第1章 化工设备材料
化工设备机械基础习题解答
第一章化工设备材料及其选择二. 指出下列钢材的种类、含碳量及合金元素含量Ａ组B组：第二章容器设计的基本知识一.、指出下列压力容器温度与压力分级范围第三章 内压薄壁容器的应力分析和MP S m 63844=⨯==σSPRR m =+21σσθ MP SPD634==σθ2. 圆锥壳上之A 点和B 点，已知：p=，D=1010mm ，S=10mm ，a=30o 。
αcos 2,:21DA R R =∞=点MP S PD m 58.14866.010410105.0cos 4=⨯⨯⨯==ασ SPRR m =+21σσθ MP S PD 16.29866.010210105.0cos 2=⨯⨯⨯==ασθ0,:21=∞=R R B 点0==σσθm3. 椭球壳上之A ，B ，C 点，已知：p=1Mpa ，a=1010mm ，b=505mm ，S=20mm 。
B 点处坐标x=600mm 。
25051010==b a 标准椭圆形封头bb b y x A a R a R 2221,:),0====点（MP S Pa m 5.502010101=⨯===θσσMPa sbPB b a x am 3.43)(2 2224=--=σ点：MPa b a x a a sbP ba x a 7.27)(2)(2 222442224=⎥⎦⎤⎢⎣⎡-----=θσ:)0,(==y a x C 点MPa S Pa m 25.25202101012=⨯⨯==σ MPa S Pa 5.502010101-=⨯-=-=σθ五、 工程应用题1. 某厂生产的锅炉汽包，其工作压力为，汽包圆筒的平均直径为816 mm ，壁厚为16 mm ，试求汽包圆筒壁被的薄膜应力σσθ和m。
【解】 P= D=816mm S=16mm1.00196.081616<==D S 属薄壁容器 MPa S PD m 875.311648165.24=⨯⨯==σ MPa S PD m 75.631628165.22=⨯⨯==σ2. 有一平均直径为10020 mm 的球形容器，其工作压力为，厚度为20 mm ，试求该球形容器壁内的工作压力是多少。
化工设备机械基础习题解答86184
第一章化工设备材料及其选择二. 指出下列钢材的种类、含碳量及合金元素含量Ａ组B组：第二章容器设计的基本知识一.、指出下列压力容器温度与压力分级范围第三章 内压薄壁容器的应力分析和MP S m 63844=⨯==σSPRR m =+21σσθ MP SPD634==σθ2.圆锥壳上之A 点和B 点，已知：p=，D=1010mm ，S=10mm ，a=30o 。
αcos 2,:21DA R R =∞=点MP S PD m 58.14866.010410105.0cos 4=⨯⨯⨯==ασ SPRR m =+21σσθ MP S PD 16.29866.010210105.0cos 2=⨯⨯⨯==ασθ0,:21=∞=R R B 点0==σσθm3. 椭球壳上之A ，B ，C 点，已知：p=1Mpa ，a=1010mm ，b=505mm ，S=20mm 。
B 点处坐标x=600mm 。
25051010==b a 标准椭圆形封头bb b y x A a R a R 2221,:),0====点（MP S Pa m 5.502010101=⨯===θσσMPa sbPB b a x am 3.43)(2 2224=--=σ点：MPa b a x a a sbP ba x a 7.27)(2)(2 222442224=⎥⎦⎤⎢⎣⎡-----=θσ:)0,(==y a x C 点MPa S Pa m 25.25202101012=⨯⨯==σ MPa S Pa 5.502010101-=⨯-=-=σθ五、 工程应用题 1.某厂生产的锅炉汽包，其工作压力为，汽包圆筒的平均直径为816 mm ，壁厚为16 mm ，试求汽包圆筒壁被的薄膜应力σσθ和m。
【解】 P= D=816mm S=16mm1.00196.081616<==D S 属薄壁容器 MPa S PD m 875.311648165.24=⨯⨯==σ MPa S PD m 75.631628165.22=⨯⨯==σ2.有一平均直径为10020 mm 的球形容器，其工作压力为，厚度为20 mm ，试求该球形容器壁内的工作压力是多少。
章化工设备机械基础教案材料
第一章化工设备机械基础教案材料一、教学目标1. 让学生了解和掌握化工设备中常见的机械元件及其作用。
2. 培养学生对化工设备机械结构的认识和理解。
3. 使学生能够运用所学的机械知识分析和解决实际问题。
二、教学内容1. 化工设备中常见的机械元件：泵、压缩机、阀门、减速器等。
2. 机械结构的基本原理：力学、材料学、热力学等。
3. 机械强度计算、密封原理及设备防腐蚀措施。
三、教学重点与难点1. 重点：泵、压缩机、阀门等机械元件的工作原理及结构特点。
2. 难点：机械强度计算、密封原理及设备防腐蚀措施。
四、教学方法1. 采用讲授法，讲解机械元件的工作原理及结构特点。
2. 利用案例分析，让学生了解机械在化工设备中的应用。
3. 开展小组讨论，培养学生分析问题和解决问题的能力。
五、教学准备1. 教案、教材、课件等教学资料。
2. 相关化工设备图片、视频等辅助材料。
3. 计算器、黑板、粉笔等教学工具。
六、教学过程1. 导入：通过展示化工设备图片，引导学生关注化工设备中的机械元件。
2. 讲解：详细讲解泵、压缩机、阀门等机械元件的工作原理及结构特点。
3. 案例分析：分析实际案例，让学生了解机械在化工设备中的应用。
4. 互动环节：学生提问，教师解答；学生分享学习心得，互相交流。
七、作业布置1. 绘制泵、压缩机、阀门等机械元件的结构图。
2. 分析一个化工设备中机械元件的应用案例。
3. 复习本节课的内容，整理笔记。
八、课后反思1. 学生对本节课内容的掌握程度。
2. 教学方法是否恰当，是否存在需要改进的地方。
3. 针对学生的反馈，调整教学策略，为下一节课做好准备。
九、章节测试1. 选择题：判断机械元件的作用及结构特点。
2. 填空题：填写机械强度计算、密封原理及设备防腐蚀措施的相关知识点。
3. 简答题：分析一个化工设备中机械元件的应用案例。
十、教学评价1. 学生课堂表现：参与度、提问、互动等。
2. 作业完成情况：对机械元件结构图的绘制及案例分析的完成质量。
化工设备基础知识第一章-第二讲
常温下抵抗外力的常温强度 按环境温度可分为 高温下抵抗外力的高温强度 低温下抵抗外力的低温强度
3
(2)、塑性 (2)、塑性
材料的塑性是指材料受力时，当应力超过屈服点后， 材料的塑性是指材料受力时，当应力超过屈服点后，能产生显著 的变形而不即行断裂的性质. 的变形而不即行断裂的性质 工程上以延伸率δ和断面收缩率 和断面收缩率ψ作为衡量金属静载荷下塑性变 工程上以延伸率 和断面收缩率 作为衡量金属静载荷下塑性变 形能力的指标
低温容器所用钢板α 值不得低于30J/cm 低温容器所用钢板αk值不得低于30J/cm2
2011-2-20
6
(5)、疲劳： (5)、疲劳：
许多机械零件，如各种轴、齿轮、弹簧等， 许多机械零件，如各种轴、齿轮、弹簧等，经常受到大 小不同和方向变化的交变载荷作用。这种交变载荷常常会使 小不同和方向变化的交变载荷作用。 材料在应力小于其强度极限，甚至小于其弹性极限的情况下， 材料在应力小于其强度极限，甚至小于其弹性极限的情况下， 经一定循环次数后，并无显著的外观变形却会发生断裂。 经一定循环次数后，并无显著的外观变形却会发生断裂。这 种现象叫做材料的疲劳。 种现象叫做材料的疲劳。
• 3、化学性能
•
金属的化学性能是指材料在所处介质中的化学 稳定性， 稳定性，即材料是否会与周围介质发生 化学或电 化学作用而引起腐蚀。 化学作用而引起腐蚀。金属的化学性能指标主要 有耐腐蚀性和抗氧化性。 有耐腐蚀性和抗氧化性。
（1） 耐腐蚀性 ） 金属和合金对周围介质，如大气、水汽、 金属和合金对周围介质，如大气、水汽、各种电解液侵蚀的抵 抗能力叫做耐腐蚀性。 抗能力叫做耐腐蚀性。 腐蚀速度表示材料的耐腐蚀性。 腐蚀速度表示材料的耐腐蚀性。
根据经验， 大部分金属的硬度和强度之间有如下 近似关系 低碳钢 σb = 0.36 HB 高碳钢 σb = 0.34 HB 灰铸铁 σb = 0.1 HB
第一章化工设备材料及其选择
第⼀章化⼯设备材料及其选择第六章化⼯设备材料及其选择⼀、名词解释：1、延伸率2、冲击功和冲击韧度3、耐腐蚀性4、屈服点5、抗拉强度6、普通碳素钢7、优质碳素钢8、不锈钢和不锈耐酸钢9、锅炉钢10、容器钢11、晶间腐蚀⼆、指出下列钢材的种类、含碳量及合⾦元素含量第七章容器设计的基本知识⼀、指出下列压⼒容器温度与压⼒分级范围⼀、名词解释1、第⼀曲率半径2、第⼆曲率半径3、区域平衡⽅程式4、微体平衡⽅程式5、⽆⼒矩理论6、边缘应⼒的局部性⼆、指出和计算下列回转壳体上诸点的第⼀和第⼆曲率半径A组：1、球壳上任⼀点2、圆锥壳上之M点3、碟形壳上之连接点A与 B三、计算下列各种承受⽓体均匀内压作⽤的薄壁回转壳体上诸点的薄膜应⼒mσ和θσ1、球壳上任⼀点。
已知：p ＝2MPa ，D ＝1008mm ，S ＝8mm 。
(图3-34)2、圆锥壳上之A 点和B 点。
已知：p ＝0.5MPa ，D ＝1010mm ，S ＝10mm ，α＝30°。
(图3-35)3、椭球壳上之A 、B 、C 点。
已知：p ＝1MPa ，a ＝1010mm ，b ＝50.5mm ，S ＝20mm ，B 点处座标x ＝600mm 。
(图3-36)图3-34 图3-35 图3-36四、⼯程应⽤题1、有⼀平均直径为10020mm 的球形容器，其⼯作压⼒为0.6MPa ，厚度为20mm ,试求该球形容器壁内的⼯作应⼒。
2、有⼀承受⽓体内压的圆筒形容器，两端均为椭圆形封头。
已知圆筒平均⼯资直径为2030mm ,筒体与封头厚度均为30mm ，⼯作压⼒为3MPa ,试求：（1）圆筒壁内的最⼤⼯作应⼒；（2）若封头椭圆长、短半轴之⽐分别为2,2,2.5时，计算封头上薄膜应⼒m σ和θσ的最⼤值并确定其所在位置。
第四章内压薄壁圆筒与封头的强度设计⼀．名词解释1、弹性失效设计准则2、强度条件3、计算厚度4、名义厚度5、有效厚度6、最⼩厚度⼆．填空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=（）Mpa；计算压⼒p c=（）Mpa；⽔压试验压⼒p T=（）Mpa。
大连理工化工设备机械基础(第六版)课后答案完整版
第一篇: 化工设备材料第一章化工设备材料及其选择名词解释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σ=Eε,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.泊松比（μ）：拉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，μ=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。
B组：1.镇静钢：镇静钢在用冶炼时用强脱氧剂 Si, Al等完全脱氧脱氧，是脱氧完全的钢。
把FeO中的氧还原出来，生成SiO2和Al2O3。
钢锭膜上大下小，浇注后钢液从底部向上，向中心顺序地凝固。
钢锭上部形成集中缩孔，内部紧密坚实。
2.沸腾钢：沸腾钢在冶炼时用弱脱氧剂Mn脱氧，是脱氧不完全的钢。
其锭模上小下大，浇注后钢液在锭模中发生自脱氧反应，放出大量CO 气体，造成沸腾现象。
沸腾钢锭中没有缩孔，凝固收缩后气体分散为很多形状不同的气泡，布满全锭之中，因而内部结构疏松。
3.半镇静钢：介于镇静钢和沸腾钢之间，锭模也是上小下大，钢锭内部结构下半部像沸腾钢，上半部像镇静钢。
4.低碳钢：含碳量低于0.25%的碳素钢。
5.低合金钢：一般合金元素总含量小于5%的合金钢。
6.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。
化工设备机械基础 化工设备材料及其选择
时效热处理：材料经固溶处理或冷塑变 形后，在室温或高于室温条件下，其组 织和性能随时间而变化的过程。 时效可进一步消除内应力，稳定零件尺 寸，它与回火作用相类似。
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3、表面淬火
使零件表面层比心部具有更高的 强度、硬度、耐磨性和疲劳强度，而 心部则具有一定的韧性。
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4、化学热处理
有渗碳、渗氮(氮化)、渗铬、渗硅、渗铝、氰化(碳 与氮共渗)等。 渗碳、氰化可提高零件的硬度和耐磨性； 渗铝可提高耐热、抗氧化性； 氮化与渗铬的零件，表面比较硬，可显著提高耐磨 和耐腐蚀性； 渗硅可提高耐酸性等。
测量方法（压入硬度）：测定一定的压力（F）和 规定的压头所形成的压痕深度或面积。
布氏硬度：HBS-钢球(<450)HBW-硬质合金球(450650) 洛氏硬度：HRA、HRB、HRC，(>650) 其他：维氏硬度(HV)和肖氏硬度(HS)
反映材料弹性、强度与塑性的综合性能指标
14
4、冲击韧性
冲击韧度αk，使其破坏所消耗的功或吸 收的能除以试件的截面面积 低温容器所用钢板αk值不得低于 30J/cm2
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（4）铸钢和锻钢
铸钢用 ZG表示， ZG25、 ZG35等，用于制造 各种承受重载荷的复杂零件，如泵壳、阀门、 泵叶轮等。 锻钢有08、10、15、…、50等牌号。石油化工 容器用20、25等制作管板、法兰、顶盖等。
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四、钢的热处理
钢、铁固态下加热、保温和不同的冷却方式，改变 金相组织以满足所要求的物理、化学与力学性能， 称为热处理。
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二 铁 碳 合 金 状 态 图
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其他（自学）
碳钢在常温下的组织 共析钢(0.77%C) 亚共析钢(<0.77%C) 过共析钢(0.77~2.11%C) 铸铁(2.11~4.3%C)
第一章化工设备概述
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第一章化工设备概述
三、化工设备的基本要求
＊ 工艺性能要求 工艺性能要求通常包括：反应设备的反应速度、换
热设备的传热量、塔设备的传质效率、储存设备的储存 量等。 ＊ 安全性能要求
化工设备必须具有足够的强度和刚度，良好的韧性、 耐腐蚀性和可靠的密封性。 ＊ 使用和经济性能要求
在满合理。
常见的有 16MnDR、15MnNiDR、09Mn2VDR、 09MnNiDR、07MnNiCrMoVDR等 ＊ 不锈钢钢板
常见的有 0Cr13、0Cr18Ni9 、0Cr18Ni10Ti 、 0Cr17Ni12Mo2Ti 、0Cr19Ni13Mo3等
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第一章化工设备概述
● 钢管
钢管在化工设备中应用也是很多的，如容器壳 体上各种接管，管壳式换热器上的换热管、加热炉 的炉管等。这些都要求使用无缝钢管，另外大直径 的无缝钢管还可直接用来制作容器的壳体。
（半挂）罐式汽车、低温液体运输（半挂）罐式汽车、永久气体运输（半挂） 罐式汽车，介质为液化气体和低温液体的罐式集装箱。 l 容积大于等于50 m3的球形容器； l 容积大于5 m3的低温液体储存容器。
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第一章化工设备概述
＊ 其他分类方法
按照容器的相对壁厚分 薄壁容器、厚壁容器， 按照容器安装时的相对位置分 立式容器、卧式容器 按照容器的几何形状分 圆筒形容器、球形容器、锥形容器 椭圆形容器、矩形容器
材料机械强度要高，材料要具有良好的塑性、韧性以 及良好的机械加工性能；对高温和高强度螺栓用钢，还 必须具有良好的抗松弛性、良好的耐热性以及较低的缺 口敏感性；同时，螺栓与螺母需要配套使用，通常螺栓 用材料的强度和硬度应略高于螺母用材料。
《化工设备机械基础》习题解答
第一章化工设备材料及其选择二. 指出下列钢材的种类、含碳量及合金元素含量Ａ组B组：第二章容器设计的基本知识一.、指出下列压力容器温度与压力分级范围第三章 内压薄壁容器的应力分析和MP Sm63844=⨯==σSP RRm =+21σσθMP SPD634==σθ2. 圆锥壳上之A 点和B 点，已知：p=0.5Mpa ，D=1010mm ，S=10mm ，a=30o 。
αcos 2,:21DA R R =∞=点MP S PD m58.14866.010410105.0cos 4=⨯⨯⨯==ασSP RRm =+21σσθMP S PD 16.29866.010210105.0cos 2=⨯⨯⨯==ασθ0,:21=∞=R RB 点0==σσθm3. 椭球壳上之A ，B ，C 点，已知：p=1Mpa ，a=1010mm ，b=505mm ，S=20mm 。
B 点处坐标x=600mm 。
25051010==ba标准椭圆形封头b bb y x A aR aR2221,:),0====点（MP SPa m5.502010101=⨯===θσσMPa sbP B b a x am3.43)(2 2224=--=σ点：MPa b a x a a sbP bax a7.27)(2)(2 222442224=⎥⎦⎤⎢⎣⎡-----=θσ:)0,(==y a x C 点MPa S Pam25.25202101012=⨯⨯==σMPa S Pa 5.502010101-=⨯-=-=σθ五、 工程应用题1. 某厂生产的锅炉汽包，其工作压力为2.5Mpa ，汽包圆筒的平均直径为816 mm ，壁厚为16 mm ，试求汽包圆筒壁被的薄膜应力σσθ和m。
【解】 P=2.5Mpa D=816mm S=16mm1.00196.081616<==DS 属薄壁容器 MPa S PDm875.311648165.24=⨯⨯==σ MPa SPD m75.631628165.22=⨯⨯==σ2. 有一平均直径为10020 mm 的球形容器，其工作压力为0.6Mpa ，厚度为20 mm ，试求该球形容器壁内的工作压力是多少。
化工设备机械基础课后答案
《化工设备机械基础》习题解答第一篇: 化工设备材料第一章化工设备材料及其选择一.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σ=Eε,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（μ）：拉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，μ=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。
B组：1.镇静钢：镇静钢在用冶炼时用强脱氧剂Si, Al等完全脱氧脱氧，是脱氧完全的钢。
把FeO中的氧还原出来，生成SiO2和Al2O3。
钢锭膜上大下小，浇注后钢液从底部向上，向中心顺序地凝固。
钢锭上部形成集中缩孔，内部紧密坚实。
2.沸腾钢：沸腾钢在冶炼时用弱脱氧剂Mn脱氧，是脱氧不完全的钢。
其锭模上小下大，浇注后钢液在锭模中发生自脱氧反应，放出大量CO 气体，造成沸腾现象。
沸腾钢锭中没有缩孔，凝固收缩后气体分散为很多形状不同的气泡，布满全锭之中，因而内部结构疏松。
3.半镇静钢：介于镇静钢和沸腾钢之间，锭模也是上小下大，钢锭内部结构下半部像沸腾钢，上半部像镇静钢。
4.低碳钢：含碳量低于0.25%的碳素钢。
5.低合金钢：一般合金元素总含量小于5%的合金钢。
第一章_化工设备常用材料及其选择
2020/7/19
化工生产和化工机械
化工生产是以流体（气体、液体、粉体） 为原料，以化学处理和物理处理为手段，以获 得设计规定的产品为目的的工业生产。
化工生产过程的决定因素：化学工艺过程
化工机械装备
化工机械通常分为：化工设备（静设备）
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化工机器（动设备）
化工设备：
e P
b
a
相同，如何理解弹性模量？
o
(1)式称为虎克定律，该定律也可用于受压杆件，但符号为负
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1.2 材料的性能
横向线应变：
' d1 d d
dd
d
ε' 为横向线应变
研究表明在弹性阶段杆件的横向
应变ε'和轴向应变ε之比的绝对
值是一个常数
d1
拉伸
'
2020/7/19
，称为横向变形系数或者泊桑比
2020/7/19
第1章 化工设备材料及其选择
本章重点：材料的力学性能及化工设备材料 的选择
本章难点：材料的性能 计划学时： 8学时
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1.1 概 述
1.1.1 化工设备选材的重要性和复杂性
1、操作条件的限制 压力：从高真空到几千大气压,故有强度要求 温度：-250℃～2000℃，材料受冷、热 介质：酸碱（腐蚀）、易燃、易爆、毒性以及核反 应堆中子照射（变脆)
1.2 材料的性能
（2）屈服阶段（bc段）
பைடு நூலகம்
在此阶段，曲线上升
坡度变缓，在C点附近， 应力几乎不变的情况
下，试件的应变量在 增加，此时我们认为
b c s
材料对外力“屈服”
化工设备机械基础课后标准答案
化工设备机械基础课后答案————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：《化工设备机械基础》习题解答第一篇: 化工设备材料第一章化工设备材料及其选择一.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σ=Eε,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（μ）：拉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，μ=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。
B组：1.镇静钢：镇静钢在用冶炼时用强脱氧剂Si, Al等完全脱氧脱氧，是脱氧完全的钢。
把FeO中的氧还原出来，生成SiO2和Al2O3。
钢锭膜上大下小，浇注后钢液从底部向上，向中心顺序地凝固。
钢锭上部形成集中缩孔，内部紧密坚实。
2.沸腾钢：沸腾钢在冶炼时用弱脱氧剂Mn脱氧，是脱氧不完全的钢。
其锭模上小下大，浇注后钢液在锭模中发生自脱氧反应，放出大量CO 气体，造成沸腾现象。
沸腾钢锭中没有缩孔，凝固收缩后气体分散为很多形状不同的气泡，布满全锭之中，因而内部结构疏松。
3.半镇静钢：介于镇静钢和沸腾钢之间，锭模也是上小下大，钢锭内部结构下半部像沸腾钢，上半部像镇静钢。
化工设备机械基础整理考点
1、容器分类：
低压容器（L）：0.1MPap< 1.6MPa；中压容器（M）：1.6MPap< 10MPa；
高压容器（H）：10MPap< 100MPa；超高压容器（U）：p> 100MPa；
按技术监督和管理分为三类，根据容器的压力、压力与容积的乘积、介质特性、用途和设计、制造特点以及在生产过程中的重要性等：一类容器，二类容器，三类容器（最危险）。
鞍座的安装：螺栓孔应根据其不同膨胀形式，按下图要求进行安装。热胀型、冷缩型。
有效壁厚δe（有效厚度）：名义厚度与厚度附加量C之差。钢板壁厚中真正可用于承受介质压力的那部分厚度：
最小厚度：对碳素钢和低合金钢钢制容器，取δmin≥3mm；对高合金钢制容器，取δmin≥2mm （重要）
2、设计温度：（高温往上取，低温往下取）若容器内的介质是被热载体（或冷载体）通过容器器壁从外边间接加热（或冷冻），取热载体的最高工作温度或冷载体最低工作温度为设计温度。
密封口泄露的两个途径：垫片渗漏与压紧面泄露。
2、松式法兰用法:不直接固定在壳体上或者虽固定而不能保证法兰与壳体作为一个整体承受螺栓载荷的结构，均划为松式法兰，如活套法兰、螺纹法兰、搭接法兰。活套法兰只适用于压力较低场合;螺纹法兰广泛用于高压管道上,一般只适用于压力较低的容器上;
3.提高法兰刚度的途径:a.增加法兰的厚度；b.减小螺栓力作用的力臂(即缩小螺栓中心圆直径)；c.增大法兰盘外径等都能提高法兰的抗弯刚度； 对于带长颈的整体和活套法兰，增大长颈部分的尺寸，将能显著提高法兰抗弯变形能力。
法兰的公称直径－指的是与法兰相配的筒体或封头的公称直径。
法兰的公称压力－指在规定的设计条件下，在确定法兰结构尺寸时所采用的压力。 法兰的公称压力并不一定等于法兰的操作压力。
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第一章化工设备材料及其选择本章重点：材料的力学性能及化工设备材料的选择本章难点：材料的性能建议学时：4学时第一节概述一、化工设备选材的重要性和复杂性1、操作条件的限制2、制造条件的限制设备在制造过程中，要经过各种冷、热加工使它成型，例如下料、卷板、焊接、热处理等，要求材料的加工性能要好。
3、材料自身性能的限制二、选材要抓住主要矛盾，遵循适用、安全和经济的原则。
(1)材料品种应符合我国资源和供应情况；(2)材质可靠，能保证使用寿命；(3)要有足够的强度，良好的塑性和韧性，对腐蚀性介质能耐腐蚀；(4)便于制造加工，焊接性能良好；(5)成本低。
第二节材料的性能一、力学性能材料抵抗外力而不产生超过允许的变形或不被破坏的能力，叫做材料的力学性能。
主要包括强度、塑性、韧性和硬度，这是设计时选用材料的重要依据1、强度强度是固体材料在外力作用下抵抗产生塑性变形和断裂的特性。
常用的强度指标有屈服点和抗拉强度等。
（我们先看两个实例，再作总结）[实例1]常温拉应力下20号钢的拉抻试验[实例2]高碳钢T10A的拉伸试验(1)屈服点（s σ）金屑材料承受载荷作用，当载荷不再增加或缓慢增加时，仍继续发生明显的塑性变形，这种现象，习惯上称为“屈服”。
发生屈服现象时的应力．即开始出现塑性变形时的应力，称为“屈服点”，用s σ(MPa)表示。
它即代表材料抵抗产生塑性变形的能力。
条件屈服点（2.0σ）工程中规定发生0.2％残余伸长时的应力，作为“条件屈服点”(2)抗拉强度（b σ）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，叫做抗拉强度。
由于外力形式的不同，有抗拉强度、抗压强度、抗弯强度和抗剪强度等。
抗拉强度是压力容器设计常用的性能指标，(3) 蠕变极限（n σ）蠕变现象[实例1] （某工厂的蒸汽管，由于存在蠕变，管径随时间的延长不断增大，壁厚减薄，最后导致破裂。
）[实例2] （汽轮机的叶片，可能因蠕变发生过大的塑性变形，以致与轮壳相碰而打碎。
第1章 化工设备零部件简介
反应设备 22.91 13.02 2.30 30.60 8.99 22.03 12.04
换热设备 45.55 49.50 40.61 25.92 50.94 12.91 57.47
搅拌设备 6.15 2.63 12.19 33.61 20.49 53.66 15.38
合计 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100%
人孔和手孔的标记示例
人孔（A-XB350） 450 HG/T 21515-2005 表示公称直径DN=450mm、筒节高度 H1=160mm（标准高度，省略不标）、采用石 棉橡胶板垫片的常压人孔。
六、视镜（用于观察设备内部操作情况）
视镜的简化画法
DN50、DN80、 DN125、DN150
七、液面计
球形容器支座
大、中型球形容器通常采用柱式支座，为赤道正 切柱式支座。一般视容器大小用8、12、16根支 柱以承受容器和物料自重、风载、地震载荷以及 由于容器的热胀冷缩所引起的力矩。支柱在容器 赤道处正切相连是为了减少支座对容器壳体所引 起的局部应力。各支柱之间设有拉杆，以便把各 支柱构成一个系统并提高整个支承系统的稳定性。 中、小型容器，有的也采用V形柱式支座或三柱 会一形柱式支座。
椭圆形封头的结构
锥形封头的结构
三、支座
支座用来支承设备的重量、固定设备的位置，有 时承受操作时的振动、风载荷、地震载荷。
1、耳式支座：JB/T 4712.3-2007 2、鞍式支座：JB/T 4712.1-2007 3、支承式支座：JB/T 4712.4-2007 4、腿式支座：JB/T4712.2－2007 5、裙式支座：非标件，适用于高大塔设备
JB/T 9243-1999《玻璃管液位计》 JB/T 9244-1999《玻璃板液位计》
《化工设备机械基础》习题解答
1 《化工设备机械基础》习题解答第一篇: 化工设备材料第一章化工设备材料及其选择一. 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σEε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μ拉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μ0.3 。
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。
B组 1.镇静钢镇静钢在用冶炼时用强脱氧剂Si Al等完全脱氧脱氧是脱氧完全的钢。
把FeO中的氧还原出来生成SiO2和Al2O3。
钢锭膜上大下小浇注后钢液从底部向上向中心顺序地凝固。
钢锭上部形成集中缩孔内部紧密坚实。
2.沸腾钢沸腾钢在冶炼时用弱脱氧剂Mn脱氧是脱氧不完全的钢。
其锭模上小下大浇注后钢液在锭模中发生自脱氧反应放出大量CO 气体造成沸腾现象。
沸腾钢锭中没有缩孔凝固收缩后气体分散为很多形状不同的气泡布满全锭之中因而内部结构疏松。
3.半镇静钢介于镇静钢和沸腾钢之间锭模也是上小下大钢锭内部结构下半部像沸腾钢上半部像镇静钢。
4.低碳钢含碳量低于0.25的碳素钢。
5.低合金钢一般合金元素总含量小于5的合金钢。
6.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。
7.铸铁含碳量大于2的铁碳合金。
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3.硬度
金属材料表面上不大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；或称在外力作用下，材 料抵抗局部变形，尤其是抵抗塑性变形、压痕或划痕 的能力。是反映材料弹性、强度、塑性和韧性等的综 合指标。 压入硬度：布氏硬度(HBS、HBW)、洛氏硬度 (HRA、HRB 、HRC) 、维氏硬度(HV)和肖氏硬度 （HS）。
设备的多样性
为完成相应的化工过程，需要用到各种类型的 化工设备，需要满足操作、压力、腐蚀等各方面 的要求。
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选用材料的一般要求
1、品种 2、材质 3、物理性能 4、加工 5、经济
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1.2 材料的性能
力学性能、物理性能、化学性能、加工性能 1.2.1力学性能
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2.钢号表示法 根据GB700-88，普通碳素结构钢的牌号由代表钢 材屈服点的字母、屈服点的数值、材料质量等级符号、 脱氧方式符号等四部分组成。
表1-7 碳素钢和低合金钢牌号示例 表1-8 碳素钢和低合金钢牌号新旧对照表 表1-9 高合金钢的牌号新旧对照表 表1-10 铸铁、铸钢牌号表示法
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1.3 金属材料的分类及牌号
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1.3.1 分类 工业上将金属材料一般分为黑色金属与有色金属两大类。 1、黑色金属 （1）生铁
炼钢生铁、铸造生铁（铸铁）、合金生铁。
（2）钢
a.品质：普通、优质、高优、特优 b.化学成分：碳素、合金 c.成型方法：锻、铸、轧、拉 d.金相组织：退伙、正火、无相变 e.用途：建筑、结构、工具、特殊、专业 f.综合：普通、优质 g.冶炼方法：按炉种分、按脱氧和浇铸分（图1-5，沸腾钢、镇 化工设备基础 静钢）
铁素体晶胞示意图
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（2）奥氏体（A） 碳溶解在γ-Fe铁中形成固溶 体称奥氏体。
γ-Fe原子间隙较大，碳的溶
解度比a-Fe中大得多，如在 723℃时可溶解0.8％，在1147℃ 时可达最大值2.06％。 奥氏体组织是在a-Fe发生同 素异构转变时产生的。由于奥氏 体有较大的溶解度，故塑性、韧 性较好，且无磁性。
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2.弹性模量E与泊桑比μ
在弹性范围内，应力与应变成正比： 比例系数E称为弹性模量。弹性模数是金属材料对 弹性变形抗力的指标，是衡量材料产生弹性变形难易程 度的，材料的弹性模数越大．使它产生一定量的弹性变 形的应力也越大。对同一种材料，弹性模数随温度的升 高而降低。 泊桑比是拉伸试验中试件单位横向收缩与单位纵向 伸长之比。对于各种钢材它近乎为一个常数，即0.3。
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5、缺口敏感性
在带有一定应力集中的缺口条件下，材料抵抗裂纹 扩展的能力，属于材料韧性的范畴（静载荷）。 通过试验方法获得，一般在油压机上进行弯曲试验， 测定材料的缺口敏感性 。 实验条件：与平面垂直、60˚缺口、支点40mm、油 压实验，求载荷F与挠度f的关系曲线。
F 2F HBW 0.102 0.102 2 2 A D( D D d )
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洛氏硬度
以压痕塑性变形深度来确定硬度值指标。以0.002 毫米作为一个硬度单位。当HB>450或者试样过小时， 不能采用布氏硬度试验而改用洛氏硬度计量。它是用 一个顶角120°的金刚石圆锥体或直径为1.59、3.18mm 的钢球，在一定载荷下压入被测材料表面，由压痕的 深度求出材料的硬度。 HRA：60kg载荷 钻石锥 硬度极高的材料 HRB： 100kg载荷 直径1.58mm淬硬钢球 硬度较 低的材料 HRC： 150kg载荷 钻石锥 硬度很高的材料
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维氏硬度原
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4、冲击韧性
材料在冲击载荷作用下吸收塑性变形功和断裂功的 能力，标准试样的冲击吸收功KV2表示。冲击韧度用 ak表示。
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冲击试验标准试样
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1.2.2物理性能
密度ρr、熔点tm、比热容c 、热导率λ、线膨胀系数al 、 电导率ρ、磁导率μ、弹性模量E与泊松比μ等。 1.线膨胀系数al 金属及合金受热时，体积一般都要膨胀，此特性称为 热膨胀性，应用线膨胀系数来定量，以al表示。
1 l a= [mm / (C mm), 简作1/C ] l t
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(3)蠕变极限Rnt
金属材料在一定应力下高温下长期工作或金属在高 温和存在应力的情况下，产生的缓慢的塑性变形现象。 材料在高温下抵抗发生缓慢塑性变形的能力，用Rnt （MPa）表示，常用的蠕变极限有两种：工作温度下引 起规定变形速度；工作温度下，在规定时间内使试件发 生一定量的总变形的应力值。
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第1篇 化工设备材料
1、概述 2、材料的性能 3、金属材料的分类及牌号 4、碳钢与铸铁 5、低合金钢及化工设备用特种钢 6、有色金属材料 7、非金属材料 8、化工设备的腐蚀与防腐措施 9、化工设备材料选择
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1.1 概述
化工生产的特点 压力、温度、腐蚀、易燃、易爆
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2.塑性
Lu L0 100% 延伸率 A A Lo S 0 Su Z 100% 断面收缩率 Z S0
冷弯
化工设备材料一般要求δ5=10%-20% 室温下对金属材料或焊接接头在一定 内半径进行弯曲，考察裂纹产生情况。
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HB - 布氏硬度
一般用于材料较软的时候，如有色金属、热处理 之前或退火后的钢铁。 布式硬度(HB)是以一定大小的试验载荷，将一定 直径的淬硬钢球或硬质合金球压入被测金属表面，保持 规定时间，然后卸荷，测量被测表面压痕直径。布式硬 度值是载荷除以压痕球形表面积所得的商。一般为：以 一定的载荷(一般3000kg)把一定大小(直径一般为10mm) 的淬硬钢球压入材料表面，保持一段时间，去载后，负 荷与其压痕面积之比值，即为布氏硬度值(HB)，单位 为公斤力/mm2 (N/mm2)。
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1.3.2钢铁牌号及表示方法
1.牌号表示原则 根据国标GB/T 221-2000的规定，牌号中化学元素 用化学符号或汉字表示，产品用途、冶炼和浇注方法 采用汉字或拼音字母并用的原则，例如：Q235-A· F Q345R。 表1-6 钢材产品用途、特性和工艺方法表示符号
奥氏体晶胞示意图
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(2)抗拉强度Rm
金属材料在拉伸条件下，从开始加载到发生断 裂所能承受的最大应力值，叫做“抗拉强度”。其 是压力容器设计常用的性能指标，是试件拉断前最 大载荷下的应力，以Rm（MPa）表示。 Rm =Pb/So 曲强比 （ ReL / Rm ） 曲强比大，材料强度大，塑性较小；曲强比小， 强度不能满足要求。
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（1）碳素结构钢和低合金钢
四部分组成：前缀符号+强度值+脱氧方式+产品用途、特性 和工艺方法
（2）合金结构钢和合金弹簧钢
四部分组成：平均含碳量+合金元素含量+冶金质量+产品用 途、特性和工艺方法
（3）不锈钢和耐热钢
两部分组成：碳含量+合金元素含量 碳含量：万分之含量、十万分之含量 合金元素含量：百分之含量 06Cr19Ni10—≤0.08%，16.00~19.00%，8.00~11.00%； 20Cr125Ni20 —≤0.25%,24.00~26.00%,19.00~22.0
E
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1.2.3化学性能
1、耐腐蚀性 金属和合金对周围介质侵蚀的抵抗能力 见表1-5。 2、抗氧化性 高温氧化，降低表面硬度和抗疲劳强度 选耐热材料
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1.2.4、加工工艺性能
区分为冷加工与热加工 1、可铸性：收缩与偏析 2、可锻性 3、焊接性 4、可切削加工性 5、热处理性能
表1-1
蠕变速度 mm/(mm· h) 10-6 10-7 425℃ 176 -
Hale Waihona Puke 0Cr18Ni9Ti的蠕变极限
蠕变极限/MPa 475 ℃ 91 88 520℃ 33 19 560℃ 6 化工设备基础 化工设备材料
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(4)持久强度&(5)疲劳强度
持久强度RDt 在给定温度下，促使试样或工件经过一定时间发 生断裂的应力叫做持久强度，以RD（MPa）表示。 用 RDt 表示试件经过10万h发生断裂的强度。 疲劳强度R1 金属材料在106～108交变载荷作用下不致引起断裂 的最大应力称为“疲劳极限”，又称疲劳强度， 用以R-1（MPa）表示。 与合金成分、表面状态、组织结构、夹杂物的多 少与分布以及应力集中情况有关。
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3.铁与碳的相互关系和碳钢的基本组织 碳在铁中的存在形式有固溶体、化合物和 混合物三种。这三种不同的存在形式，形成不 同的碳钢组织。
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（1）铁素体（F） 碳溶解在a-Fe中形成固溶体 称铁素体。 a-Fe原子间隙小，溶碳能力 低（室温下0.006％），强度和硬 度低，但塑性和韧性很好。 低碳钢是含铁素体的钢，具 有软而韧的性能。