化工设备机械基础重点知识点

1、1、强度：固体材料在外力的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。2、屈服点：金属材料承受载荷作用。当载荷不再增加或缓慢增加时，金属材料仍继续发 生明显的塑性变形。这种现象称为屈服。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 （ ）表示3、抗拉强度（ ）：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4、工程上所用的金属材料，不仅希望具有高的 值，而且还希望具有一定的屈强比（/）.屈强比越小，材料的塑性储备就越大，越不容易发生危险的脆性破坏，但是 屈强比太小，材料的强度水平就不能充分发挥，反之，屈强比越大，材料的强度水平 就越

2、能得到充分发挥，但塑性储备越小，实际上，一般还是希望屈强比大一些。5、塑性：金属材料在断裂发生不可逆永久变形的能力。 塑性指标：金属在外力作用下产生塑性变形而不被破坏的能力。 常用的塑性指标有延伸率（ ）和断面收缩率（ ）6、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。7、冲击韧性：衡量材料韧性的一个指标，是材料在冲击载荷作用下吸收塑性变形功和断 裂功的能力，常以标准试样的冲击吸收功 A 表示 韧性高的材料，一般都有较高的苏醒指标，但塑性较高的材料，却不一定都有高的韧 性。8、材料的性能包括力学性能、物理性能、化学性能、和加工工艺性能等9、弹性模量（ E=）

3、、泊松比（ =0.3 ）10、耐腐蚀性：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11、金属和合金的加工工艺性能：在保证加工质量的前提下加工过程的难易程度12、工程上一般将金属材料分为黑色金属和有色金属两大类。13、铬：是合金钢主加元素之一，他不仅能提高金属耐腐蚀性能，也能提高抗氧化性能。 铬能提高钢的淬透性，显著提高钢的强度、硬度、耐磨性，但它使钢的塑性和韧性降低。14、钼：能提高钢的高温强度、硬度、细化晶粒，防止回火脆性，能抗氢腐蚀。15、对低温用钢的基本要求：具有良好的韧性（包括低温韧性），良好的加工工艺性和可焊性。16、腐蚀：金属与周围介质之间发生化学或电化学作用而引

4、起的破坏17、化学腐蚀：金属遇到干燥的气体或非电解质溶液而发生化学作用所引起的腐蚀18、电化学腐蚀：金属与电解质溶液相接触产生电化学作用而引起的破坏19、电化学腐蚀包括晶间腐蚀和应力腐蚀20、晶间腐蚀：是一种局部的、选择性的腐蚀破坏。这种腐蚀破坏沿金属晶粒的边缘进 行，腐蚀性介质深入金属的深处，腐蚀破坏了金属晶粒之间的结合力，使材料的强度的塑 性几乎完全丧失，从表面上看不出一样，但内部已经瓦解。21、应力腐蚀（腐蚀裂开） ：金属在腐蚀性介质和拉应力的共同作用下产生的一种破坏形式22、根据金属腐蚀破坏的形式，金属腐蚀可分为均匀腐蚀和非均匀腐蚀，而局部腐蚀又可 分为区域腐蚀、点腐蚀、晶间腐蚀、表面

5、下腐蚀等。23、均匀腐蚀：在腐蚀介质作用下，金属整个表面的腐蚀破坏，这是危险性较小的一种腐 蚀，因为只要设备或零件具有一定厚度，其力学性能因腐蚀而引起的改变并不大。局部腐 蚀只是在金属表面上个别地方腐蚀。24、金属设备的防腐措施？（1）衬覆保护层：金属保护成非金属保护层（2）电化学保护：阴极保护阳极保护（ 3）添加缓蚀剂25、填表牌号种类含碳量 /合金元素含量 / 符号意义Q235A.F普通碳素结构钢/F：沸腾钢 Q:屈服极限Q235A优质碳素结构钢/A：钢材质量等 级A级20g锅炉专用钢0.2/g：锅炉用钢16MnR低合金钢0.16小于 1.5 R：容器用钢16MnDR低合金钢0.16小于

6、1.5 D ：低温用钢00Cr19Ni10不锈钢0.1 以下Ni:19 Ti 大于 1026 压力容器是一种能够承受压力载荷的密闭容器。承受气态或液态介质压力的密闭容器都 属于压力容器27、压力容器的分类方法按厚度分类：薄壁容器、后壁容器 按承压方式分类：内压容器、外压容器 按压力等级分类：低压容器、中压容器、高压容器、超高压容 器按安全综合分类：一类容器、二类容器、三类容器28、容器按压力等级的分类容器分类代号设计压力范围 /MPa低压容器L0.1 p<1.6中压容器M1.6p<10高压容器H10 p< 100超高压容器Up10029、容器：化工与石油化工生产所用各种设备外

7、部壳体的总称30、容器零部件标准化的基本参数有两个，即公称直径DN 和公称压力 PN对由钢板卷制的筒体和成型封头，公称直径是指他们的内径采用无缝钢管制作时，容器的公称直径是指无缝钢管的外径对于法兰，公称直径是指与其相配的筒体或管子的公称直径31、我国压力容器常用法规和标准有哪些？（1）特种设备安全监察条例（2）压力容器安全技术监察规程（3）钢制压力容器 ：全称为 GB150-1998 钢制压力容器（4）钢制化工容器制造技术条件32、刚度：容器及其构件抵抗外力使其发生变形的能力33、稳定性：容器或构件在外力作用下保持原有形状的能力 34 薄壁容器：将容器的厚度与其最大截面圆的内径之比小于0.1，

8、即 /Di < 0.1，亦即K=D 。 /Di 1.2 的容器；反之为后壁容器35、圆筒形容器上任意一点处的经向应力和环向应力PD经向应力：4PD环向应力：2如果需要在圆筒上开设椭圆形孔的短轴平行于筒体的轴线，以尽量减少纵截面的削 弱程度，从而使环向应力增加少一些36、边缘应力的特点：局部性、自限性37、在边缘区如何做局部处理？ 改变连接边缘结构 边缘应力去局部加强 保证边缘区内焊缝的质量 降低边缘区的残余应力避免边缘区附加局部应力或应力集中38、P90、91 公式39、设计参数的确定 工作压力：指正常工作情况下，容器顶部可能达到的最高压力 设计压力：指设定的容器顶部的最高压力，它与相应

9、的设计温度一起作为设计载荷 条件，其值不低于工作压力 计算压力：指在相应设计温度下，用以确定壳体各部位厚度的压力，其中包括液柱 静压力。 设计温度：容器在正常工作情况下，设定的元件的金属温度。设计温度与设计压力 一起作为设计载荷条件 安全系数：是一个不断发展变化的系数。按照科学技术发展的总趋势，安全系数将 逐渐变小焊接接头系数：设计所需要的焊接接头系数的大小主要取决于焊接接头的型式和无 损检测的长度比率焊接接头结构焊接接头系数 100无损检测局部无损检测双面焊的对接接头和相当于双面焊的全焊透的对接接头1.00.85单面焊的对接接头0.900.80厚度附加量：容器的厚度附加量包括钢板或钢管厚度的

10、负偏差 C? 和介质的腐蚀裕 量 C? C=C? +C?腐蚀裕量 C? ：为防止容器元件由于腐蚀、机械磨损而导致厚度减薄削弱，对 与工作介质接触的筒体、封头、人（手）孔及内部构件等，应考虑腐蚀裕量40、厚度：计算厚度（ ）、设计厚度（ ）、名义厚度（ ）、有效厚度（ ）41、最小厚度：在容器设计中，对于计算压力很低的容器，按强度计算公式计算出的厚度 很小，不能满足制造，运输、和安装时刚度的要求对 碳 素 钢 和 低 合 金 钢 制 容 器 ， 取 min3mm ； 对 于 高 合 金 钢 制 容 器 ， 取 min 2mm42、容器制成以后，必须做压力试验或增加气密性实验，其目的在于检验容器的

11、宏观强度 和有无渗漏现象，即考察容器的密封性，以确保设备的安全运行43、p100 公式44、介质的毒性程度为极度或高度危害的容器，在液压试验合格后，方可进行气密性试 验。气密性试验压力为压力容器的设计压力。45、P104、105 公式 P11946、外压容器：壳体外部压力大于壳体内部压力的容器47、弹性失稳：在外压作用下，突然发生的筒体失去原形，即突然失去原来的稳定性的现 象保证壳体的稳定性是外压容器能够正常操作的必要条件48、侧向失稳：容器由于手均匀侧向外压引起的失稳侧向失稳是壳体断面由原来的原形被压瘪而呈现波形，长圆筒曲波数为2；短圆筒曲波数为大于 249 轴向失稳：如果一个薄壁圆筒承受轴

12、向外压，当载荷达到某一数值时，圆筒也能失去稳 定性50、局部失稳：容器在支座或其他支撑处以及在安装运输中由于过大的局部外压引起的局 部失稳51、筒体的临界压力：导致通体失稳的压力52、长圆筒：这种长圆筒的 L/D 。值较大，两端的边界影响可以忽略，临界压力 Pcr 仅与 e/D 。有关，而与 L/D 。无关（ L 为圆筒的计算长度） 。长圆筒失稳时的波形数 n=2 短圆筒：这种圆筒两端的边界影响显著，不容忽略，临界压力 Pcr 不仅与 e/D。有 关，而且与 L/D 。也有关。短圆筒失稳时的波形数 n 为大于 2 的整数53、P129 公式54、临界长度的作用？临界长度 Lcr 和 Lcr作为

13、长圆筒、短圆筒和短圆筒、刚性圆筒的区分界限55、适宜的方法是在外压圆筒的外部和内部装几个加强圈，以缩短圆筒的计算长度，增加 圆筒的刚性56、法兰密封结构由一对法兰（被联接件） 、一个垫片（密封元件） 、数个螺栓螺母（联接 件）组成57、法兰密封原理？ 把法兰螺栓的螺母拧紧，螺栓力通过法兰压紧面作用在垫片上，当垫片单位面积上所 受的压紧力达到某一值时，垫片本身被压实，压紧面上由机械加工形成的微隙被填满，这 就为阻止介质泄漏形成了初始密封条件。形成初始密封条件时在垫片单位面积上受到的压 紧力，称为预紧密封比压58、影响法兰密封的因素？（1）螺栓预紧力（2）压紧面（密封面） 平面型压紧面适合常压、低

14、压 凹凸形压紧面适合中压 榫槽型压紧面适合高压 锥形压紧面适合超高压 梯形槽压紧面超高压（3）垫片性能 金属垫片材料一般并不要求强度高，而是要求软韧。 金属垫片主要用于中、高温和中、高压的法兰联接密封 对于高温高压的情况，一般多采用金属垫片；中温、中压可采用金属和非金属组合式或非 金属垫片；中、低压情况多采用非金属垫片；高真空或深冷温度下以采用金属垫片为宜（ 4 ）法兰刚度 由于法兰刚度不足而产生过大的翘曲变形，往往是导致密封失效的原因。刚性大的 法兰变形小，并可使分散分布的螺栓力均匀地传递给垫片，故可以提高密封性能。法兰刚度与许多因素有关，其中增加法兰的厚度，减小螺栓力作用的力臂（即缩小 螺

15、栓中心圆的直径）和增大法兰盘外径，都能提高法兰的抗弯刚度；对于带长颈的整体法 兰，增大长颈部分的尺寸，能显著提高法兰抗弯变形的能力（5）操作条件59、法兰公称压力的确定与法兰的最大操作压力和操作温度以及法兰的材料三个因素有 关。计算法兰厚度时，是以 16MnR 在 200 摄氏度时的力学性能为基准制定的，所以规定 以此基准所确定的法兰尺寸，在 200 摄氏度时，它的最大允许操作压力就是具有该尺寸法 兰的公称压力总之，只要法兰的公称直径、公称压力一定，法兰的尺寸也就确定了60、法兰的标记方法（ P162）61、容器和设备的支座的作用：用来支撑其重量，并使其固定在一定的位置上。常见的卧式容器和大型

16、卧式贮槽、热交换器等多采用鞍座 对于在操作时需要加热的设备，总是将一个支座做成固定式的，另一个做成活动式的，使设备与支座可以有相对的移动62、（P175）63、立式容器的支座主要有耳式支座、腿式支座、支承式支座和裙式支座四种。中小型直 立容器常采用前三种支座，高大的塔设备则广泛采用裙式支座64、为什么要开孔 ? 在压力容器上，由于各种工艺要求或结构上的要求以及操作、维护检修等方面的要求，需 要在器身和封头上开孔或安装接管65、应力集中：容器开孔后，在孔边附近的局部地区，应力会达到很大的数值，这种局部 的应力增长现象叫应力集中66、补强圈的材料一般与器壁的材料相同，其厚度一般也与器壁厚度相同。补

17、强板与被补 强的器壁之间要很好地贴合与焊接，使其与器壁能同时受力，否则起不到补强的作用，为 了检验焊缝的紧密性，补强板上开有一个 M10 的小螺纹孔，从这里通入压缩空气并在补强 圈与器壁的连接焊缝外涂抹肥皂水，焊缝有缺陷，就会在该处吹起肥皂泡。67、设备上的接管，有的用于连接其他设备和介质的输送管道，有的用于安装测量、控制 仪表等设置手孔和人孔是为了检查设备和便于安装与拆卸设备内部构件68、P201 图 7-1 P233 图 7-5369、管壳式换热器的分类 固定管板式换热器 优点：结构简单，造价较低；缺点：关外清洗困难，管壳间有温差应力存在，当两种 介质温差较大时，必须设置膨胀节 浮头式换热器 优点：管壳间不产生温差应力，管束可以抽出，便于清洗；缺点：结构复杂，金属耗 量较大，浮头处发生内漏时不便检查，管束与壳体间隙较大，影响传热； 填料函式换热器 U 形管式换热器70、管子与管板的连接种类：胀接、焊接、胀焊并用71、自支承式塔设备 ：室内或框架内，但大多数放置在室外且无框架支承 自支承式塔设备的塔体除受工作介质压