容器设计的基本知识（云南大学2010版）课件

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1、绪论一、问题的提出二、课程内容（一）设备是工艺的基础（二）材料是设备的基础（一）基础篇——材料材料的性能碳钢特殊性能钢合金钢常用三类钢内压容器外压容器的失稳（二）理论篇——中低压容器设计（内压和外压）换热器搅拌器塔设备（三）实践篇——典型设备（换热器、塔设备、搅拌器）1.这些设备要满足什麽生产工艺要求？结构如何才可以？2.用什麽材料，如何制作出来的？3.抵抗压力，温度的能力如何？——安全性如何？4.经济性如何？第一章化工设备材料及其选择教学重点：（1）材料的力学性能；（2）化工设备材料的选择。教学难点：材料的性能

2、。第一节概述一、化工设备选材的重要性和复杂性1.操作条件的限制压力：真空—低压—中压—高压—超高压温度：低温—中温—高温介质：有毒—易燃—剧毒2.制造条件的限制3.材料自身性能的限制选材的原则材料品种应符合我国资源和供应情况材质可靠，能保证使用寿命要有足够的强度，良好的塑性和韧性对腐蚀性介质能耐腐蚀便于制造加工，焊接性能良好成本低第二节材料的性能一、力学性能材料在外力(或外加能量)作用下抵抗外力所表现的行为，包括变形和抗力，即在外力作用下不产生超过允许的变形或不被破坏的能力。硬度强度塑性韧性金属材料的变形和破坏过

3、程（1）弹性变形阶段（2）弹－塑变形阶段（3）断裂A、韧性断裂B、脆性断裂金属材料承受载荷作用，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，这种现象就称为屈服。1、强度：固体材料在外力作用下抵抗产生塑性变形和断裂的特性。持久强度σD蠕变强度σn屈服强度σs(σ0.2)抗拉强度σb疲劳极限σn例如:※容器爆裂；※管道破裂;※地脚螺栓拉断;※炉管爆裂；…..——强度不够！拉伸试验（屈服点和抗拉强度）拉伸试样拉伸试验机拉伸试样的颈缩现象常温拉应力下20号钢的拉抻试验l0=10d0l0=5d0或从开始加载到发生

4、断裂所能达到的最大应力值，叫做抗拉强度。开始出现塑性变形时的应力，称为“屈服点”sssb材料的拉伸曲线1、oe段：直线、弹性变性4、b点：出现缩颈现象，即试样局部截面明显缩小试样承载能力降低，拉伸力达到最大值，试样即将断裂。2、es段：水平线（略有波动）明显的塑性变形屈服现象，作用的力基本不变，试样连续伸长。3、s’b曲线：弹性变形+均匀塑性变形屈服现象：金属材料承受载荷作用，当载荷不再增加时，仍继续发生明显的塑性变形。屈服点：（s）——材料发生屈服时的应力。单位：MPa。——一些合金没有明显的屈服点,规定发生

5、0.2%残余变形时的应力，作为“条件屈服点”。记作σ0.2。其他塑性材料拉伸时的力学性能脆性材料——铸铁的拉伸应力应变曲线1、强度：固体材料在外力作用下抵抗产生塑性变形和断裂的特性。持久强度σD蠕变强度σn屈服强度σs(σ0.2)抗拉强度σb疲劳极限σn金属在拉伸条件下，从开始加载到发生断裂所能承受的最大应力值，叫作抗拉强度。定义：金属材料在受力过程中，发生断裂所达到的最大应力值，以σb表示，单位MPa。是压力容器设计常用的性能指标。屈强比：s/sb屈强比小，表明材料具有较大的塑性储备。1、强度：固体材料在外力

6、作用下抵抗产生塑性变形和断裂的特性。持久强度σD蠕变强度σn屈服强度σs(σ0.2)抗拉强度σb疲劳极限σn材料在高温下，在一定的应力下，抵抗发生缓慢塑性变形的能力。“蠕变”现象：高温高压的蒸汽管道下挠变形；高温高压下法兰及螺栓蠕变变形而泄漏；“蠕变极限（sn）”：材料在高温下，抵抗发生缓慢塑性变形的能力，以sn表示，单位MPa。材料在给定温度下，抵抗发生断裂的能力。1、强度：固体材料在外力作用下抵抗产生塑性变形和断裂的特性。持久强度σD蠕变强度σn屈服强度σs(σ0.2)抗拉强度σb疲劳极限σn定义：在一定温度

7、下，经过一定时间断裂时的应力，以sD表示，单位MPa。----是一定温度和一定载荷下，材料抵抗断裂的能力。材料抵抗断裂的能力越大，在相同的条件下，能支持的时间越久。规定：化工设备设计寿命一般为十万小时，所以用试件在十万小时断裂时的应力作为持久强度。设备的设计寿命！材料在交变载荷作用下，会在远低于材料本身的屈服点时就已经断裂了，这种现象就是疲劳。我们把经过106~108次循环试验而不发生断裂的最大应力，作为疲劳强度。1、强度：固体材料在外力作用下抵抗产生塑性变形和断裂的特性。持久强度σD蠕变强度σn屈服强度σs(σ

8、0.2)抗拉强度σb疲劳极限σn构件或零件受到大小和方向变化的交变载荷作用，应力远小于屈服点就断裂——疲劳。“疲劳极限”——构件或零件在交变载荷作用下不致断裂的最大应力。表示符号：σ-1(MPa)。例如：频繁开、停车——容器内压力或温度波动；活塞式压缩机压缩气体——容器及管道内压力波动；离心泵频繁开停机或震动——泵轴受力成交变式。载荷作周期性变化交变应力与疲劳破坏材料的疲