陕西科技大学机电工程学院过程装备与控制工程过程装备制造与检测期末考试复习资料总结.doc

第一节过程设备常用材料

本节简述压力容器对材料性能的要求和常用材料的性能。

一•对材料性能的基本要求

选择压力容器用材料应看重考虑：

力学性能、工艺性能和耐腐蚀性能。

1.材料的力学性能

需要保证：

强度指标、赠性指标和韧性指标。

⑴较高的强度

强度指标是设计中决定许用应力的重要依据。

朋用的强度指标有抗拉强度Ob和屈服强度GSo

高温下工作时，还要考虑蠕变极限和高温持久强度。

材料强度指标选取原则

保证塑性指标及英他性能的要求下，尽量用强度指标高的材料，以减小容器的重量。

材料强度指标高，容器的厚度小、重量轻；

但須性、韧性i般都较差，焊接时易产生裂纹等缺陷。

⑵良好的塑性

澈性指标主要包括伸长率6、断而收缩率屮和冷弯试验弯曲角«

塑性指标选取原则:

容器用钢材，要求具有较好的删性。

因为槊性好的材料在破坏前一般都产生明显的豹性变形，不但容易发现，而口燃性变形可以松弛局部高应力，避免部件断裂。

标准对容器用钢材赠性的最基本要求：

GB6654-86中规定，各钢种的延伸率85为（16〜26）%；

国际标准化组织（ISO）推荐规范中规定伸长率的下限值：

碳钢及猛钢不小于16%；

对合金钢不小于14%o

⑶较好的韧性

虽然压力容器一般不受冲击载荷，但冲击值低、韧性差的材料，对缺口脆性比较敏感，特别是裂纹等缺陷。

所以用于制造压力容器承压部件的材料，要求具有较好的韧性。

2.工艺性能

材料的制造工艺性能差，不但难以加工制造，而且述容易在制造过程中产生各种缺陷。工艺性能主要包括：冲压性能，焊接性能，热处理性能

（1）良好的冲压加工性能：

要求材料有良好的冲压加工性能。

否则冲压加工时，难变形，容易产生裂纹等缺陷。

蜩性指标达到标准规定值的材料，都可以满足冲压工艺性能的要求；

（2）较好的焊接性

压力容器大多是焊接结构，制造材料的焊接性能至关重要。

焊接性差的材料，会在焊接接头内产生各种焊接缺陷，包括裂纹、未焊透等严重缺陷。

裂纹是最危险而一直被认为是不允许存在的缺陷。

所以在选用一•种新材料焊制压力容器时，-般都要经过焊接性试验。

（3）适宜的热处理性能

压力容器热处理过程中，要求容器材料容易消除加工过程中产生的残余内应

力，而且焊后热处理时不会产生裂纹。

但有一些低合金高强钢制的压力容器，在焊后热处理过程中容易出现裂纹° 因

此，选材时注意不选用具有这种敏感性的材料,焊制压力容器的承压部件。

⑷耐腐蚀性

选择压力容器用钢时，必须根据盛装的介质、温度、压力选择合适的耐腐蚀材

净化处理的目的和方法

1、目的

⑴铝、不锈钢制造的零件应在进行纯化处理前，先进行酸洗，以便钝化时形成均

匀的金属保护模，提高其耐腐蚀性能。

⑵对焊接坡口处进行净化处理，清除锈、氧化物、油污等，可以保证焊接质量。

⑶可以提高下道工序的配合质量。

、方法（手工净化、机械净化、化学净化法）

⑴手工净化

工具：钢刷，刮刀，砂纸等，主要用于焊口的局部净化。

⑵机械净化

设备：① 电动钢刷，电动砂轮等（适用于小而积或局部）；

%1喷砂机，抛丸机等（适用于大而积的钢板、设备人

（3）化学净化法

按主要功能分为：除油、除锈、钝化

二、零件的划线

是在原材料上划出下料线、加工线、孔位置线等。

划线工序包括：展开、放样、打标号等一系列操作过程。

零件的展开计算

概念：

展开（图）：将设备零件空间曲面摊平在平面上。

可展面和不可展面：

空间曲面分为直线曲面和曲线曲面；

在直线曲面中，当相邻两素线位于同一平面内时，才是可展开曲面（如柱面、锥面），螺旋面不可展；

所有的曲线曲而是不可展开的（如球形、椭圆形）。

排样

原则有两条：

一是提高材料利用率，就是要节约材料，充分利用原材料。

二是合理配置焊缝，意义比较重大。

因焊缝是容器上的薄弱环节，焊缝位置不合理严重影响容器质量。

国家标准中对排样的规定：

a.筒体要使英周向与钢板轧制方向一-致；

b.设计的焊缝位置要符合下列规定

展开零件拼焊时：焊缝尽量少和短；封头、管板拼接时，公称直径Dg不大于2200mm 时，拼接焊缝不多于1条，大于2200mm吋拼接焊缝不多于2条，其拼接形式如下

当封头山两块或山左右对称的三块钢板拼焊而成时，焊缝至封头中心的距离e

筒体焊缝要求

每节筒节，英纵向焊缝数量，公称克径Dg不大于1800mm时，拼接焊缝不多于2条；

Dg大于1800mm时拼接焊缝不多于3条。

筒体的拼接焊缝，每节筒体纵向焊缝中心线间的弧长不应小于300mm,相邻筒体纵向焊缝，中心间的弧长不得小于100mm

最短筒节长度不应小于300mm

探伤要求

当焊缝需耍进行探伤检验时，要使检验能方便可行。

c.设备筒体划线方案的确定原则

大型冬件如设备筒体事先要做出划线方案，以便确定下列内容：

筒体的节数；筒体的装配中心线；各接管位置。

使之符合排样的有关制造规范；不会出现在焊缝上开孔、焊缝偏于容器一侧等现象。

筒节的弯卷成形

设备：卷板机。

分类：冷卷，热卷，温卷

⑴弯卷成形过程

%1调整设备，轴线平行；

%1把板坯装入上下辘之间；

%1上馄下压，将板坯压弯；

%1驱动两下馄旋转，板坯借助摩擦力而移动，并带动上馄转动。

%1板坯移动过程中，连续通过最大受力位置（上辘瑕低线），使報个板坯（除两端）产生均匀一致的蜩性变形，得到一定曲率的弧形板。

述过程为一次行程。

通常一次弯卷很难达到所要求的变形程度，经过几次反复，可将钢板弯卷成一定弯曲半径的筒节。

3.1.1冷卷成型

根据筒节卷圆成形时，是否加热以及加热的温度高低，分为：

冷卷成型、热卷成型、温卷成型。

⑴冷卷成型——通常是在室温下成型、不需要加热设备。

特点是：成型过程不产生氧化皮，操作工艺简单口方便操作，费用低。

（2）钢板冷卷的变形率

%1冷卷变形率计算

注意：弯卷前后，中而层长度不变；

但沿钢板厚度方向，钢板蜩性变形程度是变化的；外侧伸长，内侧缩短。

按外侧相对伸长量计算变形率为：

e= [（ Dw- Dm）/ Dm ] xlOO%

=[/Dm] xlOO%

结论

钢板越厚、筒节的弯卷半径越小，则变形率越大。

%1变形率概念

冷弯变形率达到临界变形率，材料在随后热切割、焊接或热处理时，将产生粗大的再结晶晶粒。

钢材的理论临界变形率范围为5%〜10%3

%1实际变形率要求

应小于理论临界变形率，否则后续热加工过程，会降低力学性能。

实际生产中，要求

e<5%, 一般控制在咗2.5%〜3%。

HG 20584-1998《钢制化工容器制造技术要求》中规定：