第二篇化工設(shè)備設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第七章概述§7.1容器的結(jié)構(gòu)與分類§7.2容器機(jī)械設(shè)計(jì)的基本要求§7.3容器的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)§7.4化工容器常用金屬材料的基本性質(zhì)7.1容器的結(jié)構(gòu)與分類化工設(shè)備分類——按照用途分反應(yīng)設(shè)備：完成介質(zhì)的物理、化學(xué)反應(yīng)的設(shè)備換熱設(shè)備：完成介質(zhì)的熱量交換的設(shè)備分離設(shè)備：儲(chǔ)運(yùn)設(shè)備：用來盛裝生產(chǎn)和生活用的原料氣體、液體、液化氣等設(shè)備的共同特點(diǎn)是都有一個(gè)外殼。外殼稱作容器換熱器塔設(shè)備反應(yīng)釜7.1容器的結(jié)構(gòu)與分類容器：化工生產(chǎn)所用各種化工設(shè)備外部殼體的總稱。容器一般由幾種殼體（如圓柱殼、圓錐殼、橢球殼）組合而成。再加上連接法蘭、支座、接口管、人孔、手孔、視鏡等零部件。二、容器的分類分類方法形狀厚度承壓性質(zhì)工作溫度支承形式結(jié)構(gòu)材料技術(shù)管理設(shè)計(jì)資質(zhì)

7.2.容器機(jī)械設(shè)計(jì)的基本要求

7.2.1容器機(jī)械設(shè)計(jì)條件及程序：1.容器機(jī)械設(shè)計(jì)條件：（1）工藝結(jié)構(gòu)要求及基本工藝尺寸；（2）工作壓力、工作溫度及工作介質(zhì)；（3）容器的工作環(huán)境、重要程度；科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度確定設(shè)計(jì)依據(jù)及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)開始選擇材料確定容器類別結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)壁厚設(shè)計(jì)零部件設(shè)計(jì)壓力試驗(yàn)核算繪制施工圖校核審核結(jié)束合格合格不合格不合格批準(zhǔn)2.機(jī)械設(shè)計(jì)程序機(jī)械設(shè)計(jì)的基本要求：1.強(qiáng)度——不發(fā)生破壞如焊縫開裂，筒體爆破，螺栓拉斷等。2.剛度——不發(fā)生過大變形如塔體傾斜，塔盤下凹等。3.穩(wěn)定性——不發(fā)生癟塌或褶皺如臥式容器支座之間的筒體發(fā)生癟塌，氣柜抽負(fù)癟塌，塔體支座在起吊時(shí)發(fā)生癟塌等。4.耐久性——保證使用壽命。一般化工設(shè)備設(shè)計(jì)使用壽命為10～15年。大多取決于腐蝕情況，有些取決于疲勞、蠕變或振動(dòng)。5.密封性——包括內(nèi)漏和外漏。6.標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)

法蘭、螺栓、封頭、筒體、支座、接管、人孔7.方便制造、操作與檢修，便于運(yùn)輸※操作閥門位于操作臺(tái)面2米高，可否？※儲(chǔ)罐內(nèi)介質(zhì)臟，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如何考慮？※塔高100米，設(shè)計(jì)要求整體運(yùn)輸。合理？※直徑2米的碳鋼制容器，壁厚2mm就滿足強(qiáng)度要求，可否批準(zhǔn)？8.技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)合理經(jīng)濟(jì)指標(biāo)：單位生產(chǎn)能力；消耗系數(shù)；設(shè)備價(jià)格；管理費(fèi)用和生產(chǎn)總成本。7.3.1標(biāo)準(zhǔn)化的意義設(shè)計(jì)——無需計(jì)算和制圖，按已有標(biāo)準(zhǔn)圖選擇。制造——有利于成批生產(chǎn)，降低成本，保證產(chǎn)品質(zhì)量，提高競爭力。維修——備件規(guī)格尺寸通用，實(shí)現(xiàn)互換性。通商貿(mào)易——國內(nèi)、國際間通用，消除貿(mào)易障礙。我國已實(shí)現(xiàn)容器零部件標(biāo)準(zhǔn)化的有：圓筒體、封頭、法蘭、支座、人孔、手孔、視鏡和液面計(jì)等。7.3容器標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)國外主要規(guī)范國外的規(guī)范主要有四個(gè)：美國ASME規(guī)范，英國壓力容器規(guī)范（BS），日本國家標(biāo)準(zhǔn)（JIS），德國壓力容器規(guī)范（AD）。相關(guān)法規(guī)及常用標(biāo)準(zhǔn)1.基本法規(guī)：《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》

—國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局19992.壓力容器常用標(biāo)準(zhǔn)：GB150-98《鋼制壓力容器》國家標(biāo)準(zhǔn)GB151-99《管殼式換熱器》國家標(biāo)準(zhǔn)JB4709-2000《鋼制壓力容器焊接規(guī)程》JB4730-2005《壓力容器無損檢測(cè)》HG20592~20635-97《鋼制管法蘭、墊片、緊固件》JB/T4700~4707-2000《壓力容器法蘭》7.3容器的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)二、容器零部件標(biāo)準(zhǔn)化的基本參數(shù)公稱直徑DN：將容器及管子直徑加以標(biāo)準(zhǔn)化以后的標(biāo)準(zhǔn)直徑。公稱壓力PN：規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)力等級(jí)公稱直徑

DN是公稱直徑，(或叫公稱通徑),就是各種管子與管路附件的通用口徑。同一公稱直徑的管子與管路附件均能相互連接，具有互換性.它不是實(shí)際意義上的管道外徑或內(nèi)徑，雖然其數(shù)值跟管道內(nèi)徑較為接近或相等；公稱直徑A．壓力容器(筒體、封頭)的公稱直徑：由鋼板卷制的筒體，公稱直徑是指它的內(nèi)徑；當(dāng)筒體的直徑較小，直接采用無縫鋼管制作時(shí)，容器的公稱直徑應(yīng)是指無縫鋼管的外徑；封頭的公稱直徑與筒體一致。B．管子：公稱直徑既不是它的內(nèi)徑，也不是外徑，而是小于管于外徑的一個(gè)數(shù)值。只要管子的公稱直徑一定，它的外徑也就確定了，而管子的內(nèi)徑則根據(jù)壁厚的不同有多種尺寸，它們大都接近于管子的公稱直徑。C．其它零部件的公稱直徑：有些零部件的公稱直徑，如壓力容器法蘭，鞍式支座等就是指與它相配的筒體與封頭的公稱直徑。而管法蘭、手孔等則是指與它相配的管子的公稱直徑。7.4化工容器常用金屬材料的基本性能選用材料的一般要求（1）材料品種應(yīng)符合我國資源和供應(yīng)情況；（2）材質(zhì)可靠，能保證使用壽命；（3）足夠的強(qiáng)度，良好的塑性和韌性，對(duì)腐蝕性介質(zhì)能耐腐蝕；（4）便于制造加工，焊接性能良好；（5）成本低，經(jīng)濟(jì)上合算。

選材要抓住主要矛盾，遵循適用、安全和經(jīng)濟(jì)的原則。7.4化工容器常用金屬材料的基本性能一、力學(xué)性能

材料抵抗外力而不產(chǎn)生超過允許的變形或不被破壞的能力，叫做材料的力學(xué)性能。主要特征指標(biāo)包括強(qiáng)度、塑性、韌性、硬度、材料高溫下的力學(xué)性能這是設(shè)計(jì)時(shí)選用材料的重要依據(jù)。二、物理性能：密度、熔點(diǎn)、熱膨脹系數(shù)、導(dǎo)熱系數(shù)和導(dǎo)電性等三、化學(xué)性能：耐腐蝕性、抗氧化性四、工藝性能五、其他性能屈服極聽限1、強(qiáng)棟度強(qiáng)度是固心體材料在黑外力作用諒下抵抗產(chǎn)昏生塑性變央形和斷裂此的特性。碰常用的強(qiáng)錫度指標(biāo)有自屈服點(diǎn)和背抗拉強(qiáng)度定等。強(qiáng)度極噴限持久極予限斷后伸宅長率2、塑性金屬在外崇力作用下吼產(chǎn)生塑性失變形而不礦被破壞的缸能力。斷面收縮左率韌性：椅是材料館對(duì)缺口色或裂紋稍敏感程分度的反驢映沖擊韌性跌來表示材劑料承受動(dòng)載荷時(shí)抗裂紋撓的能力。沖擊載踐荷：在貨很短時(shí)純間內(nèi)作記用于物凡體上的層載荷特點(diǎn)：昨加載時(shí)牢間短加載速耳率高必須考億慮材料徐在沖擊農(nóng)載荷作筐用下的酬破壞行湯為3、韌隆性沖擊韌修性實(shí)驗(yàn)材料在逆沖擊載旺荷下吸京收塑性窄變形功爐和斷裂晴功的能稍力。用驗(yàn)沖擊吸弱收功AK或沖擊韌紅度αK表示。沖擊功饞AK=GH1-GH2，沖擊韌度丈αK=AK/F（帖F為面集積）沖擊實(shí)煎驗(yàn)機(jī)沖擊實(shí)驗(yàn)4、硬度硬度是靠指金屬葵材料抵撒抗局部腐變形，穴特別是零塑性變哀形、壓肝痕或劃乓痕的能坑力?？捎糜捕茸性囼?yàn)機(jī)測(cè)宣定，常用的硬繞度指標(biāo)有緞布氏硬度HBW、洛氏吐硬度（HRA、HRB、HRC等）和錘維氏硬偏度HV。布氏硬度唉試驗(yàn)原理式中籮F—淘試驗(yàn)力躁（N）炭；d—壓痕虜平均直徑筍（mm）佳；D—硬質(zhì)虛合金球直勾徑（mm存）試驗(yàn)的優(yōu)插缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：吵試驗(yàn)時(shí)她使用的漠壓頭直扛徑較大賭，在試爆樣表面撿上留下苦壓痕也矛較大，捕所得值拿也較準(zhǔn)勁確。應(yīng)用：布氏硬振度試驗(yàn)辨常用來停測(cè)定原各材料、躺半成品弦和性能神不均勻?yàn)醪牧希∪玷T鐵象）的硬城度。缺點(diǎn)：填對(duì)金屬偉表面的年損傷較曲大，不申易測(cè)試禿太薄工支件的硬咐度，也肚不適于稱測(cè)定成款品件硬來度。5、材料煌在高溫下殃的力學(xué)性吸能-蠕變罷極限(σn)高溫（比如：踢碳素鋼＞昌420℃傍，合金鋼慘＞450天℃）一定應(yīng)段力聯(lián)合作固用下金屬將平逐漸產(chǎn)忙生塑性采變形蠕變?nèi)渥儯翰略诟邷貥?biāo)時(shí)，在沃一定的軍應(yīng)力下括，應(yīng)變態(tài)隨時(shí)間骨而增加丹的現(xiàn)象懼，或者繡金屬在溫高溫和駕應(yīng)力作媽用下逐織漸產(chǎn)生晴塑性變鑒形的現(xiàn)夜象。蠕變極療限：材現(xiàn)料在高螺溫條件擴(kuò)下抵抗愁發(fā)生緩尺慢塑性慕變形的珍能力。行表現(xiàn)為漢兩種：a在竟工作溫瞎度下引囑起規(guī)定想變形速?zèng)Q度的應(yīng)蹄力值；b在一欣定工作溫帖度下，在徹規(guī)定的使在用時(shí)間內(nèi)態(tài)，使試件晌發(fā)生一定太量的總變們形的應(yīng)力宮值。二、物議理性能相對(duì)密度熔點(diǎn)熱膨脹性導(dǎo)熱性導(dǎo)電性磁性彈性模宇數(shù)泊桑比三、化龜學(xué)性能主要指畢耐腐蝕停性和抗名氧化性1、耐腐捐蝕性：金屬和合娛金對(duì)周圍斯介質(zhì)，如侄大氣、水抽汽、各種濱電解液侵磨蝕的抵抗病能力。2、抗氧顏化性：在高溫執(zhí)工作條駁件下，少設(shè)備不堅(jiān)僅有自肅由氧的幸氧化腐稍蝕過程富，還有城其他氣慌體介質(zhì)觀（如水脖蒸氣，仁CO2、SO2等）的氧飯化腐蝕作毛用。四、工屑藝性能金屬和合于金的加工忘工藝性能雹是指鑄造微性、可鍛冠性、可焊絮性、切削陡加工性、像熱處理性秩能等。對(duì)款于設(shè)計(jì)壓肢力容器最脆重要的兩茄個(gè)性能是造：1、良好副的冷熱加視工性能例A：用啦鋼板卷制妻筒體，如迷果不好會(huì)購發(fā)生裂紋胸，存在事牧故的隱患奴。例B：遷沖壓封積頭，微粥裂紋或駕宏觀裂綠紋，都班會(huì)使以般后的生徹產(chǎn)造成波事故。2、良膜好的焊撞接性能例：容器鬼焊縫裂紋鍛擴(kuò)展，易振造成事故言。謝謝觀仗看/歡迎下壟載BY歉FAI虧TH搞IM席EAN換A疼VIS謀ION終OF芹