材料力学基本知识

材料力学基本知识

●1、应力：材料内部各部分之间相互作用的力

●2、应变：物体在外力作业下，其现状尺寸所发生

的相对改变称为应变。

●3、强度：金属的强度是指金属抵抗永久变形和断

裂的能力。

●4、硬度：是材料抵抗局部塑性变形或表面损伤的

能力。

●5、塑性：是材料在载荷作用下断裂前发生不可逆

永久变形的能力。

●6、冲击韧性：是材料在外力冲击载荷作用下断裂

时消耗能量大小的特征。

金属材料强度指标

● A. 屈服强度

●材料在拉伸过程中，当载荷达到某一值时，

载荷不变而试样仍继续伸长的现象；称为屈服。

材料开始发生屈服时所对应的应力，称为屈服点、

屈服强度或屈服极限，用σs表示。我国标准规定

σs取钢材的下屈服点值。

● B. 抗拉强度

●试样拉伸时，在拉断前所承受的最大载荷与试样

原始截面之比，称为强度极限或抗拉强度，用σb

表示。

●钢材的屈服强度与抗拉强度的比值（σs/σb）叫

屈强比。

承压设备钢材的基本要求

●对制作承压类特种设备钢材的基本要求包括：

●（1）为保证安全性和经济性，所用材料应有足够

的强度，即较高的屈服强度和抗拉强度。

●（2）为保证加工工艺和使用中的安全性，所用材

料应具有较好的塑性和冷弯能力。

●（3）为保证在承受外加载荷时不发生脆性破坏，

所用材料应有良好的韧性。

●（4）所用材料应有良好的焊接性和加工工艺性

能，包括冷热加工成型性能和焊接性能。

●5）所用材料应有良好的低倍组织和表面质量，

分层，疏松，非金属夹杂物，气孔等缺陷}应尽可

能少，不允许有裂纹和白点。

●（6）用于制造高温受压元件的材料应具有良好

的高温特性，包括足够的蠕变强度，持久强度，

良好的高温组织稳定性和高温抗氧化性。对低温

下使用的压力容器，还要求具有良好的低温性能。

●（7）较低的缺口敏感性。特种设备制造过程中，

往往需要开很多孔，焊很多管接头，容易引起应

力集中，对缺口敏感的材料容易引起破坏。

●（8）与腐蚀介质接触的材料应具有优良的抗腐蚀

性能。

承压类设备常用材料

● 1. 钢的分类及命名方法

●国家标准GB／T3304—91《钢分类》中规定，

钢的分类分为“按化学成份分类”和“按主要质量

等级和主要性能及使用特性分类”两部分。

●1）、按化学成份分类，钢可分为非合金钢、低合

金钢、合金钢三大类。按含碳量分类，碳钢可分

为：

●(1)低碳钢．含碳量≤0．25％：

●(2)中碳钢，含碳量=O．25％～0．6％；

●(3)高碳钢，含碳量>0.6％。

●2）、按钢的质量分类，碳钢可分为：

●(1)普通碳素钢，含硫量≤0．050％，含磷量

≤0．045％；

●(2)优质碳素钢，含硫量≤O．040％，含磷量

≤0．040％；

●(3)高级优质碳素钢，含硫量≤0．030％，含

磷量≤0．035％。

●3）、按钢的用途分类，碳钢可分为：

●(1)碳素结构钢，主要用于制做各种工程结构

件和机器零件，一般为低碳钢；

●(2)碳素工具钢，主要用于制做各种刀具、量

具、模具等，一般为高碳钢。

锅炉基本知识

● 3.1锅炉的定义及用途

●⑴定义：锅炉是利用燃料燃烧时产生的热能或其

他能源的热能，把工质加热到一定的温度和压力

的热能转换设备。

● 3.2锅炉的特点

●⑴要求连续运行，不得随意停止运行。

●⑵锅炉承受高温、较高的压力和热交变载荷的作

用，工作条件恶劣、负荷和燃烧的变化大。

●⑶具有爆炸的危险性，

锅炉的主要参数：

●容量（输出功率）：蒸汽锅炉指蒸发量，单位是吨

/小时，热水锅炉、有机热载体锅炉指供热量，单

位大卡/小时。

●压力：锅炉出口的工作压力，单位MPa。

●温度:锅炉出口的介质温度。

锅炉的分类方式：

●按用途分为：电站锅炉、工业锅炉、生活锅炉和

机车锅炉、船舶锅炉等。

●按出力分为：大型锅炉（蒸发量≥100吨/小时）、

中型锅炉（蒸发量为20～100吨/小时）和小型锅

炉（蒸发量≤20吨/小时）。

●按压力分为：低压锅炉（额定压力≤1.6兆帕）、

中压锅炉（额定压力为2.5兆帕～3.9兆帕）、高压

锅炉（额定压力≥9.8兆帕）、超高压锅炉（额定

压力≥14兆帕）、亚临界锅炉（额定压力≥17兆

帕）和超临界锅炉（额定压力≥22.4兆帕）。

●按燃料种类分为：燃煤锅炉、燃油锅炉、燃气锅

炉、原子能锅炉和余热锅炉。

●按出口介质：分为蒸汽锅炉、热水锅炉和有机热

载体锅炉。

●按结构型式分为：锅壳锅炉和水管锅炉。

锅炉主要受压部件

●⑴锅筒：用于汇集、贮存、分离汽水和补充给水

的，是锅炉最重要的部件。

●⑵锅壳：它是锅壳式锅炉中“包围”汽水、风烟、

燃烧系统的外壳，又称锅壳。

●⑶联箱：是连接受热面管、下降管、连通管、水

位表孔等，所以又称集箱。⑷下降管：是与水

冷壁、联箱、锅筒形成水循环回路。

●⑸受热面管子：是锅炉的主要受热面，有水管火

管之分，如水冷壁管。

●⑹省煤器：是对给水进入锅炉前的预热装置，通

过高温烟气将给水加热到低于饱和温度40～50℃

并降低排烟温度。

●⑺过热器：把锅筒内出来的饱和蒸汽加热成过热

蒸汽的部件，是用碳钢或耐热合金钢管弯制成蛇

形管组合而成。

●⑻减温器：是用来调节过热蒸汽温度控制在规定

的范围内，以满足生产和安全的目的，

●⑼再热器：是将汽轮机高压缸内排出的蒸汽再加

热到过热蒸汽相同或相近的温度后再回到汽轮机

低压缸去作功，以提高热效率。

●⑽炉胆：是指立式锅壳式锅炉和卧式内燃式锅炉

包围燃料空间的壳体，承受外压当其长度超过3m

时应采用波纹形结构。

●⑾下脚圈：是连接炉胆和锅壳的部件，

●⑿炉门圈、喉管、冲天管：炉门圈是连接锅壳和

炉胆之间燃料进入燃烧室的一。

锅炉安全附件

●⑴工业锅炉安全附件：有安全阀、压力表、水位

计、水位报警器、排污阀等。

●⑵热水锅炉：有安全阀、压力表、温度计、超温

报警器、排污阀或放水阀等。

●⑶其它装置：有给水安全装置、自动调节安全装

置及其仪表阀门安全控制装置。

压力容器基本知识

压力容器的定义与用途

●压力容器是指承受介质压力的密闭容器。

●压力容器的用途极为广泛，它在基本建设、医疗

卫生、地质勘探、石油化工、能源工业、科研、

民用及军事工业等都起着重要的作用。压力容器

的应用相当广泛，但是就其在生产工艺过程中发

挥的作用而言，主要有四种作用，一是主要用于

完成介质的物理、化学反应；二是主要是用于完

成介质的热量交换；三是主要是用于完成介质的

流体压力平衡缓冲和气体的净化分离；四是主要

是用于储存、盛装气体、液体、液化气体等介质。压力容器的主要工艺参数：

容量：压力容器的大小，通常用其容积来表示。压力容器的容积指的是压力容器的几何容积，即由设计图标注的尺寸计算（不考虑制造公差）并圆整，且不扣除内件体积的容积。

压力：主要来自介质的压力，实质是物理学中的压强，指的是垂直作用于物体单位面积上的力，力的单位用“MPa”来表示

温度：压力容器的温度涉及环境温度、介质温度，压力容器的温度指的是其工作时壳壁元件金属所处的温度。

压力容器的分类

压力容器的分类方法很多，常见的有按压力、制造方法、外形、材料、安装方式、操作要求等数种。如：固定式压力容器和移动式压力容器，低压容器、中压容器、高压容器、超高压容器，常温容器、高温容器和低温容器，反应压力容器（代号R）、换热压力容器（代号E）、分离压力容器（代号S）和储存压力容器（代号C，其中球罐代号B），第一类压力容器、第二类压力容器和第三类压力容器等。

压力管道基础知识

压力管道的定义

●压力管道是指利用一定压力输送气体、液体的管

状设备。

●《特种设备安全监察条例》所称的压力管道

是指利用一定的压力，用于输送气体或者液体的

管状设备，其范围规定为最高工作压力大于或者

等于0.1MPa（表压）的气体、液化气体、蒸汽介

质或者可燃、易爆、有毒、有腐蚀性、最高工作

温度高于或者等于标准沸点的液体介质，且公称

直径大于25mm的管道。

压力管道的用途及主要特点

用途：压力管道的主要用途就是输送介质，而除此用途之外还可以延伸出以下一些功能如储存功能（主要用于长输管道）和热交换（主要用于工业管道）等。

主要特点：

●（1）数量多，标准多。

●（2）管道体系庞大，由多个组成件、支承件组成，

任一环节出现问题都会造成整条管线的失效。

●（3）管道的空间变化大。要么是长距离却经过复

杂多变的地理、天气环境；要么是在一个环境里，

但是其立体空间变幻莫测。

●（4）腐蚀机理与材料损伤的复杂性。易受周围介

质或设施的影响，容易受诸如腐蚀介质、杂散电

流影响，而且还容易遭受意外伤害。

●（5）失效的模式多样。

●（6）载荷的多样性，除介质的压力外，还有重力

载荷以及位移载荷等。

●（7）材质的多样性，可能一条管道上就需要用几

种材质。

●（8）安装方式多样，有的架空安装，有的埋地敷

设。

●（9）实施检验的难度大，如对于高空和埋地管道

的检验始终是难点。

压力管道无损检测的要求：管道表面MT、PT，管道内部UT,焊缝RT