音小。

2、可用于两轴中心距较大的传动。

3、由于它是靠摩擦力来传递运动的,当机器过载时,带在带轮上打滑,故能防止机器其它零件的破坏。

4、结构简单,便于维修。

5、带传动在正常工作时有滑动现象,它不能保证准确的传动比。

另外,由于带摩擦起电,不宜用在有爆炸危险的地方,这在化工厂中有爆炸危险的车间应特别注意。

6、带传动的效率较低(与齿轮传动比较),约为87%~98%对压力容器用钢的综合要求是足够的强度、良好的塑性、优良的韧性、以及良好的可焊性。

球形容器的第一曲率半径为球半径R ,第二曲率半径为球半径R 。

圆柱形容器的第一曲率半径为无穷大,第二曲率半径为圆柱体半径R 。

圆锥形容器的第一曲率半径为无穷大,第二曲率半径为R 2=r/ cos α20.无力矩理论使用的条件是什么?(1) 壳体的厚度、曲率没有突变,构成同一壳体的材料物理性能相同(如E, m 等),对于集中载荷区域附近无力矩理论不能适用。

(2) 壳体边界处不能有垂直于壳面法向力和力矩的作用。

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