- •1.1 Стадии проектирования химического оборудования
- •Техническое задание
- •Технический проект
- •Рабочий проект
- •1.2 Требования, предъявляемые к оборудованию
- •1.3 Требования к химическому оборудованию
- •1.4 Критерии работоспособности материала
- •2. Основные расчетные параметры
- •2.1 Рабочая и расчетная температура.
- •2.2. Рабочее, расчетное, условное (номинальное) и пробное давление.
- •2.3. Расчет на механическую прочность. Допускаемое напряжение.
- •2.4. Коэффициенты прочности сварных соединений.
- •Коэффициенты прочности сварных швов
- •2.5. Прибавки к расчетной толщине.
- •Лекция 3. Основные конструкционные материалы
- •Классификация сталей
- •Сталь углеродистая обыкновенного качества
- •Маркировка легированных сталей.
- •Некоторые свойства легированных сталей.
- •Цветные металлы и их сплавы.
- •4.1. Основы безмоментной теории
- •Усилия и напряжения в оболочках вращения
- •Уравнение равновесия зоны
- •Расчет тонкостенной цилиндрической обечайки, нагруженной внутренним газовым давлением
- •Расчет на прочность тонкостенного сферического сосуда, нагруженного внутренним газовым давлением.
- •Расчет на прочность тонкостенных конических переходов (обечаек) и днищ, нагруженных внутренним газовым давлением.
- •Расчет на прочность тонкостенных конических переходов (обечаек) и днищ, нагруженных гидростатическим давлением жидкости.
- •Расчет на прочность тонкостенных конических переходов (обечаек) и днищ, нагруженных гидростатическим давлением жидкости и газовым давлением.
- •Расчет полушаровых (полусферических) днищ, нагруженных внутренним давлением.
- •Расчет торосферических днищ, нагруженных внутренним давлением
- •Расчет эллиптических днищ
- •Расчет гладких цилиндрических обечаек, нагруженных наружным давлением
- •Р асчет гладких цилиндрических обечаек, нагруженных осевой растягивающей силой
- •Расчет гладких цилиндрических обечаек, нагруженных осевой сжимающей силой
- •Расчет гладких цилиндрических обечаек, нагруженных изгибающим моментом
- •Расчет гладких цилиндрических обечаек, нагруженных поперечными усилиями
- •Расчет плоских днищ и крышек на прочность
- •Плоские круглые съемные крышки.
- •Коробчатые обечайки и плоские крышки, укрепленные ребрами жесткости
- •Расчет коробчатых обечаек, работающих под внутренним или наружным давлением
- •Методика расчета коробчатых обечаек
- •Укрепление круглых плоских днищ и крышек ребрами жесткости
- •Осевые моменты инерции и моменты сопротивления для наиболее распространенных профилей
- •Цилиндрические обечайки, подкрепленные кольцами жесткости.
- •Обечайки, нагруженные внутренним избыточным давлением.
- •Обечайки, нагруженные наружным давлением. Допускаемое наружное давление равно
- •Укрепление отверстий в стенке оболочки
- •Ослабление стенок сосудов, вызываемое отверстиями
- •2. Определение наибольшего неукрепленного отверстия
- •Гост 24755-89 нормы и методы расчета на прочность укрепления отверстий
- •1. Условия применения
- •2. Основные формулы расчета
- •2.2. Коэффициент прочности сварных соединений
- •2.3. Расчетные толщины стенок
- •2.4. Расчетные длины штуцеров
- •2.5. Расчетная ширина
- •3. Одиночные отверстия в сосудах и аппаратах
- •3.3. Графический расчет
- •3.4. Допускаемое внутреннее избыточное давление
- •4. Учет взаимного влияния отверстий в сосудах и аппаратах, нагруженных внутренним давлением
Маркировка легированных сталей.
12Х18Н10Т широко применяются азотно-кислотные средства
Все цифры стоящие перед маркой, указывают содержание углерода в сотых долях. Если цифры нет, то углерод содержится до 1%
Цифры стоящие за легирующим компонентом показывает содержание в целых долях. Если цифр нет за компонентами, то его содержание составляет 1,5%
Некоторые легированные стали выделены в отдельные группы.
Буквы стоящие впереди марки показывают:
Э - сталь получена электроплавкой, с особыми магнитными свойствами
ЭИ- сталь электроплавкой исследовательская
P- (rapid) – быстрорежущая сталь Р9, Р18.
Сталь Р18
Р – индекс данной группы сталей (от rapid – скорость). Содержание углерода более 1%. Число показывает содержание основного легирующего элемента – вольфрама. В указанной стали содержание вольфрама – 18 %.
Если стали содержат легирующие элемент, то их содержание указывается после обозначения соответствующего элемента.
Шарикоподшипниковые стали
Сталь ШХ6, сталь ШХ15ГС
Ш – индекс данной группы сталей. Х – указывает на наличие в стали хрома. Последующее число показывает содержание хрома в десятых долях процента, в указанных сталях, соответственно, 0,6 % и 1,5 %. Также указываются входящие с состав стали легирующие элементы. Содержание углерода более 1 %.
Буквы стоящие после марки
А - высококачественная сталь
Ш- особовысококачественная сталь
Легирующие компоненты:
Х– хром К – кобальт В - вольфрам
Н– никель Ц – цирконий Ф - ванадий
Т– титан М – молибден Д – медь
Ю – алюминий П – фосфор Б – ниобий
С – кремний Р – бор Е – селен
Ч – редкоземельные А – азот Г - марганец
элементы
Некоторые свойства легированных сталей.
Жаропрочность – способность стали сопротивляться механическим нагрузкам при t > 500С. Жаропрочность придают легирующие элементы М, В, Ф.
Жаростойкость ( окалиностойкость, термостойкость) – способность стали сопротивляться окислению (коррозии) при высоких t > 550С. Это свойства придают легирующие компоненты Х, С, Ю.
Корозионностойкость Х, Н, Г – образуют тв. растворы высокой химической стойкости и образуют на поверхности окисные пленки, препятствующие коррозии.
Существенное значение для улучшения качества стали имеет химико-
термическая обработка, т.е. процесс насыщения поверхности стали различными элементами с целью упрочнения ее поверхностного слоя, увеличения поверхностной твердости, жаростойкости и химической стойкости.
К основным видам химико-термической обработки изделий из стали
относятся:
- цементация – процесс насыщения поверхностного слоя углеродом, что улучшает его прочность и твердость;
- азотирование – процесс насыщения поверхностного слоя азотом, что
повышает стойкость изделий к истиранию и атмосферной коррозии;
- алитирование – процесс диффузионного насыщения поверхностного
слоя алюминием, что повышает стойкость к окислению при температурах 800-1000 °С;
- хромирование – поверхностное насыщение изделий хромом, что значительно повышает твердость, износостойкость и коррозионную стойкость в воде, азотной кислоте, атмосфере и газовых средах при высоких температурах.
Дальнейшее улучшение качества химико-термической обработки сталей развивается по двум направлениям: насыщение диффузионного слоя азотом и упрочнение деталей термоциклической обработкой в процессе насыщения. Основой новых технологических процессов стала нитроцементация со ступенчатым возрастанием расхода аммиака. Толщина слоя при этом увеличивается до 1-2 мм и более, возрастает его твердость.
Чугуны.
Серые чугуны представляют собой сплав железа, углерода и других металлургических добавок кремния, марганца, фосфора и серы. Содержание углерода в чугунах колеблется от 2,8 до 3,7 %, при этом большая его часть находится в свободном состоянии (графит) и только около 0,8-0,9%
находится в связанном состоянии в виде цементита (карбида железа – FeC).
Детали из чугуна изготавливают методом литья в земляных и металлических формах. Из чугуна получают детали сложной конфигурации, которые невозможно получить другими методами, например, ковкой или резанием.
Серый чугун является ценным конструкционным материалом, так как,
имея сравнительно низкую стоимость, он обладает неплохими механически-
ми свойствами.
Существенным недостатком серых чугунов является их низкая пластичность. Поэтому ковка и штамповка серого чугуна даже в нагретом состоянии невозможна. Их применяют для изготовления деталей сложной конфигурации.
Серый чугун (СЧ10 – СЧ45) 11 марок, [графит пластинчатый].
(Р до 1 МПа, t = -15+250С), 1010кг∙с/мм2100 МПа – предел прочности на растяжение
Применение: реакторы (СЧ15-32; СЧ18-36), вкладыши автоклавов, сальники, краны, трубы (СЧ32-52)
Ковкий чугун (КЧ30-6 – КЧ60-3) 11 марок, [хлопьевидный графит]
(Р до 1 МПа, t = -20 +300С), 3030кг∙с/мм2300 МПа – предел прочности на растяжение
6=6% - относительное удлинение
Применение: детали насосов, шары для мельниц и другие.
Высоко прочный чугун (ВЧ42-12) 10 марок, [шаровидный графит];
(Р до 5 МПа, t = -15 +350С), 4242кг∙с/мм2420 МПа – предел прочности на растяжение
12=12% - относительное удлинение
Применение: муфты, валы, шестерни.
Щелочестойкий чугун (СЧЩ1, СЧЩ2) 1 -2%Si; 0,4 -0,8%Cr; до 1% Ni; 0,4 -0,8% Mn и другие.
Р до 1 МПа, t = -15+300С
Стойки к концентрированным растворам и расплавам щелочей.
Применение: плавители щелочей; реакторы для щелочного плавления арилсульфонатов.
Ферросилид (С15, С17 содержащие 15-17% кремния)
Р до 2,5 МПа, t = 0-700С
Стоек при контакте с HNO3,H2SO4, холодной HCl (царги колонн; реакторы; ц/б насосы; трубы). Хрупок, чувствителен к резким колебаниям температуры.
Антихлор (МФ15 содержит 15% Si и 4 % Мо.)
Р до 0,25 МПа, t = 0-700С
Используют в сильно агрессивных средах
Применение: реакторы; насосы; арматура.
Дорог и трудно перерабатывается.
Жаропрочный чугун ЧН15Д3Ш, ЧН15Д7, ЧН19Х3Ш, ЧН15Д7
(t = до 600С, Р ненагруж., t = 0-800С) |
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Марки жаропрочных чугунов обозначаются буквой «Ч», остальные обозначения такие же, как у всех остальных. Буква «Ш» в конце обозначения означает «с шаровидным графитом»
8. Антифрикционные чугуны (АЧС-1, АЧС-2, АЧС-3, АЧС 4, АЧС-5, АЧС-6, АЧВ-1, АЧВ-2, АЧК-1, АЧК-2) Буквы "АЧС" обозначают антифрикционный серый чугун; "АЧВ" - Антифрикционный высокопрочный чугун; "АЧК" - антифрикционный ковкий чугун
(до 3 МПа, t = до 300С)
