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2零件材料选择的一般原则

2零件材料选择的一般原则

《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 四、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 σσ θ 和m 。 MP S PD m 6384100824=??==σ S P R R m = +2 1 σσθ MP S PD 634== σ θ 2. 圆锥壳上之A 点和B 点,已知:p=,D=1010mm ,S=10mm ,a=30o 。 α cos 2,:21D A R R = ∞=点

MP S PD m 58.14866 .01041010 5.0cos 4=???== ασ S P R R m = +2 1 σσθ MP S PD 16.29866 .01021010 5.0cos 2=???== ασ θ 0,:21=∞=R R B 点 0==σ σθ m 3. 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 b b b y x A a R a R 2 2 21,:),0== ==点( MP S Pa m 5.5020 10101=?== =θσσ MPa sb P B b a x a m 3.43)(2 2 2 2 4 =--= σ点: MPa b a x a a sb P b a x a 7.27)(2)(2 222442 22 4 =?? ????-----= θσ :)0,(==y a x C 点 MPa S Pa m 25.25202101012=??== σ MPa S Pa 5.5020 10101-=?-=-=σ θ 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=16mm

化工厂通用化工设备说明介绍

化工厂常用化工设备简介 化工设备是指化工生产中静止的或者配有少量传动机构组成的装置,主要用于完成传热、传质和化学反应等过程,或用于储存物料。 化工设备通常按以下方式分类。 1.按照结构特征和用途分为:容器,塔器,热换器,反应器(包括 反应釜,固定床或流化床和管式炉等)、分离器、储存器。 2.按照材料分为:金属设备(碳钢,合金钢,铸铁,铝,铜等),非 金属设备(内衬橡胶,塑料,耐火材料和搪瓷等),其中碳钢设备最常用。 3.按受压情况分为:外压设备(包括真空设备)和内压设备,内压 设备又分为常压设备(操作压力<=0.7MPA)低压设备(0.1 MPA100MPA) 4.按设备静止与否分为:静设备和动设备。静设备(塔、釜、换热 器、干燥器、储罐等)动设备(压缩机、离心机、风机、泵、固体粉碎机械、) 三、化工容器结构与分类 1、基本结构在化工类工厂使用的设备中,有的用来贮存物 料,如各种储罐、计量罐、高位槽;有的用来对物料进行物理处理,如换热器、精馏塔等;有的用于进行化学反应,如聚合

釜,反应器,合成塔等。尽管这些设备作用各不相同,形状结构差异很大,尺寸大小千差万别,内部构件更是多种多样,但它们都有一个外壳,这个外壳就叫化工容器。所以化工容器是化工生产中所用设备外部壳体的总称。由于化工生产中,介质通常具有较高的压力,故化工容器痛常为压力容器。 化工容器一般由筒体、封头、支座、法兰及各种开孔所组成. 1)筒体筒体是化工设备用以储存物料或完成传质、传热或化学反应所需要的工作空间,是化工容器最主要的受压元件之一,其内直径和容积往往需由工艺计算确定。圆柱形筒体(即圆筒)和球形筒体是工程中最常用的筒体结构。 2)封头根据几何形状的不同,封头可以分为球形、椭圆形、碟形、球冠形、锥壳和平盖等几种,其中以椭圆形封头应用最多。封头与筒体的连接方式有可拆连接与不可拆连接(焊接)两种,可拆连接一般采用法兰连接方式。 3)密封装置化工容器上需要有许多密封装置,如封头和筒体间的可拆式连接,容器接管与外管道间可拆连接以及人孔、手孔盖的连接等,可以说化工容器能否正常安全地运行在很大程度上取决于密封装置的可靠性。

塑胶材料的选用原则

迄今为止,已见报道的树脂种类达到上万种,实现工业化生产的也不下千余种。塑料材料的选用就是在众多的树脂品种中,选择一个合适的品种。初看起来,可供我们选择的塑料品种太多,有眼花缭乱的感觉。但实际上并不是所有的树脂品种都获得了具体应用。我们所指的塑料材料的选用,并不是漫无边际的选择,而是在常用的树脂品种中选用。 塑料材料的选用原则: 一.塑胶材料的适应性; 1.各种材料的性能比较; 2.不宜选用塑料的条件; 3.选用塑料的适宜条件。 二.塑料制品的使用性能 1.塑料制品的使用条件 a.塑料制品的受力情况; b.塑料制品的电性能; c.塑料制品的尺寸精度要求; d.塑料制品的渗透性要求; e.塑料制品的透明性要求; f.塑料制品的外观要求。 2.塑料制品的使用环境 a.环境温度; b.环境湿度; c.接触介质; d.环境的光、氧及辐射. 三.塑料的加工性能 1.塑料的可加工性; 2.塑料的加工成本; 3.塑料加工的废料处理.

四.塑料制品的成本 1.塑料原料的价格; 2.塑料制品的使用寿命; 3.塑料制品的维护费用. 五.塑料原料的来源。 在实际选用过程中,有些树脂在性能上十分接近,难分伯仲。究竟选择哪一种更为合适?需要多方考虑、反复权衡,才可以确定下来。因此说塑胶材料的选用是一项十分复杂的工作,可遵循的规律并不十分明显。有一点需提醒大家特别注意,从各种书刊上引用的塑料材料性能数据,都是在特定条件下测定的,这些条件可能与实际工作状态差别较大。如不吻合则要将所引数据转换成实际使用条件下的性能或按实际条件重新测定。 面对一个要开发制品的设计图纸,选材应遵循如下步骤。 首先要确定这个产品是否可选用塑料材料制造;其次,如果确定可用塑料材料来制造,究竟选用那种塑料材料是进一步需要考虑的因素。 根据产品精度选择塑料材料: 不同塑料材料对应的产品精度 精度等级可用塑料材料品种 1级无 2级无 3级 PS、ABS、PMMA 、PC、PSF、PPO、PF、AF、EP、UP、 F4 UHMW、30%GF增强塑料等,其中以30%GF增强塑料的精度最高. 4级 PA类、氯化聚醚 HPVC等 5级 POM 、PP、HDPE等 6级 SPVC、LDPE、LLDPE等 衡量塑料制品耐热性能好坏的指标有热变形温度、维卡软化点和马丁耐热温度三种,其中以热变形温度最为常用. 从下表中可以看出,塑料的最高使用温度一般不超过400°C,而且大多数塑料的使用温度都在100到260°C范围内;只有不熔聚酰亚胺、液晶聚合物、聚苯酯(AP)、聚苯并咪唑(PBI)、聚硼二苯基硅氧烷(PBP)的热变形温度可大于300°C。因此,如果使用环境的温度长时间超过400°C,几乎没有塑料材料可供选用;如果使用环境的温度短期超过400°C,甚至达到500°C以上,并且无较大的负荷,有些耐高温塑料可短时使用。不过以碳纤维、石墨或玻璃纤维增强的酚醛等热固性塑料很特别,虽然其长期耐热温度不到200°C,但其瞬时可耐上千度高温,可用作耐烧蚀材料,用于导弹外壳及宇宙飞船面层材料。

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 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) 压力 温度 介质 (从高真空到几千大气压,故有强度要求) (-250℃~2000℃,材料受冷、热) 酸碱(腐蚀)、核反应堆中子照射(变脆)

[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) (3)注意: δ的大小与试件尺寸有关; ψ的大小与试件尺寸无关。 (试件计算长度为试件直径5倍时,用5δ表示) 2、韧性 (韧性是表示材料弹塑性变形为断裂全过程吸收能量的能力,也就是材料抵抗裂纹扩展的能力。我们常用冲击韧性来表示材料承受动载荷时抗裂纹的能力,用缺口敏感性表示材料承受静载荷时抗裂纹扩展的能力。) (1)冲击韧性:材料在冲击载荷下吸收塑性变形功和断裂功的能力。用冲击吸收功A K 或冲击韧度表示αK 表示。

化工设备和管道的选择

化工设备和管道的材料选择 许多因素影响到材料的选择:工艺的设计条件,材料的经济性,维修方面,材料的可加工性,材料的是否方便供应,对最终产品的污染,工艺安全方面的考虑,材料特性(mechanical properties), 但是对于化工装置,很多时候主要的考虑因素是抗腐蚀。 A. 材料特性 具体而言,以下是最重要的一些特性在设计阶段是需要考虑的。 1. 材料的机械特性 抗拉强度(strength) ,刚度(抵抗变形的能力,stiffness),韧性(toughness),硬度(hardness, wear resistance), 抗疲劳性(fatigue resistance),抗蠕变性(creep resistance) 等。 2. 在高温和低温下,材料的机械特性的变化。 3. 抗腐蚀性。 4. 一些所需要的特别性质: 比如,热传导性,电阻,磁性等。 5. 材料的易加工性 6. 材料是否有标准尺寸 7. 价钱 对于上面第二点,展开来讲,一般说来,随着温度的上升,钢材的强度和刚度会随之降低。在这方面,不锈钢的表现要好于碳钢。如果材料在高温下会暴露于高应力下,那么材料的抗蠕变性就很重要。特殊的合金钢ALLOY, 比如Inconel, 就常常被选为加热炉的炉管材料. 在低温下,钢材会出现脆的现象, 这种发脆的现象常常是由于钢材中的结晶结构的变化.对于那些低温场合 (cryogenic plant, liquefied-gas storages), 奥氏体不锈钢(fcc: face-centred-cubic) 或者铝合金( aluminum alloys (hex))常常被选为用材。(对于LPG 的场合,因为常温下是气体,当设备失去压力的时候,液化气会气化,由于焦耳汤姆逊效应,气化吸收了大量的热,导致温度急剧下降,因此,液化气场合的选材常常要考虑低温的要求,防止出现失压低温的时候,钢材脆化) 对于第三点,抗腐蚀性。常见的类型有,介质造成的均匀腐蚀,电偶腐蚀(由于不同的金属材料相接触)(galvanic corrosion),点蚀(pitting),晶间腐蚀(intergranular corrosion), 应力腐蚀(stress corrosion), 冲蚀,腐蚀疲劳,高温氧化(high temperature oxidation), 氢脆。 从本质上讲,金属的腐蚀是电化学的过程。形成这个过程四个要素必不可少: 1. 阳极 2. 阴极 3. 导电介质(电解液) 4. 通过介质形成电路展开来讲: 均匀腐蚀 对于这种腐蚀,其腐蚀速度是可以通过试验来预测的。最终的选择,要考虑到装置的设计年限,材料的经济性,使用频率,工艺安全等。腐蚀速率常常取决于流体的温度和浓度。一般来讲,随着温度的上升,腐蚀速度也随之上升,但也并不都是这样的。另外,也有其他因素影响到腐蚀速率,比如流体中氧含量 (oxygen solubility). 常见到的例子有,用来传热的循环流体. 膨胀罐如果使用氮封,防止溶氧,就会减轻管道的腐蚀。 电偶腐蚀 当不同的金属接触在一块的时候,那么作为阳极的那一方的腐蚀速率就会增加。如果不同的金属的接触不可避免,那么可以用保温隔热来断开电路的形成。(insulated). 或者,如果阳极一方作出牺牲,增厚阳极一方的腐蚀余量。常见的地下管道,比如消防水管,采用阳极牺牲保护法来减轻消防水管的腐蚀。 点蚀

1原料选用的原则

1原料选用的原则:a原料的质量要求:成分、粒度、REDOX值、含水率等。B易于加工处理c成本低廉、储量丰富、供应可靠、d对耐火材料的侵蚀要小;引入二氧化硅原料:石英砂、砂岩;引入氧化铝原料:长石;引入氧化钠原料:纯碱或芒硝;引入氧化镁和氧化钙的原料:白云石、石灰石、方解石、白垩石。 2影响玻璃澄清的因素:a配合料中的气体率:气体率过大、溶质泡沫多延长澄清时间;气体率过小,玻璃液难以形成强烈翻滚气泡难以消除b澄清温度:温度低、澄清时间不足、温度高、澄清时间长c窑压:窑内需保持微正压或微负压:负压大,使冷空气吸入产生大量气泡。正压大,不利于气体的排除。 3影响均化的因素:a玻璃液中不均匀体的溶解与扩散:温度粘度。B玻璃液的表面张力:表面张力小,条纹和不均匀体容易被均化。C玻璃液的对流d玻璃液中的气泡上升:气泡上升有利于均化e玻璃液强制均化的应用:鼓泡、搅拌。 4玻璃液的五个阶段:a硅酸盐的形成阶段:在800到1000摄氏度进行,变成由硅酸盐和二氧化硅组成的不透明结构,硅酸盐形成速度取决于配合料性质和加料方式。B玻璃形成阶段:在1200摄氏度,硅酸盐和石英粒完全溶解,成为大量可见气泡、条纹在温度上和化学成分上不够透明的玻璃液c玻璃液的澄清阶段:1400到1500摄氏度玻璃粘度降低、气泡大量排出到完全排除e玻璃液的均化阶段:由于对流、扩散熔解等作用,玻璃液中条纹逐渐消除化学组成和温度逐渐趋向均一,此阶段结束时温度略低于澄清温度f玻璃液冷却阶段:将澄清和均化了的玻璃均匀降温使玻璃液成型所需要的黏度。 5什么是熔制制度?简述不同的温度制度各有什么特点? A山形曲线:热点突出,热点与1#小炉及末对小炉间的温差大,泡界线清晰稳定。 B 桥形曲线:有一个热点热点前后两对小炉的温度与最高温度相差不大,温度曲线似拱桥形,其特点是融化高温带较长,有利于提高玻璃配合料熔化速率和玻璃液的澄清。 C 双高曲线:a配合料较多的1、2#小炉投入较多燃料使配合料在此基本熔化b适当减少处在泡沫稠密区的3#,4#小炉的燃烧量以降低此处耐火材料热负荷c增加5#小炉燃料量,以利于强化玻璃液的澄清和均化作用d6#小炉半开或开小,以适应成型需要。 6泡界线的含义是什么?在生产中有什么作用? 泡界线是指泡沫稠密区与清净玻璃之间形成的一条整齐明晰的分界线,在线的里面玻璃形成反应激烈的进行,液面有很多的泡沫而在线外,液面像镜子一样明亮。作用:通过泡界线位置、形状、澄清度来判断熔化作业正常与否。 7如何保证锡槽气密性? A使锡槽内气体保持微正压b锡槽的材料不能有连通性气孔且内衬耐火材料外包钢罩c锡槽端部和操作孔处要有气封装置。D在出口端设置一道或多到耐火挡帘 8什么是二次气泡? 由于物理或化学的原因,是溶于玻璃液中的气体重新析出而形成的气泡。原因:硫酸盐和其他盐类的继续分解;溶解气体的析出;耐火材料气泡;玻璃液流股间的化学反应;电化学反应。 9简述窑压波动的原因 烟囱的抽力:烟囱抽力大,窑压小;烟囱抽力小窑压大。 气体沿程阻力:如蓄热格子砖倒塌严重,格子体堵塞和漏气 10窑炉气氛的设定,芒硝应如何应用 为保证芒硝的高温分解,必须添加煤粉做还原剂:a1#2#小炉需要还原焰、不使碳粉烧掉b3、4#小炉是热点区需要中性焰,否则液面会产生致密的泡沫层,使澄清困难;c5# 6#小炉是澄清均化区,为烧去多余的碳粉不使玻璃着色需用氧化焰。 11什么叫做平板玻璃池窑前脸墙?常用的玻璃池投料机有几种类型?

齿轮材料的选择原则是什么

齿轮材料的选择原则 齿轮的材料及其选择原则 由轮齿的失效形式可知,设计齿轮传动时,应使齿面具有较高的抗磨损、抗点蚀、抗胶合及抗塑性变形的能力,而齿根要有较高的抗折断能力。因此,对齿轮材料性能的基本要求为齿面要硬、齿芯要韧。 (一)常用的齿轮材料 1(钢 钢材的韧性好,耐冲击,还可通过热处理或化学热处理改善其力学性能及提高齿面的硬度,故最适于用来制造齿轮。 (1)锻钢 除尺寸过大或者是结构形状复杂只宜铸造者外,一般都用锻钢制造齿轮,常用的是含碳量在0. 15%~0.6%的碳钢或合金钢。 制造齿轮的锻钢可分为: 1)经热处理后切齿的齿轮所用的锻钢。、 对于强度、速度及精度都要求不高的齿轮,应采用软齿面(硬度?350 HBS)以便于切齿,并使刀具不致迅速磨损变钝。因此,应将齿轮毛坯经过常化(正火)或调质处理后切齿。切制后即为成品。其精度一般为8级,精切时可达7级。这类齿轮制造简便、经济、生产率高。 2)需进行精加工的齿轮所用的锻钢。 高速、重载及精密机器(如精密机床、航空发动机)所用的主要齿轮传动,除要求材料性能优良,轮齿具有高强度及齿面具有高硬度(如58~ 65 HRC)外,还应进行磨齿等精加工。需精加工的齿轮目前多是先切齿,再做表面硬化处理,最后进行

精加工,精度可达5级或4级。这类齿轮精度高,价格较贵,所用热处理方法有表面淬火、渗碳、氮化、软氮化及氰化等。所用材料视具体要求及热处理方法而定。 合金钢材根据所含金属的成分及性能,可分别使材料的韧性、耐冲击、耐磨及抗胶合的性能等获得提高,也可通过热处理或化学热处理改善材料的力学性能及提高齿面的硬度。所以对于既是高速、重载,又要求尺寸小、质量小的航空用齿轮,就都用性能优良的合金钢(如20CrMnTi、20Cr2Ni4A等)来制造。 由于硬齿面齿轮具有力学性能高、结构尺寸小等优点,因而一些工业发达的国家在一般机械中也普遍采用了中、硬齿面的齿轮传动。 (2)铸钢 铸钢的耐磨性及强度均较好,但应经退火及常化处理,必要时也可进行调质。铸钢常用于尺寸较大的齿轮。 2(铸铁 灰铸铁性质较脆,抗冲击及耐磨性都较差,但抗胶合及抗点蚀的能力较好。灰铸铁齿轮常用于工作平稳,速度较低,功率不大的场合。 3(非金属材料 对高速、轻载及精度不高的齿轮传动,为了降低噪声,常用非金属材料(如夹布塑胶、尼龙等)做小齿轮,大齿轮仍用钢或铸铁制造。为使大齿轮具有足够的抗磨损及抗点蚀的能力,齿面的硬度应为250—350 HBS。 常用的齿轮材料及其力学性能列于表10 -1。

选择单体的基本原则

选择单体的基本原则 在为某种用途选择单体时需要考虑下列性质:自身的黏度、稀释能力、溶解性、挥发性、闪点、气味、毒理性质、对UV的活性、官能度、均聚物和共聚物的玻璃化转变温度(Tg)、聚合时的百分收缩率和表面张力等. 1.低黏度、稀释能力和易溶解性 单体的主要功能之一是降低黏度.若单体有较强的降低黏度的能力,则可使其用量达到最低.这样,可使材料的主体---齐聚物对固化后材料性能的影响得到最大挥发.应指出的是,低黏度的单体未必降低黏度的能力就强.同一单体的稀释能力往往对不同的体系相差很大.但高黏度的单体一般少用于降低黏度用.至于易溶性,它包括对光引发剂的溶解能力以及与体系其他组分相互间的溶解情况. 2.挥发性、闪点和气味 对单体官能单体更为重要.因为它们的分子量低,常为闪点而气味强烈的挥发材料.3.毒性 这是在选择单体时,必须要考虑的因素.在辐射固化材料应用早期出现的问题之一就是忽视了它们的危害以及缺乏健全的管工作.其中大部分问题可能与采用的单体有关.进入20世纪90年代以后,人们开始注意单体的毒理性质,尤其是对皮肤的刺激.由此开发了一系列刺激性非常低的新单体.利用这些新单体又可配制出对操作者健康影响比许多常规的热固化型材料更小的体系. 4.活性、官能度和聚合收缩率 对材料的特性(例如固化速率、柔顺性、硬度、耐用性以及对各种不同基材的附着力等)有很大影响.聚合反应期间,涂层密度随双键消耗而增高,这就造成了总体积收缩.这种收缩可能非常严重(使用某些单体时可大于20%),从而对涂层性质的影响颇----UV固化材料的主要缺点之一就是固化后的收缩,从而影响固化膜对基材特别是金属基材的附着力.因些,使用低收缩的单体在很多场合是很重要的. 5.聚合物的Tg 对于某些用途来说,Tg可能是一个重要的指标.至于希望所得材的Tg高还是低要视用途而异.例如,同为光纤涂料,希望内层涂料的Tg很低,以获得较好的柔顺性;而外层则希望有较高的Tg,以具有更好的机械及耐化学品的性能.固化材料的Tg与材料的每个组分皆有关,因此,单体的性质也是一重要的影响因素. 宁波大桥化工有限公司

常用化工设备基础知识教材

化工设备基础知识 第一章轴轴的主要作用是用来支撑和固定旋转传动零件,常见的轴有直轴和曲轴两种。一、直轴的分类:根据承受荷载的情况不同,直轴可分为心轴、转轴和传动轴三类。 1、心轴:心轴工作时主要用来支撑转动零件,承受弯矩而不传递运动,也不传递动力。心轴随零件转动的(如火车轮轴)称为活动心轴,不随零件一起转动的(如自行车轴、滑轮轴)称为固定心轴,它们承载时均产生弯曲变形。 2、转轴:转轴既要支承旋转零件还要传递运动和动力,如机床主轴、减速机齿轮轴、搅拌轴等。这类轴在外力作用下将产生弯曲变形和扭转变形。 3、传动轴主要用来传递扭矩,它不承受或承受较小的弯矩,如汽车、拖拉机变速箱与后轮轴间的传动轴。 轴的材料:选取轴用材料主要取决于轴的工作条件载荷和加工工艺等综合因素,除满足强度、刚度、耐磨性外,还要求对应力集中敏感性小,常用碳素钢、合金钢的锻件和轧制圆钢做为轴的毛坯。 碳素钢对应力集中的敏感性较小,其机械性能可通过热处理进行调整,比合金钢价廉,所以应用最广,常用30、40、45、50 号钢,其中45 号钢最常用。对于非重要或受载荷较小的轴可用Q235、Q237 等普通碳素结构钢。 合金钢可淬性好,且具有较高的机械性能,常用于传递较大功率并要求减小尺寸和重量以及提高轴颈耐磨性的场合。 合金铸铁和球墨铸铁也常用来做轴的原因是铸造成型容易得到较复杂且更合理的形状,铸造材料吸振性高,并可用热处理的方法提高耐磨性,对应力敏感性较低,且价廉。但铸造质量不易控制,可靠性较差,需慎用。 二、轴的结构 轴的外形通常作成阶梯形的圆柱体。轴上供安装旋转零件的部位叫轴头,轴与轴承配合部分叫轴颈,轴的其他部分叫轴身轴的设计与选择要考虑很多因素的影响,在满足不同截面的强度和刚度要求的同时,还要便于轴上零件的固定、定位、拆装、调整,尽可能减小应力集中以提高轴整体的疲劳强度,以及轴本身的加工工 艺性。 旋转零件一般要随轴旋转传递运动和动力,零件在圆周方向和轴线方向都需要确定他们之间的相对位置以保证各零件正常的工作关系。

化工设备设计中材料的选择和有效运用

化工设备设计中材料的选择和有效运用 发表时间:2019-09-16T09:52:31.753Z 来源:《房地产世界》2019年5期作者:谭朝晖 [导读] 随着我国经济技术的不断发展,社会对于化工设备的设计质量要求越来越高,这就使得相关的企业要提高重视,加强对于化工设备的质量管理。 谭朝晖 中泰化学(集团)公司华泰重化工有限责任公司热电厂发电部新疆乌鲁木齐市 830001 摘要:随着我国经济技术的不断发展,社会对于化工设备的设计质量要求越来越高,这就使得相关的企业要提高重视,加强对于化工设备的质量管理。具体到化工设备的设计中,就是要选择最合适的设计材料和设计工艺,以保证化工设备的质量和安全,同时企业在具体的生产环节,也要根据具体的情况合理应用化工设备,进而促进企业生产的效率。 关键词:化工设备;材料选择;设备设计 引言 我国经济的快速发展,推动了各行各业的迅猛成长。化工行业也在国家经济的推动下,快速成长起来。化工行业最重要的设施就是机械设备,它在化工生产中占有很重要的地位,所以机械设备的维护和保养是化工生产中最重要的环节。化工工艺链中设备管道接触到大量的强酸、强碱、高浓度氯离子以及电石渣循环浆液等粗糙介质,存在强腐蚀、强磨损的恶劣的化学物理环境,主要针对化工设备设计中的材料选择和应用进行分析和研究,从而在设备材料方面不会再发生影响设备正常运行的问题。 1化工设备的材料选择 1.1选择载荷类型的材料 选择载荷类型材料的优势是,它可以避免发生机械设计的部分元件失效的现象。经过对机械设备设计的研究发现,在设计环节中,机械材料外载荷性能很容易引发机械设计的部分元件发生失效的现象。从此可以看出失效零部件的性能和材料的外载荷性能之间的矛盾问题,所以在机械材料的选择上,一定要考虑材料的载荷性,要根据材料的载荷性选择机械设备。通过对载荷性能的分析,在选择时需要注意两个方面:第一个方面是如果在化工生产中机械需要受到载荷力,那么就要选择低碳性的钢渗碳,或者是选择中碳性的钢调质方式来对材料进行加工作业,这样的选择方式主要是因为零部件如果在外载荷力的作用下发生了扭转的现象,而应力又大多集中在材料的表层上,那么就说明材料的表面性能直接决定着零部件之间的控制效果。这样的举措,主要是要保障产品的质量达到标准。第二个方面是如果是外载荷力作用在零件的横截面,促使横截面的应力达到了均衡,那么在设计时,就要选择能够承受压缩的或者是能够承受拉伸的,而且其性能分布也较为均匀的材料,这样的举措,主要是为了保障机械设计在加工和生产环节中能够对材料进行较高效的工作。 1.2对合金钢材料和碳素钢材料的分析 在材料的选择上,也可以采用合金钢材料和碳素钢材料,但在两者的选择上也要依据实际的情况进行选择。合金钢是一种合成的材料,是在碳素钢的基础上改进而来的,它是在碳素钢内加入合金而形成的合金钢。此改善的措施,主要是针对碳素钢的缺点,碳素钢存在着韧性差和强度差的特点,中等以上的形状材料,不能达到完全淬透的状态,这就影响了碳素钢的充分利用。合金钢的特点则是满足了这一点,其淬透性和韧性以及强度都得到了大力的提升,而且还增加了另一个特点,其耐磨性也得到了提升。虽然合金钢弥补了碳素钢的缺点,但是也不是任何条件下都可以用合金钢。经过研究和分析,只有在零横截面较大和材料外载荷应力很大的情况下,以及需要对材料进行完全淬透的情况下才能利用合金钢材料,其他的情况下要选择碳素钢材料,碳素刚材料拥有的优势是价格低廉,稳定性能高。 1.3选择可循环利用和回收的材料 在材料使用上,选择可循环利用和回收的材料的好处是,可以节省成本,还可以达到国家的环保节能要求。通过分析和研究,要达到循环利用和回收的材料只有单一性的合金系材料,主要是合金系的构成元件很少,从而不会对环境造成污染,所以能够提升对合金的回收和循环利用。以往的机械设计中,经常存在着不同种类的材料都堆放在了一起,不能达到对材料进行分类的要求。通过调查,可以得到的是金属材料的种类太多,钢材材料就有上百种,如果不能对这些种类的材料进行分类,就无法达到回收利用的目的。 2化工设备设计中材料的选择与应用需要注意的问题 2.1关于生产成本 在具体使用化工设备进行生产的过程中,一定要把控好生产的成本。一方面也对于产生的环境进行检测,评估其可能会对于生产设备造成的损害。一般来说,化工设备的价格较高,而对于设备的损害也是企业生产的无形的成本,企业可以对设备的损害进行预测,并将其算入投资的成本,然后预算生产的收益,比较二者之间是否合理,如果成本与收益相同或者成本大于收益,企业就要考虑改善生产的环境,尽可能的降低生产过程中对于设备所造成的损害。 2.2关于生产环境 由于不同化工设备的设计材料有所不同,其对于各类环境的耐受力也不一样,因此在具体使用化工设备的过程中,一定要对于生产的环境进行检测与分析,比如环境中气体的活性、是否存在腐蚀性、温度等,根据具体的生产环境选择不同化工设备进行操作,一方面可以有效避免危害环境对于化工设备的损害;另一方面也可以选择最合理的设备,进而保证生产的质量和效率,实现企业的经济效益。 2.3关于设计工艺 为了使得设备达到最好的质量和效果,在具体设计中,要严格遵守效果设计工艺,避免由于工艺的差错而影响设备价值。一是要平衡好材料的价格和设备的性价比之间的关系,避免为了追求设备的高性能,比如抗腐蚀性和耐高温,而选择使用非常昂贵的设计材料。二是在具体的设备设计环节,要严格的遵守相关工艺的技艺标准和规范,合理的进行操作,避免因为技艺的操作不当而影响化工设备设计的质量,要尽可能的将相关材料的价值发挥到最大,制作出性能优异的化工设备,为企业的生产提供动力。 2.4达到经济性能和实用性能相统一的要求 各行各业的健康发展,都离不开对成本的有效控制,这样才能增加企业的经济效益。化工机械设备的材料选用上也要遵循这一原则,

材料选用原则设计

5.3.3 材料统计规定 a)工艺安装专业材料统计内容包括管道材料、涂漆材料、绝热材料、管道支架材料;b)材料统计范围以装置边界线为准; 5.3.4 管道组件 管子 a) 输送流体用无缝钢管执行GB/T 8163-1999,无缝钢管尺寸、外形、重量级允许 偏差执行GB/T17395-1998 中系列2(小外径)尺寸。除与设备连接外,管子公称直径应按以 下系列优先选用: 15、20、25、40、50、80、100、150、200、250、300、350、400、450、500、600、700、800、900、1000mm, 公称直径大于1000mm 时,宜按200mm 递增。 b) 除仪表连接管、蒸汽伴热管和特殊要求者外,管子最小公称直径应为15mm,且管子 内径不应小于6mm。 c) 最小选用壁厚应符合下表5.1 规定。 度参数较高或承受机械振动、压力脉冲及温度剧烈变化的管道,应选用无缝钢管。碳钢、低合金钢无缝钢管应符合《输送流体用无缝钢管》(GB/T8163 -1999)、《高压锅炉用无缝钢管》(GB5310-95)、《化肥设备用高压无缝钢管》(GB6479-86),不锈钢无缝钢管应符合现行《输送流体用不锈钢无缝钢管》(GB/T14976-94)的规定。 e) 常用钢种的无缝钢管使用温度,不宜超过下列范围: 10#、20# -20~450℃ 16Mn -40~450℃ 09Mn2V -70~100℃ 12CrMo ≤525℃ 15CrMo ≤550℃ 1Cr5Mo ≤600℃ 奥氏体不锈钢-196~700℃ 阀门 a) 除设计另有规定外,工艺物料及有毒、可燃介质如油品、油气、液化石油气、氢气、添加剂和化学药剂等介质管道用闸阀、截止阀、球阀和止回阀,应选用严密性好、安全可靠的石油化工专用阀门。阀门的基本要求应符合国标阀门的标准(GB12232、GB1223、GB12234、GB12235、GB12236、GB12237、GB12238、GB12239、GB12240、GB12241、GB12242、GB12243、GB12244、GB12246 和ZBJ16006 )规定。 b) 管道阀门全部选用钢阀,不能选用铸铁阀。 c) 用于切断管内流体的阀门宜选用闸阀、球阀、旋塞阀;用于调节流量的阀门宜选用截止阀、节流阀。 d) 用于工艺物料及剧毒、可燃介质管道的球阀、旋塞阀及其他通用结构的特种阀门,宜有防火防静电结构。 e) 具有软质密封的阀门,其密封的压力温度参数应满足设计条件的要求。

《化工设备机械基础》第一章-习题解答

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。 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。 8.铁素体:碳溶解在α-Fe中所形成的固溶体叫铁素体。 9.奥氏体:碳溶解在γ-Fe中所形成的固溶体叫奥氏体。 10.马氏体:钢和铁从高温奥氏体状态急冷下来,得到一种碳原子在α铁中过饱和的固溶体。 C. 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。 2.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。 3.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。 4.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。 5.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。 6.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,一般采用调质处理。

机械零件材料的选用原则

机械零件材料的选用原则 及典型零件的选材与热处理 一、机械零件选材原则 ①使用性能原则 ②工艺性能原则 a.铸造性能 b.压力加工性能 c.焊接性能 d.切削加工性能 ③经济性原则 二、典型零件的选材及热处理 1、齿轮 齿轮的选材及工艺分析: ①机床齿轮 材料:调质钢如45、40Cr、40MnB等,合金钢的淬透性更好。 工艺路线:备料→锻造→正火→机械粗加工→调质→机械精加工→齿部高频表面淬火+低温回火→精磨该工艺路线中热处理工序的作用是: 正火:可消除锻造应力,使同批毛坯具有相同的硬度(便于切削加工),并使组织细化、均匀; 调质:提高齿轮心部的综合力学性能,以承受交变弯曲应力和冲击载荷,还可减少高频淬火变形; 齿部高频表面淬火:提高齿面硬度、耐磨性和抗疲劳点蚀的能力; 低温回火:消除淬火应力,提高抗冲击能力,并可防止产生磨削裂纹。 ②汽车、拖拉机齿轮 材料:一般用合金渗碳钢,如20Cr、20CrMnTi、20MnVB等。 工艺路线:下料→锻造→正火→机械粗加工→渗碳+淬火+低温回火→磨削加工 该工艺路线中热处理工序的作用是: 正火:细化均匀组织,消除锻造应力,改善切削加工性; 渗碳:提高齿轮表面含碳量(0.8%~1.05%); 淬火:获得一定深度的淬硬层(0.8~1.3mm),提高齿面耐磨性和接触疲劳强度; 低温回火:消除淬火应力,防止磨削裂纹,提高冲击抗力。 2、轴类零件 ①机床主轴 材料:载荷和转速不高时选45钢;承受较大载荷的车床主轴选40Cr;等。 工艺路线:备料→锻造→正火→机械粗加工→调质→机械精加工→轴颈部位表面淬火+低温回火→磨削该工艺路线中热处理工序的作用是: 正火:消除锻造应力,调整硬度便于切削加工,改善锻造组织,为调质做准备。 调质:获得高的综合力学性能,提高疲劳强度和抗冲击能力。 轴颈部位表面淬火+低温回火:使轴颈部位获得高硬度和高耐磨性。

化工设备常用金属材料与非金属材料

第8章 化工设备常用金属材料与非金属材料 本章重点要讲解内容: (1)掌握金属的主要晶格结构及其特点。 (2)掌握压力容器与化工设备常用金属材料的种类、牌号及主要性能 (3)熟悉金属的腐蚀与防护。 (4)了解金属热处理的种类及方法。 第一节 材料的性能 材料的性能主要有:力学性能、物理性能、化学性能和加工性能等。 1、力学性能 该性能决定许用应力,主要的指标如:强度、硬度、弹性、塑性、韧性等。 (1)强度 设备的强度指的是构件抵抗外载荷而不破坏的能力。利如提升重物的钢丝绳,不允许被重物拉断。例如提升重物的钢丝绳,不允许被重物拉断。但在设计中,为了保证强度而盲目的加大结构尺寸是不合理的,因为会造成材料的极大浪费,增加运输及安装费用。 常温强度指标:[]0 /n σσ=,屈服强度和抗拉(压)强度;蠕变极限σn 疲劳极限σr 。 (2)硬度 局部抵抗能力,是弹性、强度与塑性的综合性能指标。 ◆ 压入硬度:布氏硬度(HB)、洛氏硬度(HRC 、HRB)和维氏硬度(HV); ◆ 低碳钢 σb =0.36 HB ◆ 高碳钢 σb =0.34 HB ◆ 灰铸铁 σb =0.1 HB (3)塑性 (在第二章中已经详细讲过,在此让学生复习一下) (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/cm 2 2、物理性能 密度、熔点、比热容、热导率、线膨胀系数、导电性、磁性、弹性模量与泊松比等。 3、化学性能 ◆ 耐腐蚀性 金属和合金对周围介质侵蚀的抵抗能力; ◆ 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。 4、加工工艺性能 (1) 可铸性:收缩与偏析; (2) 可锻性; (3) 焊接性; (4) 可切削加工性。

基层材料的选用原则

基层材料的选用原则:根据道路交通等级和路基抗冲刷能力来选择基层材料。特重交通宜选用贫混凝土、碾压混凝土或沥青混凝土;重交通道路宜选用水泥稳定粒料或沥青稳定碎石;中、轻交通道路宜选择水泥或石灰粉煤灰稳定粒料或级配粒料。湿润和多雨地区,繁重交通路段宜采用排水基层。 高液限黏土、高液限粉土及含有机质细粒土、不适用做路基填料。因条件限制而必须采用上述土做填料时,应掺加石灰或水泥等结合料进行改善。 SMA(混合料)是一种以沥青、矿粉及纤维稳定剂组成的沥青玛蹄脂结合料,填充于间断级配的矿料骨架中,所形成的混合料。 为防止胀缩作用导致板体裂缝或翘曲,混凝土板设有垂直相交的纵向和横向缝,将混凝土板分为矩形板。纵向接缝是根据路面宽度和施工铺筑宽度设置。 对于特重及重交通等级的混凝土路面,横向胀缝、缩缝均设置传力杆 P33,一、普通混凝土配合比设计、搅拌合运输(一)普通混凝土配合比设计 严寒地区路面混凝土抗冻等级不宜小于F250,寒冷地区不宜小于F200。 混凝土外加剂的使用应符合:高温施工时,混凝土拌合物的初凝时间不得小于3h,低温施工时,终凝时间不得大于10h。 路基的性能主要指标包括整体稳定性和变形量控制。 路面使用指标包括承载能力、平整度、温度稳定性、抗滑能力、透水性、噪声量。整体稳定性属于路基的性能主要指标。 P2,1K411012,一、(一)、1、城镇沥青路面结构由面层、基层和路基,层间结合必须紧密稳 定 以保证结构的整体性和应力传递的连续性。大部分道路结构组成是多层次的,但层数 不宜过多。 用作道路基层的整体型材料有无机结合料稳定粒料:石灰粉煤灰稳定砂砾、石灰稳定砂砾、石灰煤渣、水泥稳定碎砾石等,其强度高,整体性好,适用于交通量大、轴载重的道路。工业废渣混合料的强度、稳定性和整体性均较好,适用于大多数沥青路面的基层;使用的工业废渣应性能稳定、无风化、无腐蚀 再生沥青混合料中旧料含量:如直接用于路面面层,交通量较大,则旧料含量取低值,占30%~40%;交通量不大时用高值,旧料含量占50%~80%。考点来源:该考点来自教材1K411015的第三大点再生材料生产与应用第(一)点第3小点。详见第三版教材P13 水泥混个凝土路面结构的组成包括路基、垫层、基层以及面层。考点来源:该考点来自教材1K411013的第一段。详见第三版教材P6

建筑材料的选择的标准与原则

建筑材料的选择的标准与原则 当你的拿到设计院给你的别墅设计图纸的时候,接下来就是要选择什么样的建筑材料了,这是非常重要的一个环节,直接会影响到以后的生活。下面我们就谈谈建筑材料选择的标准与原则: 一,首先说建材选择的标准: 1、在购买建材时,个人认为首先应该考虑的因素是要使用方便;装修房子的目的是居住而不仅仅是美观! 2、考虑的是美观与潮流,根据装修的风格选择合适的产品,并非所有美的东西堆积在一起效果就是好的;所以说大家选择的时候要充分考虑搭配出来的效果! 3、然后考虑的是价格;根据自己的经济能力来选择合适的建材!选择建材初期需要有合理的预算,很多业主就是因为在选择建材的时候 这个好一点哪个好一点慢慢超预算超导心痛!最后考虑的是品牌。对品牌的考虑主要还是在一些成品建材上,比如卫浴、橱柜、灯具产品。 二、选择建筑材料的时候要遵循的原则: 1、使用频率高的尽量选择好一点品质的产品,很多卖家比较喜欢推荐品质高、价格贵的产品,作为买家,不要一味地排斥,先听听介绍仔细比较性能与价格,选择需要的产品,或者先在同价位的产品中进行比较,注重功能性。 2、能选择工厂化加工的尽量不要选择装修公司工人做的!比如说门、橱柜、橱卫吊顶、衣柜等!因为工厂加工的产品必定要比工人手工做的要专业同时细致!尽量少的木做同时也是防止装修污染的最有效办法! 3、先做功课:这里说的做功课指的是逛建材市场了解行情,只有多比较才能选择到合适的产品!去建材城之前首先要制订好采购计划,有目的地逛才能有所收获。除了到离家比较近的建材城外,建议最好去交通比较方便的大型建材市场或者建材超市、家居广场等多看看,比较后再定夺,不要急于求成。对于我们这些非专业人士可以通过产品网站、社区论坛等找到自己满意的答案。在选购一件产品时,如果不很了解其性能、品质与口碑,可以上网查找,也可以在社区论坛邻居或者朋友的使用反馈! 4、选择服务,选择了产品就等于选择服务,对于服务不好的商家或者产品要谨慎选择,特别是对于瓷砖地板类有退换货的产品!在建筑的时候最好要考虑到全面,不管是什么标准和原则或者什么样的别墅设计图纸,最重要的还是人性化的体验。

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