过程设备设计考试重点

载荷：压力是压力容器承受的基本载荷。压力可用绝对压力或表压来表示。绝对压力是以绝对真空为基准测得的压力。压力来源：一、流体输入容器内产生压力eg：氨合成塔、氢气储罐。二、加热盛装液体的密封容器，液体膨胀汽化压力升高，人造水晶釜。三、液化气体的容器。压力为液体的饱和蒸汽压。非压力载荷分为整体载荷和局部载荷，整体载荷是作用去整台容器的载荷：重力载荷、风载荷、地震载荷、运输载荷、波浪载荷、管系载荷。交变载荷由于总体结构不连续，组合壳在连接处附近的局部区域出现衰减很快的应力增大。叫不连续效应。由此引起的局部应力叫不连续应力，边缘应力。分析组合壳不连续应力的方法在工程上称不连续应力。厚壁圆筒的应力：径向、轴向、周向应力。壁厚越大，热应力越大。内加热时，均为压应力，外加热时，均为拉应力。内加热时，外壁面处拉伸应力有最大值，在内壁处为压应力。在外加热时，内壁面处拉伸应力有最大值，在外壁处为压应力。承受外压载荷的壳体，当外压载荷增大到某一值时，壳体会突然失去原来的形状，被压扁或出现波纹，载荷卸去后壳体不能恢复原状，这个现象叫外压壳体的屈曲或失稳。临界压力：壳体失稳时承受的压力。钢材类型：碳素钢：含碳量0.02%-2.11%的铁碳合金。1、碳素结构钢。2、优质碳素结构钢。3、压力容器专用钢板。Q235R20G。低合金钢：碳素钢加少许合金元素。Q345R，16MnDR。高合金钢耐腐蚀耐高温，0Cr18Ni90Cr13应变强化：金属在常温或者低温下发生塑性变形后，随塑性变形量增加，其强度、硬度提高、塑性、韧性下降的现象称为应变强化或加工硬化。特点：提高奥氏体不锈钢的许用应力，降低容器重量。适合薄膜应力为主结构简单的容器。应变时效：经冷加工塑性变形的碳素钢、低合金钢在室温下停留较长时间，或在较高温度下停留一定时间后，会出现强度和硬度提高，塑性和韧性降低的现象，称为应变时效。温度，蠕变：温度和应力给定时，金属材料应变与时间之间的关系，分三个阶段，减速蠕变、恒速蠕变、加速蠕变。持久强度是在给定温度下，使材料经过规定时间发生断裂的应力值，是材料在高温长期负荷作用下抵抗断裂的能力。高温下材料性能劣化主要有：珠光体球化、石墨化、回火脆化、氢腐蚀、氢脆。氢腐蚀是指高温高压下氢与钢中的碳形成甲烷的化学反应。又称为氢蚀。两个阶段：一、氢与钢材表面的碳化合生成甲烷，引起脱碳，力学性能恶化。二、氢渗透到钢材内部与固溶碳和碳化物反应。生成的甲烷无法扩散。造成钢材内部脱碳和微裂。和氢脆：钢因吸收氢而导致韧性下降的现象，属氢导致环境脆化。氢的来源内部氢，外部氢。腐蚀分类：电化学、化学腐蚀。全面腐蚀：发生在整个表面。、局部腐蚀包括晶间腐蚀、小孔腐蚀、缝隙腐蚀。应力腐蚀开裂：金属在拉应力和特定腐蚀介质的共同作用导致的脆性开裂，称为应力腐蚀开裂。特征：1、拉伸应力。2、特定合金和介质的组合。3、一般为延迟脆性断裂。Eg：碱溶液（碱脆）高浓度的NaOH溶液、湿硫化氢、液氨。设计文件：强度计算书、应力分析报告、设计图样、制造技术条件风险评估报告，安装设计计算书的内容：设计条件、所用规范标准、材料、腐蚀裕量、计算厚度、名义厚度、计算结果。装设安全泄放装置的压力容器，还应计算压力容器安全泄放量、安全阀排量和爆破片泄放面积。当采用计算机软件进行计算的时候，软件需要经“全国锅炉压力容器标准化技术委员会”评审鉴定，并在国家质量监督检验检疫总局特种设备局认证备案，打印结果中应有软件程序编号、输入数据和计算结果等内容。设计图样包括总图和零件图，压力容器总图上，至少表明下列内容：压力容器名称、类别、设计、制造所依据的主要法规、标准；工作条件；设计条件；主要受压元件材料牌号及标准；主要特性参数；压力容器设计寿命、特殊制造要求、热处理要求、无损检测要求、耐压试验和泄露试验要求、预防腐蚀要求、安全附件的规格和订购特殊要求、压力容器铭牌的位置、包装、运输、现场组焊和安装要求压力容器失效形式：突发型失效（丧失功能前基本保持所需功能，由于某种原因突然失效如韧性断裂、脆性断裂、失稳）、退化型失效（指工作时间的延长、容器性能参数逐渐下降）1、长期载荷引起、蠕变断裂、腐蚀断裂。2、循环载荷，疲劳断裂。失效类型：（强度失效：因材料屈服或断裂引起的压力容器失效，称为强度失效，包括韧性断裂、脆性断裂、蠕变断裂、腐蚀断裂。刚度失效：压力容器的变形大到足以影响其正常工作引起的失效、失稳失效：在压应力作用下，压力容器突然失去其原有规则几何形状引起的失效、泄漏失效：由于泄漏而引起的失效。）设计思想常规设计又称按规矩设计。只考虑单一的最大载荷工况，按一次施加的静力载荷处理，不考虑交变载荷，也不区分短期载荷和永久载荷。因此不涉及容器的疲劳寿命问题压力容器结构形式：圆柱形容器：单层式、组合式：1、多层包扎式。2、热套式。3、绕板式。4、整体多层包扎式设计压力设计压力系指设定的容器顶部的最高压力与相应的设计温度一起作为设计载荷条件，其值不得低于工作压力。而工作压力系指容器在正常工作中顶部可能产生的最高压力。设计温度设计温度也为压力容器的设计载荷条件之一，是指在正常工作的情况下，设定的元件的金属温度，当元件金属温度不低于0度，设计温度不能低于元件金属可能达到的最高温度。反则反之。计算厚度：按照公式计算压力得到的厚度，必要时要加上载荷设计厚度：计算厚度与腐蚀裕量之和名义厚度：指设计厚度加上钢材厚度负偏差后向上圆整至钢材标准规格的厚度，即标注在图样上的厚度。有效厚度：为名义厚度减去腐蚀裕量和钢材负偏差。焊接接头系数：焊接接头系数表示焊缝金属和母材强度的比值，反应容器强度受削弱的程度。影响其系数因素有：焊接接头形式和焊缝无损检测的要求及长度比例有关。许用应力许用应力是容器壳体、封头等受压元件的材料许用强度，取材料强度失效判据的极限值与相应的材料设计系数之比。半球形封头：结构形式理想，但冲压、拼焊困难，用于高压容器。椭圆形：应力分布均匀，容器冲压成型，低压容器用最多。碟形：边缘应力过大，受力状况不佳，制作简单。球冠形：应力分布不合理，结构简单，制作方便。螺栓法兰连接主要由法兰、螺栓、垫片组成。法兰结构类型：松式法兰（法兰刚度小、厚度较厚、用于压力低场合）整体法兰（和壳体锻成一体厚度可以适当减薄，会在壳体产生较大应力，适用高温高压）任意式法兰（和壳体一体，刚性介于前两者之间。）法兰压紧面：全平面，突面（结构简单，加工方便，装卸容易，且便于进行防腐衬里）、凹凸面（安装时易于对中，还能有效防止垫片被挤出压紧面）、榫槽面（结构复杂，适用易燃易爆高度极度毒性危害介质场合）补强结构：补强圈补强、厚壁接管补强、整锻件补强