材料力学性能的主要指标:强度、硬度、弹性、塑性、韧性。
选择材料依据的强度指标（弹性极限σe 、屈服极
F限σs 、强度极限σb ）
?? S塑性指标（δ和ψ） l?l??10?100%??P?100% l0s?s
??01?100% s0碳钢和铸铁的含碳量：一般含碳量0.02％～2％的称为钢；大于2％称为铸铁；
碳钢的基本组织：1）铁素体：强度和硬度低，但塑性和韧性很好。2）奥氏体：有较大的溶解度，故塑性、韧性较好，且无磁性。3）渗碳体：抗拉强度和塑性都比碳钢低。但铸铁具有一定消震能力。4)珠光体:力学性能介于铁素体和渗碳体之间，即其强度、硬度比铁素体显著提高；塑性、韧性比铁素体差，但比渗碳体要好得多。5)莱氏体:具有较高的硬度。6)马氏体:具有很高的硬度，但很脆，延伸性低，几乎不能承受冲击载荷. 碳钢中常存的杂质元素：（S P Mn Si O N H） 钢的分类和编号（普通碳素钢Q255Z，优质碳钢08、15，高级优质钢20A）
铸铁的特性：脆性材料，抗拉强度较低，但有良好的铸造性、耐磨性、减振性及切削加工性。
合金钢的编号（结构钢35CrMo，工具钢和特殊性能钢5CrMnMo）
常用合金元素及其影响：1. 铬（Cr）提高耐腐蚀性能和抗氧化性能。含量达到13％时，能使钢的耐腐蚀能力显著提高，并增加钢的热强性。提高钢的淬透性，显著提高钢的强度、硬度和耐磨性，但使塑性和韧性降低。2. 锰（Mn）提高强度和低温冲击韧性3. 镍（Ni）提高淬透性，有很高的强度，而又保持良好的塑性和韧性。提高耐腐蚀性和低温冲击韧性。镍基合金具有更高的热强性能。镍被广泛应用于不锈耐酸钢和耐热钢中。4.硅（Si）提高强度、高温疲劳强度、耐热性及耐H2S等介质的腐蚀性。硅含量增高会降低钢的塑性和冲击韧性。5.铝（Al）强脱氧剂，显著细化晶粒，提高冲击韧性，降低冷脆性。提高抗氧化性和耐热性，对抵抗H2S介质腐蚀有良好作用。价格便宜，在耐热钢中常以它来代替铬。6.钼（Mo）提高高温强度、硬度、细化晶粒、防止回火脆性。钼能抗氢腐蚀。7.钒（V）在固溶体中提高高温强度，细化晶粒，提高淬透性。铬钢中加少量钒，在保持钢的强度情况下，能改善钢的塑性。8. 钛（Ti）：强脱氧剂，可提高强度、细化晶粒，提高韧性，减小铸锭缩孔和焊缝裂纹等倾向。在不锈钢中稳定碳，防止晶间腐蚀，提高耐热性。 9.稀土元素：提高强度，改善塑性、低温脆性、耐腐蚀性及焊接性能
不锈钢成分及其分类：成分碳，铬，镍，钼，钛，锰。分类：铁素体不锈钢，奥氏体不锈钢，奥氏体-铁素体双相不锈钢。 晶间腐蚀：是指金属或合金的晶粒边界受到腐蚀破坏的现象。如何防止？
铝及其合金的特性：1）密度小、比比强度高。2）有良好的物理、化学性能。3)加工性能良好。 铜及其合金的特性：1）优异的物理、化学性能2）良好的加工性能3）某些特殊机械性能4）色泽美观。导热导电性好，易于加工，色泽美观。
热固性塑料和热塑性塑料的区别，常用的品种：热塑性塑料遇热软化或熔融，冷却后又变硬，可反复多次。主要有聚氯乙烯、聚乙烯等。热固性塑料固化后不能用加热的方法使之再软化，如酚醛树脂、氨基树脂等。有良好的耐腐蚀性能、一定机械强度、良好的加工性能和电绝缘性能，价格较低。
局部腐蚀的类型：点腐蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀、应力作用下的腐蚀、微生物腐蚀。 微生物腐蚀：由于介质中存在着某些微生物而使金属的腐蚀过程加速的现象。常见类型：厌氧细菌腐蚀、好氧细菌的腐蚀、厌氧与好氧细菌联合作用下的腐蚀。
材料防腐的措施：1）衬覆保护层：金属保护层、非金属保护层。2）电化学保护：阴极保护、阳极保护3）腐蚀质的处理。 阴极保护的两种类型的原理?
容器分类：1）按壁厚：薄壁容器、厚壁容器。2）按承受压力：真空容器 p<0.08MPa (abs，真空度0.02MPa);常压容器0.08MPa(abs,真空度0.02MPa)≤p<0.1MPa ;低压容器（L）0.1MPa≤p<1.6MPa;中压容器（M）1.6MPa≤p<10MPa;高压容器（H）10MPa≤p<100MPa;超高压容器（U）100MPa≤p;3）按温度：低温容器 （≤-20℃，无延性转变温度）;常温容器 （-20℃~200℃或350℃，上限为蓝脆或回火脆等）;中温容器 （200℃或350℃~475℃或550℃，上限为蠕变、σ相、球化或石墨化等）;高温容器 （475℃或550℃~750℃）;4）按压力容
器安全技术监察规程：第一、二、三类容器。 我国压力容器安全技术监察规程把容器分为三类： 第一类压力容器为低压容器(下述②,③条规定者除外)第二类压力容器为下列情况之一为第二类压力容器：
i：中压容器(下述第三条规定者除外)；
ii: 易燃介质或毒性程度为中度危害介质的低压反应容器和储存容器 iii：毒性程度为极度和高度危害介质的低压容器； iv：低压管壳式余热锅炉 V: 搪玻璃压力容器
第三类压力容器为：下列情况之一为三类容器 i：毒性程度为极度和高度危害介质的中压容器和PV大于0.2MPa·m3 的低压容器；
ii: 易燃或毒性程度为中度危害介质且PV大于0.5MPa·m3的中压反应容器和PV大于等于10MPa·m3的中压储存容器
iii：高压、中压管壳式余热锅炉 iv：高压容器
2. 零部件标准化基本参数：公称压力——PN表示，单位MPa容器及管道的操作压力经标准化以后的压力和公称直径——DN表示，单位mm 用钢板卷制成的筒体，DN为内径 用无缝钢管制作的筒体，DN为外径
3. 压力容器常见材料：碳素钢、压力容器专用钢 4. 回转体几何特性:轴对称、中见面、母线、经线、法线、纬线、第第一曲率半径、第二曲率半径。 5.回转壳体薄膜应力理论及适用条件 ??m??P?? ??R1R2? ?PR2 ??m??2? ?6. 典型回转壳体应力
圆筒壁： PRPD ?????2?
PD?? ???m4?2
PDPD球形壁： ????m?4?4?
7.筒体强度计算
??PDi2??计算壁厚：
? ???C设计壁厚：
相关参数：C ,C2,?n,?min,?e,?18.设计参数 工作压力：是指正常操作情况下容器顶部可能出现的最高压力，用pw表示。 设计压力：以相应设计温度下的最大工作压力为依据，加上一定的裕量而确定。
计算压力：在相应的设计温度下，用以确定容器元件厚度的压力称为计算压力，用pc表示 （受液压，装有安全阀时设计压力的取值） ?????许用应力
焊接接头系数 n厚度附加量 C?C1?C29.压力试验及强度校核
目的：1、超压下的密封性 2、超压下的焊缝3、试验强度
???
PT?1.25P液压压强： ???t?取大 PT?P?0.1???
PT?1.15P气压压强： ???t?取大
PT?P?0.1
液压试验注意事项：1）一般采用洁净水进行试验。2）采用石油蒸馏产品进行试验时。试验温度应低于石油产品的闪点或沸点。3）试验温度应低于液体的沸点温度，对新钢种的试验温度应高于材料无塑性转变温度。4）碳素钢、16MnR和正火的15MnVR钢制容器液压试验时，液体温度不得低于5度，其他低合金钢制容器液压试验时，液体温度不得低于15度。5）液压试验完毕后，应将液体排尽并用压缩空气将内部吹干。 压力试验前的应力校核 效验：? PT?P?需效验强度液压试验时需满足的强度要求：
P?D??e?
?T?Ti?0.9?s 2?e?气压试验时需满足的强度要求：
P?D??e?
?T?Ti?0.8?s 2?e??s不除以安全系数 n，是因为不是疲劳操这里 作。
d2?t??P10.内压封头设计
PDi?mm?半球型封头：?? t??4???P
Dia 标准的椭圆形封头：m???22hib
PDi?? 2???t??0.5P?mm?
PDi?mm?圆筒壁厚：?? t2?????P
11.法兰密封原理：紧固螺栓压紧垫片实现密封，分为预紧工况和操作工况两阶段
12.法兰密封面形式有哪些？适用场合
1）凸面（用于内压较低且介质无毒的容器），2）凹凸面（用于压力较高的场合）3）榫槽面（用于易燃、易爆、有毒的介质以及较高压力的场合），4）全平面（用于压力较小的场合），5）环连接面（用于带颈对焊法兰遇整体法兰上）。
13.容器法兰类型：整体法兰（平焊法兰、对焊法兰）、松式法兰、任意式法兰。 14. 容器法兰的选型（例题2-1）
例题：为一台精馏塔配一对连接塔身与封头的法兰，塔内径是1000mm，操作温度为280℃，设计压力是0.2MPa。材料为Q235A
解：根据操作温度，设计压力和所用材料，查表2-15，得出公称压力应为0.6MPa，
操作压力不大，直径不大，由表2-14可采用甲型平焊法兰、平面密封面、石棉橡胶板垫片 法兰尺寸可从p287(JB4701-92)查得
15哪些圆筒型容器的厚度是按最小厚度计算确定的，哪些需要计算后确定？（P134）
DN300—4000mm的计算厚度均小于材料的最小厚度，因此对中小容器来说，容器的设计厚度与设计压力无关，仅受最小厚度的控制（p134表2-26） UPVC:硬聚氯乙烯管 PE-X:交联聚乙烯管
ABS:丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物 CPVC:氯化聚氯乙烯管 PA:尼龙管
GRP:玻璃纤维增强树脂塑料管 RPM:玻璃钢夹砂管
传动比：是指机构中主动件的转速n1 与从动件转速 n2 的比值，并以 i 表示，
i=n1/n2
在机械传动中，摩擦损失是不可避免的，因此，传动的输出功率P2永远小于输入功率P1。机械传动的效率，用h表示。
h= P2/ P1×100% 带传动带的特点：
1、由于带具有弹性与挠性，故可缓和冲击与振动，运转平稳，噪音小。
2、可用于两轴中心距较大的传动。
3、由于它是靠摩擦力来传递运动的，当机器过载时,带在带轮上打滑，故能防止机器其它零件的破坏。
4、结构简单，便于维修。
5、带传动在正常工作时有滑动现象，它不能保证准确的传动比。另外，由于带摩擦起电，不宜用在有爆炸危险的地方，这在化工厂中有爆炸危险的车间应特别注意。
6、带传动的效率较低（与齿轮传动比较），约为87%～98%
对压力容器用钢的综合要求是足够的强度、良好的塑性、优良的韧性、以及良好的可焊性。
球形容器的第一曲率半径为球半径R，第二曲率半径为球半径R。 圆柱形容器的第一曲率半径为无穷大，第二曲率半径为圆柱体半径R。 圆锥形容器的第一曲率半径为无穷大，第二曲率半径为R2=r/ cos? 20．无力矩理论使用的条件是什么？
(1) 壳体的厚度、曲率没有突变，构成同一壳体的材料物理性能相同(如E, m 等)，对于集中载荷区域附近无力矩理论不能适用。
(2) 壳体边界处不能有垂直于壳面法向力和力矩的作用。
(3) 壳体边界处只可有沿经线切线方向的约束，边界处转角与扰度不应受到约束。 42．请分别指出下列公式的用途： pDi是圆筒形容器壁厚计算公式 ??t
2?????p
pDi ??是球形容器壁厚计算公式 t4?????p K?pDi是椭圆形封头壁厚计算公??t2?????0.5p式
K?p ??DC是平板封头壁厚计算公式 t????
计算厚度：按各章公式计算得到的厚度，不包括厚度附加量。
设计厚度：计算厚度与腐蚀裕量之和。
名义厚度：设计厚度加上钢材厚度负偏差后，向上圆整至钢材标准规格的厚度，即图样上标注的厚度。
有效厚度：名义厚度减去厚度附加量。 1.16MnR的含碳量为多少？（ C ） A、16% B、1.6% C、0.16%
2设计应力为0.6MPa，设计温度为300oC，厚度为12mm的容器，下列钢材选用哪个正确？ （ B ）
A、Q235A?F B、Q235-A C、Q255-A
3.空气贮罐，操作压力为0.6MPa，操作温度为常温，若设计厚度超过10毫米，则下列碳素钢材中不能够使用的为：（ A ）
(A) Q235AF(A3F)； (B) Q235B； (C) Q235C； (D) 20R。
4.PV?0.2MPa·m3 的毒性为高度或极度危害介质低压容器应定为几类容器？ （ C ） （A）Ⅰ类；（B）Ⅱ类；（C）Ⅲ类； （D）其他。
5.毒性为高度或极度危害介质PV≥0.2MPa?m3的低压容器应定为几类容器
C A、I类 B、II类 C、III类
6受均匀内压作用的球形容器，经向薄膜应力??和周向薄膜应力??的关系为（ C ） （A）?? < ??； （B）?? > ??； （C）??＝??＝pR/2t （D）??＝??＝pR/t
7.受均匀内压作用的圆柱形容器，经向薄膜应力??和周向薄膜应力??的关系为 （ B ） （A）??=2??＝pR/2t； （B）??=2??＝pR/t； （C）??＝2??=pR/t； （D）??＝2??＝pR/2t 8.均匀内压作用椭圆形封头的顶点处，经向薄膜应力??和周向薄膜应力??的关系为 ( A ) （A）??＝??；（B）?? < ??； （C）?? > ??；（D）?? > 1/2??
9.按照我国压力容器标准，最小壁厚，对于碳钢和低合金钢容器不小于3mm，对高合金钢容器不小于2mm
10.压力容器的设计压力通常取最高工作压力的1.05-1.10倍。
11.容器的壁厚附加量包括：钢板负偏差C1、腐蚀裕量C2和成型加工工程中的壁厚减薄量
12.液压试验的压力为设计压力的： （ D ） (A)1.05倍；(B)1.10倍；(C)1.15倍；(D)1.25倍
13.气压试验的压力为设计压力的： （ C ） (A)1.05倍；(B)1.10倍；(C)1.15倍；(D)1.25倍
14.液压试验时的应力不得超过该试验温度下材料屈服强度的90%；气压试验，不得超过屈服强度的80%。
15.碳素钢制容器，液压试验时液体温度不得低于
（B ） (A) 0oC；(B) 5 oC； (C) 10 oC；(D) 15 oC
16.低合金钢容器，液压试验时液体温度不得低于
( D ) (A) 0 oC；(B) 5 oC； (C) 10 oC；(D) 15 oC
17.液压试验用水应控制氯离子≤ 25×10-6
设计某液体搅拌釜的V形带传动 。选用Y型异步(7)带根数Z 电动机，其额定功率P=2.86kW，转速
n1=1430r/min，搅拌轴转速n2=360r/min，三班制由式（4－13）
工作。 解：（1）计算功率Pc 由n1=1430r/min，d1=75mm,查表4－8，用内插 由表4－5查得KA＝1.0，故 法得： P0=0.68kW Pc=KAP=1.0×2.86=2.86kW
（2）选取Ｖ形胶带型号 由式（4－14） 根据 Pc＝2.86kW,n1=1430r/min 由图4－7 确定选用A型。 传动比 i=d2/d1=315/75=4.2 （3）确定小带轮节圆直径d1及大带轮 节圆直径d2 查表4－11得KB＝1.03×10-3 ； 由表3－3 取d1＝75mm，由式（3－12） 由i=4.2,查表4－12得Ki=1.14，故 d2＝ d1n1/n2=75×1430/360=298mm
由表3－5 取d2=315mm。 （4）验算带速v 由a1=145° 查表4－9得Ka≈ 0.91；查表4 －10得Ki=0.96,则
?n1d13.14?75?1430 v???5.61m/s2.8660?100060?1000 z? ?3.8(0.68?0.181)?0.91?0.96
满足5m/s≤v≤25m/s(30m/s),带速合适。 (5)带公称长度Lp和中心距a0 取Z=4根。 初步选中心距a0＝350mm，符合 内压圆筒的设计：设计压力p=1.9Mpa，设计温度
t=330°筒体内径Di=800mm,腐蚀裕量C2=1.5mm,
由式（4－10）得带长： 2?(d?d)21 Lp0?2a0?(d1?d2)? 24?a0
?(315?75) ?2?350?(75?315)?24?350
?1312mm由表4－4选用普通Ｖ形带公称长度 Lp＝1400mm，
再由式（3－15）计算实际中心距，得： Lp?Lp01400?1312a?a0??350??394mm 22(6)小带轮包角a1 由式（3－16）得
d-d1 a1?180??2?57.3??145??120?a合适。
筒体材料16MnR,焊缝系数??1.0，许用应力
?[t]?138.M6Pa，钢板负偏差C1=0.8mm,计算筒
体厚度
??pDi2[?]??pt?1.9?8002?138.6?1.0?1.91?.57m.0m 2?5.52mm
?d???C2?5.5?2?n??d?C1?7.02?0.8?7.82mm
取名义厚度?n=8mm
检查?n=8mm，?[t]没有变化，故取名义厚度
?n=8mm合适。
环境工程设备
