1化工设备材料及其选用A

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和MP S m 63844=⨯==σSPRR m =+21σσθ MP SPD634==σθ2. 圆锥壳上之A 点和B 点，已知：p=，D=1010mm ，S=10mm ，a=30o 。

αcos 2,:21DA R R =∞=点MP S PD m 58.14866.010410105.0cos 4=⨯⨯⨯==ασ SPRR m =+21σσθ MP S PD 16.29866.010210105.0cos 2=⨯⨯⨯==ασθ0,:21=∞=R R B 点0==σσθm3. 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bb b y x A a R a R 2221,:),0====点（MP S Pa m 5.502010101=⨯===θσσMPa sbPB b a x am 3.43)(2 2224=--=σ点：MPa b a x a a sbP ba x a 7.27)(2)(2 222442224=⎥⎦⎤⎢⎣⎡-----=θσ:)0,(==y a x C 点MPa S Pa m 25.25202101012=⨯⨯==σ MPa S Pa 5.502010101-=⨯-=-=σθ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=16mm1.00196.081616<==D S 属薄壁容器 MPa S PD m 875.311648165.24=⨯⨯==σ MPa S PD m 75.631628165.22=⨯⨯==σ2. 有一平均直径为10020 mm 的球形容器，其工作压力为，厚度为20 mm ，试求该球形容器壁内的工作压力是多少。

化工设备机械基础试题库一、填空力学基础部分1．在外力的作用下,杆件可产生变形的基本形式为轴向拉、压、剪切、扭转、弯曲。

2．就所受外力而言,受剪切直杆与受弯的梁二者之间的区别是受剪横向外力作用线相距很近、受弯横向外力作用线相距很远。

3．从工程意义上讲,材料的破坏可分为二类,一类是脆性断裂破坏,应采用第一或二强度理论解释其破坏原因；另一类是屈服流动破坏,应采用第三或四强度理论解释其破坏原因。

4．碳钢和铸铁都是铁塑性材料；而铸铁是典型的脆性材料。

和碳组成的合金,但是它们却有非常明显的性能差别,低碳钢是典型的5．碳钢和铸铁都是铁和碳组成的合金。

一般来说,对钢材性能有害的元素是硫和磷,其有害作用主要表现在硫使钢材发生热脆,磷使钢材发生冷脆。

6．碳钢和铸铁中的主要化学元素除铁外还有碳 2.11% 时为碳钢；如果组成的合金中碳含量大于2.11% 时为铸铁。

,如果组成的合金中碳含量小于7．就钢材的含碳量而言,制造压力容器用钢与制造机器零件用钢的主要区别是制造容器用低碳钢,而制造机器零件用中碳钢。

其主要原因是低碳钢有良好的塑性与焊接性能,中碳钢可以通过调质提高其综合机械性能。

8．从应力角度看,等壁厚、内径和内压均相同的球形容器比圆筒形容器具有优越性,二者经向应力相同,而周向（环向）2倍。

应力不同,圆筒形容器是球形容器9．受气体内压的锥形壳体,壳体上的薄膜应力随距锥顶经向距离的增大而增大,锥顶处应力为零,最大应力位于锥底处。

10．标准椭圆形封头的长、短半轴之比等于2,这种封头的最大拉应力位于椭圆壳体的顶点处,最大压应力位于壳体的赤道。

11．标准椭圆形封头最大拉应力位于椭圆壳体的顶点处,位于壳体的赤道出现经向的最大压应力,其绝对值与最大拉应力值相等。

12．边缘应力的两个基本特征是局部性,自限性。

13．圆锥壳与圆柱壳的连接点A处圆锥壳的第一主曲率半径为_______,第二主曲率半径为________。

锥顶处B点的第一主曲率半径为__________,第二主曲率半径为_________。

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和MP S m 63844=⨯==σSPRR m =+21σσθ MP SPD634==σθ2.圆锥壳上之A 点和B 点，已知：p=，D=1010mm ，S=10mm ，a=30o 。

αcos 2,:21DA R R =∞=点MP S PD m 58.14866.010410105.0cos 4=⨯⨯⨯==ασ SPRR m =+21σσθ MP S PD 16.29866.010210105.0cos 2=⨯⨯⨯==ασθ0,:21=∞=R R B 点0==σσθm3. 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bb b y x A a R a R 2221,:),0====点（MP S Pa m 5.502010101=⨯===θσσMPa sbPB b a x am 3.43)(2 2224=--=σ点：MPa b a x a a sbP ba x a 7.27)(2)(2 222442224=⎥⎦⎤⎢⎣⎡-----=θσ:)0,(==y a x C 点MPa S Pa m 25.25202101012=⨯⨯==σ MPa S Pa 5.502010101-=⨯-=-=σθ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=16mm1.00196.081616<==D S 属薄壁容器 MPa S PD m 875.311648165.24=⨯⨯==σ MPa S PD m 75.631628165.22=⨯⨯==σ2.有一平均直径为10020 mm 的球形容器，其工作压力为，厚度为20 mm ，试求该球形容器壁内的工作压力是多少。

第⼀章化⼯设备材料及其选择第六章化⼯设备材料及其选择⼀、名词解释：1、延伸率2、冲击功和冲击韧度3、耐腐蚀性4、屈服点5、抗拉强度6、普通碳素钢7、优质碳素钢8、不锈钢和不锈耐酸钢9、锅炉钢10、容器钢11、晶间腐蚀⼆、指出下列钢材的种类、含碳量及合⾦元素含量第七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⼀、名词解释1、第⼀曲率半径2、第⼆曲率半径3、区域平衡⽅程式4、微体平衡⽅程式5、⽆⼒矩理论6、边缘应⼒的局部性⼆、指出和计算下列回转壳体上诸点的第⼀和第⼆曲率半径A组：1、球壳上任⼀点2、圆锥壳上之M点3、碟形壳上之连接点A与 B三、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mσ和θσ1、球壳上任⼀点。

已知：p ＝2MPa ，D ＝1008mm ，S ＝8mm 。

(图3-34)2、圆锥壳上之A 点和B 点。

已知：p ＝0.5MPa ，D ＝1010mm ，S ＝10mm ，α＝30°。

(图3-35)3、椭球壳上之A 、B 、C 点。

已知：p ＝1MPa ，a ＝1010mm ，b ＝50.5mm ，S ＝20mm ，B 点处座标x ＝600mm 。

(图3-36)图3-34 图3-35 图3-36四、⼯程应⽤题1、有⼀平均直径为10020mm 的球形容器，其⼯作压⼒为0.6MPa ，厚度为20mm ,试求该球形容器壁内的⼯作应⼒。

2、有⼀承受⽓体内压的圆筒形容器，两端均为椭圆形封头。

已知圆筒平均⼯资直径为2030mm ,筒体与封头厚度均为30mm ，⼯作压⼒为3MPa ,试求：（1）圆筒壁内的最⼤⼯作应⼒；（2）若封头椭圆长、短半轴之⽐分别为2,2,2.5时，计算封头上薄膜应⼒m σ和θσ的最⼤值并确定其所在位置。

第四章内压薄壁圆筒与封头的强度设计⼀．名词解释1、弹性失效设计准则2、强度条件3、计算厚度4、名义厚度5、有效厚度6、最⼩厚度⼆．填空1、有⼀容器，其最⾼⽓体⼯作压⼒为1.6Mpa，⽆液体静压作⽤，⼯作温度≤150℃，且装有安全阀，试确定该容器的设计压⼒p=（）Mpa；计算压⼒p c=（）Mpa；⽔压试验压⼒p T=（）Mpa。

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和MP Sm63844=⨯==σSP RRm =+21σσθMP SPD634==σθ2. 圆锥壳上之A 点和B 点，已知：p=0.5Mpa ，D=1010mm ，S=10mm ，a=30o 。

αcos 2,:21DA R R =∞=点MP S PD m58.14866.010410105.0cos 4=⨯⨯⨯==ασSP RRm =+21σσθMP S PD 16.29866.010210105.0cos 2=⨯⨯⨯==ασθ0,:21=∞=R RB 点0==σσθm3. 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==ba标准椭圆形封头b bb y x A aR aR2221,:),0====点（MP SPa m5.502010101=⨯===θσσMPa sbP B b a x am3.43)(2 2224=--=σ点：MPa b a x a a sbP bax a7.27)(2)(2 222442224=⎥⎦⎤⎢⎣⎡-----=θσ:)0,(==y a x C 点MPa S Pam25.25202101012=⨯⨯==σMPa S Pa 5.502010101-=⨯-=-=σθ五、 工程应用题1. 某厂生产的锅炉汽包，其工作压力为2.5Mpa ，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=2.5Mpa D=816mm S=16mm1.00196.081616<==DS 属薄壁容器 MPa S PDm875.311648165.24=⨯⨯==σ MPa SPD m75.631628165.22=⨯⨯==σ2. 有一平均直径为10020 mm 的球形容器，其工作压力为0.6Mpa ，厚度为20 mm ，试求该球形容器壁内的工作压力是多少。

第一篇: 化工设备材料第一章化工设备材料及其选择一.名词解释A组：1.蠕变2.延伸率3.弹性模数(E)4.硬度5.冲击功与冲击韧性6.泊桑比(μ)7.耐腐蚀性 8.抗氧化性 9.屈服点10.抗拉强度B组：1.镇静钢2.沸腾钢3.半镇静钢4.低碳钢5.低合金钢6.碳素钢7.铸铁8.铁素体9.奥氏体 10.马氏体C组：1.热处理2.正火3.退火4.淬火5.回火6.调质7.普通碳素钢8.优质碳素钢9.不锈钢及不绣耐酸钢 10.锅炉钢D组：1.容器钢2.耐热钢3.低温用钢4.腐蚀速度5.化学腐蚀6.电化学腐蚀7.氢腐蚀8.晶间腐蚀9.应力腐蚀 10.阴极保护答案:A. 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.冲击功和冲击韧性：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. 1.镇静钢：镇静钢在浇注前用 Si, Al等把钢液完全脱氧，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。

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）[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）蠕变现象[实例1] （某工厂的蒸汽管，由于存在蠕变，管径随时间的延长不断增大，壁厚减薄，最后导致破裂。

）[实例2] （汽轮机的叶片，可能因蠕变发生过大的塑性变形，以致与轮壳相碰而打碎。

化工设备设计中材料的选择与应用分析摘要：在我国化工产业不断发展的背景下，化工产业制造过程中的各项工艺技术得到优化和提升。

化工设备作为化工产业制造的一个重要部分，其材料的选择尤为重要，它直接关乎到整个化工设备的使用性能和质量安全。

本文针对化工设备设计中材料的选择和应用进行了浅显分析，希望能够为化工企业的发展提供有效的参考。

关键词：化工设备设计；材料的选择；材料的应用引言：化工设备在化工企业生产活动中扮演着至关重要的角色，设备的性能直接关乎到整个生产活动的效率和质量。

在化工设备设计过程中，材料的选择和应用作为其中最为关键的环节之一，需要设计人员根据标准规范的最新规定、结合化工生产的工艺特点、依据设备材料的实际性能，对设备材料进行科学、合理、经济地选择，为化工生产活动的顺利有效开展奠定良好的基础。

一、化工设备设计中材料的选择分析（一）化工设备设计中金属材料选择的相关分析其一，对金属材料碳钢进行合理选择。

在实际使用过程中，碳钢是设计人员选择频率最高的一种金属材料。

碳钢具有较高的稳定性，其力学性能以及物理性能良好，适用的环境范围较广。

碳钢的制造工艺简单，市场价格低廉，大部分企业也都会选择碳钢作为化工设备的主要材料。

在设计的过程中，设计人员应充分发挥碳钢材料的优势，通过喷涂防腐涂料、衬里防腐等方法，让碳钢材料在化工设备中物尽其用。

其二，对金属材料不锈钢进行合理选择。

化工生产活动的开展过程中，往往会生产大量具有强腐蚀性的强酸强碱物质，同时现代生产工艺过程逐步向高压、高温、低温等方向拓展，因此对于化工设备的质量安全提出了更高要求，设计人员在进行化工设备设计工作选材时，往往选择不锈钢材料[1]。

针对弱腐蚀性介质，比如水、蒸汽、空气等介质，不锈钢具有较好的耐受性；针对化学侵蚀性介质，比如酸、碱、盐等介质，不锈钢具有一定的耐腐蚀性。

不同牌号的不锈钢的耐腐蚀性根据其化学成分所含的合金元素决定，因此在选择材料的过程中，设计人员应对不锈钢的合金元素成分着重考虑。

1 《化工设备机械基础》习题解答第一篇: 化工设备材料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σEε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μ0.3 。

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。