化工设备基础知识教材

❖ 3.按相对壁厚分 ❖ 按容器的壁厚可分为薄壁容器和厚壁容器，
D0 / Di 1.2 / Di 0.1 称为薄壁容器 D0 / Di 1.2 或 / Di 0.1 称厚壁容器
❖ 4. 按支承形式分 ❖ 当容器采用立式支座支承时叫立式容器； ❖ 用卧式支座支承时叫卧式容器。
❖ 5. 按材料分 ❖ 当容器由金属材料制成时叫金属容器； ❖ 用非金属材料制成时，叫非金属容器。
❖ （ 3 ）中度危害（ Ⅲ 级）最高允许浓度为 1 .0～ 10mg / m3 ，如二氧化硫、氨、一氧化碳、 甲醇等。
❖ （ 4 ）轻度危害（Ⅳ级）最高允许浓度大于或等于 10mg / m3，如氢氧化钠、四氟乙烯、丙酮等介质。
❖ 易燃介质是指与空气混合的爆炸下限小于 10 % ，或爆炸上 限、下限之差大于或等于 20 ％的气休，如一甲胺、乙烯、 乙烷、丙烷、丁烷、环氧乙烷、三甲胺、丁二烯等。
❖ 2．淬火和回火 淬火是将钢加热，保温，快速冷却（水冷或油冷）
的热处理工艺。淬火后必须回火。 按照温度范围不同，回火分为三类：
❖ （1）低温回火的回火温度范围为150～250℃， 回火后的钢具有高硬度和高耐磨性，主要用于各 种工具、滚动轴承、渗碳件和表面淬火件；
❖ （2）中温回火的回火温度范围为350～500℃， 回火后的钢具有较高的弹性极限和屈服强度，一 定的韧性和硬度，主要用于各种弹簧和模具等；
却。表面淬火后一般进行低温回火。
❖ （2）化学热处理 向工件表层渗入某种元素的热处理工艺。
按照渗入元素的不同，化学热处理分为渗碳、 渗氮（氨化）、碳氮共渗（氰化）、渗金属 等。
❖ 1.4.3 金属材料 ❖ 黑色金属：如钢、铸铁和铁合金等；
❖ 非铁合金（旧称有色金属）:如铜及其合金、 铝及其合金、铅及其合金等。
❖ （3）高温回火的回火温度范围为500～650℃， 回火后的钢具有强度、硬度、塑性和韧性都较好 的综合力学性能如各种轴、齿轮、连杆、高强度 螺栓等。通常将淬火和高温回火相结合的热处理 工艺称为调质。
❖ 3．表面热处理 具有‘外硬内韧”的性能。
❖ （1）表面淬火 将钢的表面快速加热至淬火温度，快速冷
❖ （2）第二类压力容器 ❖ 具有下列情况之一的为第二类压力容器。 ❖ ①中压容器； ❖ ②低压容器（仅限毒性程度为极度和高度危害
介质）；
❖ ③低压反应容器和低压储存容器（仅限易燃介 质或毒性程度为中度危害介质）；
❖ ④低压管壳式余热锅炉； ❖ ⑤低压搪玻璃压力容器。 ❖ 3．第一类压力容器 ❖ 除上述规定以外的低压容器为第一类压力容器。
1.3 化工容器与设备有关标准规范简介
❖ 1.3.1 常用材料标准 ❖ 1．钢板 ❖ ⑴ 碳素结构钢和低合金结构钢热轧薄钢构钢和低合金结构钢热轧厚钢板和
钢带（GB 3274—88）
❖ (3) 不锈钢热轧钢板（GB 4237—92） ❖ (4) 压力容器用钢板（GB 6654—1996） ❖ 2.钢管 ❖ (1) 输送流体用无缝钢管（GB 8163—87） ❖ (2) 石油裂化用无缝钢管（GB 9948—88） ❖ (3) 化肥设备用高压无缝钢管（GB 6479－86） ❖ （4）高压锅炉用无缝钢管（GB 5310—85）
❖ ⑥高压、中压管壳式余热锅炉；
❖ ⑦中压搪玻璃压力容器；
❖ ⑧使用强度级别较高（指相应标准中抗拉强度 规定值下限大于等于540MPa）的材料制造的 压力容器；
❖ ⑨移动式压力容器，包括铁路罐车、罐式汽车 车、低温液体运输车、永久气体运输车和罐式 集装箱等；
❖ ⑩球形储罐（容积大于等于50 m3）； ❖ ⑾低温液体储存容器（容积大于 5 m3 ）。
❖ ①高压容器；
❖ ②中压容器（仅限毒性程度为极度和高度危害介 质）；
❖ ③中压储存容器（仅限易燃或毒性程度为中度危害 介质，且pV乘积大于等于10 MPa·m3；
❖ ④中压反应容器（仅限易燃或毒性程度为中度危害 介质，且PV乘积大于等于0．5 MPa·m3；
❖ ⑤低压容器（仅限毒性程度为极度和高度危害介质， 且pV乘积大于等于0．2 MPa·m3。
篇《压力容器一另一规则》，采用的是分 析设计标准；第3分篇《高压容器另一规则》 主要适用于设计压力不小于70 MPa的高压 容器。
❖ 2 . GB150《钢制压力容器》 ❖ GB150《钢制压力容器》是中国第一部压力容器
国家标准。它包括10章正文、8个附录补充件和 3 个附录参考件。
❖ 3. JB4732 《钢制压力容器—分析设计标准》 ❖ 4.《压力容器安全技术监查规程》 ❖ 5. 压力容器设计与制造的有关规则
❖ 6. 按几何形状分 ❖ 按容器几何形状，可分为圆柱形、球形、
椭圆形、锥形、矩形、方形等容器。
❖ 7.按安全技术管理分 《压力容器安全技术监察规程》采用既考虑容器压力与 容积乘积大小，又考虑介质危害程度以及容器品种的综 合分类方法，有利于安全技术监督和管理。该方法将压 力容器分为三类。
❖ （1）第三类压力容器 具有下列情况之一的为第三类压力容器。
❖ 一般零件的生产工艺过程为：锻造→预先 热处理→机械加工（粗加工）→最终热处
理→机械加工（精加工）
❖ 1．退火和正火
❖ 退火是将钢加热，保温，缓慢冷却（炉冷、 坑冷）的热处理工艺。
❖ 正火是将钢加热，保温，空冷的热处理工 艺。
❖ 目的是：软化钢材以利于切削加工；消除内 应力以防止工件变形；细化晶粒，改善组织， 为零件的最终热处理做好准备。
化工设备基础
培训课程
主讲教师 张祥兰
授课计划
化工设备基础
第一讲 化工设备基础知识
第1章 化工设备基本知识
❖ 1.1 化工生产对化工设备的基本要求 ❖ 1.1.1 化工生产的特点
1、生产的连续性性强 为了提高生产效率，节约成本，化工生产过程
一般采用连续的工艺流程。 2、生产条件的苛刻性
化工生产的特点：高温、高压、易燃、易爆、 剧毒、强腐蚀性等。 3、生产原理的多样性 4、生产技术含量高
硬度：材料抵抗其它物体压入的能力 HBS HBW HRC
韧性：材料抵抗冲击的能力 k
疲劳强度：材料抵抗交变载荷的能力 r
❖ 3. 耐腐蚀性能
腐蚀分均匀腐蚀和非均匀腐蚀。
腐蚀速度表示材料的耐腐蚀性。
v 0.1mm / 年
良好材料
v 0.1 ~ 1mm / 年
尚可材料
v 1mm / 年
不好材料
如 45表示优质碳素结构钢，平均含碳量为万分之 四十五，即 0.45％。
❖ 优质碳素结构钢有10、15、20、25、30、35． 40、 45、55、65、70等，常按含碳量不同分为三类。
❖ （1）低碳钢，含碳量 C＜0.25％，常用钢号有 10、 15、20、25等。
❖ （2）中碳钢，含碳量C＝ 0.25％～0. 60％，。常 用牌号有30、35、40、45、50、55、60等，其中以 45钢应用最广。
专业复合，化、机、电一体化的发展势态。
❖ 1.1.2化工生产对化工设备的基本要求
❖ 1.安全性能要求
•足够的强度——抵抗破坏能力 •良好的韧性——断裂前吸收变形能量的能力 •足够的刚度和抗失稳能力——抵抗变形能力和保 持原有平衡状态的能力
•良好的抗腐蚀性——金属与周围介质发生化学或 电化学作用而引起的破坏
❖ 3.使用性能要求
简
•结构合理、制造简单
单
•运输与安装方便
地
•操作、控制、维护简便
说
既
❖ 4.经济性能要求
安
在满足安全性、工艺性、使用性的前提下， 全
应尽量减少化工设备的基建投资和日常维 护、操作费用，并使设备在使用期内安全 运行，以获得较好的经济效益。
又 经
济
1.2化工容器结构与分类
❖ 1.2.1 化工容器的基本结构
❖ （3）高碳钢，含碳量 C＞ 0.60％，钢的强度和硬 度均较高，塑性差，常用来制造弹簧。常用的牌号有 60、65、70钢。
❖ 2．低合金钢 低合金钢与合金钢是指在碳钢基础上有目 的地加入某些元素所形成的钢种。常加人的 元
素有Si、Mn、Cr、B、W、V、Ni、Ti、Nb、 AI等。 目的：为了改善钢的性能，满足使用要求。
❖ 例如，Q235A表示碳素结构钢，屈服极限 为235MPa，A级质量，镇静钢。
❖ 碳素结构钢有 Q195、Q215、 Q235、 Q255、 Q275五个钢种，其中 Q235A钢在 化工设备制造中应用广泛。
❖ （2）优质碳素结构钢
优质碳素结构钢的牌号以钢中平均含碳量的万分 数（两位数字）表示。
钢分为非合金钢（旧称碳钢）、低合金钢和 合金钢三类。
❖ 1．碳钢
碳钢是含碳量小于2．11％的铁碳合金
❖ （1）碳素结构钢
这类钢的牌号由代表屈服极限的字母“Q”、 屈服极限的数值（单位MPa）、质量等级 符号、脱氧方法符号四个部分顺序组成。质 量等级按由低到高分为A、B、C、D四级； 脱氧方法符号F、b．Z、TZ分别表示沸腾 钢、半镇静钢、镇静钢、特殊镇静钢，表示 镇静钢的Z一般省略不标。
❖ 上述内容中提到的毒性程度是参照 GB 5044 《 职业性毒物 危害程度分级 》 的规定，按介质毒性最高允许的浓度值分 为 4 级。
❖ （1）极度危害（ I 级）最高允许浓度小于0.1 mg / m3 ，如 氟、氢氟酸、光气等介质．
❖ （ 2 ）高度危害（Ⅱ 级）最高允许浓度为0.1～1.0mg / m3 ， 如氟化氢、氯等介质。
1.3.2 压力容器规范简介
❖ 美国机械工程协会制订的《锅炉和受压容器 规范》（简称ASME规范）等。美国ASME规 范是世界上制订最早（1915）、最完备的压 力容器规范。
❖ 1989年制订了有关压力容器的第一部国家标 准《钢制压力容器》（简称GB 150）。
❖ l. 美国ASME规范