水工艺设备基础
第一章 水工艺设备常用材料
1、水工艺设备常用的金属材料：主要有碳钢、铸铁、合金钢、不锈钢以及部分有色金属材料等。
2、金属材料的基本分类： 3、钢的分类：
按化学成分分类：主要分为碳钢和低合金钢
按质量分类：按照钢中硫和磷的含量可分为普通钢、优质钢和高级优质钢。 普通钢 S≤0.055％；P≤0.045％； 优质钢 S、P均应≤0.040％； 高级优质钢 S≤0.030％；P≤0.035％
按用途分类：主要可分为结构钢、工具钢和特殊性能钢。 4、普通碳素结构钢：这类钢主要保证机械性能，故其牌号用Q+数字表示。若牌号后面标注A、B、C、D，则表示钢材质量等级不同，其中A级最低，D级最高。若在牌号后标注字母“F”则为沸腾钢（脱氧不完全的钢），未加标注的为镇静钢。例如：Q235-A·F表示屈服强度为235MPa的A级沸腾钢。这类钢按其屈服强度的大小有Q195、Q215、Q255、Q275等牌号。
5、合金结构钢：这类钢的编号是利用“两位数字+元素符号+数字”来表示。前面的两位数字代表钢中平均含碳量的万分之几，元素符号表示钢中所含的合金元素。元素后面的数字表示该元素的平均含量的百分之几。如果低于1.5％，则不标含量。如果大于1.5％、2.5％、3.5％....，则相应的以2、3、4....表示。例如 12CrNi3钢，其平均含碳量为0.12％，平均含铬量小于1.5％，平均含镍量为3％。若为高级优质合金结构钢，则在钢号的最后加“A”字，例如20Cr12Ni14WA。
6、金属材料的化学成分（C、P、S）硫、磷元素多了会有哪些不好？ S含量必须严格控制，硫不溶于铁，以FeS形式存在，与Fe形成低熔点的共晶体，使钢材在热加工时容易开裂，产生“热脆”现象。硫含量高还使材料的断裂韧性降低。
P磷能全部溶于铁素体中，虽能使钢的强度和硬度增加，但同时会导致塑型和冲击韧性的显著降低，特别是在低温时使钢材显著变脆，产生“冷脆”现象。 Si可以提高钢的强度硬度弹性，降低塑性和韧性，提高钢的耐蚀性和耐热性。
7、金属材料的物理性能：密度、熔点、热膨胀系数、导热性、导电性以及弹性模量等。
8、金属材料的机械性能：主要指材料的弹性、塑性、强度和韧性。 9、什么是黑色金属、有色金属？
工业上钢铁称为黑色金属，除钢铁以外的金属称为有色金属。有色金属及其合金具有良好的耐腐蚀性和耐低温性能。在水处理工程、化工机械与设备制造中应用较多的有色金属，主要有铜、铝、钛、铅、镍及其合金。 10、无机非金属材料包括哪些？
如天然岩石、铸石、陶瓷、搪瓷、玻璃、水泥等。在水工艺设备中应用较多的主要有传统陶瓷、玻璃、玻璃陶瓷、特种陶瓷、金属陶瓷和搪瓷。
陶瓷性能：不可燃烧性、高耐热性、高化学稳定性、不老化性、高度硬度和良好的抗压能力，脆性很高，对温度剧变的抵抗力很低，抗拉抗弯性能差。
11、蠕变：高聚物在室温下承受力的长期作用时，发生的不可恢复的塑性变形称为蠕变。
疲劳强度：零件或构件在工作过程中受到
12、滞后与内耗：高聚物承受周期性荷载的时，出现应变落后于应力，既造成应变的滞后。 由于应变对应力的滞后，在重复加载时，就会出现上一次的变形还未来得及回复，或分子链的构象未跟上改变，又施加上了下一次荷载，于是造成了分子间的内摩擦，产生所谓内耗，而那部分未来得及释放、由变形所产生的弹性储能转变为热能。内耗的存在会导致高聚物温度的升高，加速其老化：但内耗能吸收振动波，有利于改善高聚物的减震性能。
13、什么是复合材料？
复合材料就是由两种或更多种的物理和化学本质不同的物质，人工制成的一种多相固体材料。
14、复合材料的分类：总得分为结构复合材料和功能复合材料两大类。 15、复合材料的性能特点：（1）比强度和比刚度高（2）抗疲劳性能好（3）减振能力强（4）高温性能好（5）断裂安全性高
第二章 材料设备的腐蚀、防护与保温
金属的化学腐蚀
A、 金属氧化及其氧化膜
B、 钢铁的气体腐蚀（高温氧化、脱碳、氢蚀、铸铁的肿胀）
1、常见的化学腐蚀类型：干燥气体介质的腐蚀（氧化、硫化、卤化、氢蚀等）、液体介质的腐蚀（非电解质溶液的腐蚀、液态金属的腐蚀、低熔点氧化物的腐蚀等）等。
2、钝化：钝化能千百倍地提高金属的耐蚀性。钝化就是金属与介质作用后，失去其化学活性，变得更为稳定的现象。钝化产生的原因较为复杂，目前较为普遍接受的是成膜理论和吸附理论。
成膜理论：当金属溶解时，可在金属表面生成一层致密的、覆盖性良好的固体产物，将金属和溶液机械地隔离开来，降低金属溶解速度，使金属钝化。
吸附理论：在金属表面或部分表面上形成氧或含氧离子的吸附层，这种吸附层改变了金属/液体的表面的结构，使金属反应活化能显著升高，与腐蚀介质的反应速度将显著减小。
3、什么是氢去极化腐蚀和氧去极化腐蚀？
以氢离子还原反应为阴极过程的腐蚀称为氢去极化腐蚀，简称析氢腐蚀。 在中性和碱性溶液中，由于氢离子的浓度较低，析氢反应的电位较负，金属腐蚀过程的阴极反应不是析氢反应，而是溶液中的氧的还原反应，此时腐蚀去极化剂是氧分子。这类腐蚀称为氧去极化腐蚀，简称吸氧腐蚀。
4、全面腐蚀：特征是腐蚀分布在整个金属表面，结果使金属构件截面尺寸减小，直至完全破坏。水工艺设备发生的腐蚀多属于这种情况。
5、局部腐蚀：如果腐蚀集中在金属表面局部区域，而其他大部分表面几乎不腐蚀，称为局部腐蚀。
应力作用下的腐蚀：应力腐蚀开裂、腐蚀疲劳和磨损腐蚀
6、微生物腐蚀的原理、表现及抑制措施： 原理：微生物腐蚀并非微生物本身对金属具有侵蚀作用，而是他们生命活动的结果直接或间接地对金属腐蚀过程产生影响。
表现：a、代谢产物具有腐蚀作用。如产生硫酸、有机酸等；b、改变环境介质条件。如改变溶液PH值、溶解氧浓度、盐浓度等；c、影响电极极化过程；d、破坏非金属保护覆盖层或缓冲剂的稳定性。
抑制措施：a、使用杀菌剂或抑菌剂；b、改变环境条件 提高介质的PH或温度、改善通气条件、减少有机物营养源等；c、覆盖防护层；d、阴极保护 阴极保护使构件表面附近形成碱性环境，抑制细菌活动。
7、设备的电化学保护：按照原理不同，可分为阴极保护和阳极保护。 8、怎样实现阴极保护和阳极保护？ 阴极保护：1）外加电流的阴极保护 将被保护的金属设备与直流电源的负极相接，进行阴极极化。2）牺牲阳极的阴极保护 在被保护的金属设备上连接一个电位更负（相对于被保护的金属设备而言）的金属，使被保护金属设备发生阴极极化。
阳极保护：阳极保护适合于那些电位正移时，金属设备在所处的介质中有钝化行为的金属-介质体制。某些活性阴离子含量高的介质中不宜采用阳极保护，因为这些活性离子在高浓度下能局部地破坏钝化膜并造成孔蚀。
设备腐蚀防护技术原则：
1、 除正确选材外，具体还包括防蚀材料的选择，防蚀结构设计，防蚀强度设计以及满足防蚀要求的加工方法。
设备保温的目的：1、减少热损耗，节能，降低总费用 2、满足热水用户的使用要求3、保障一定的劳动卫生条件，保障人身安全 什么时候要设备保温：
1)当管道或设备外表面的温度≥50°C时; 2)要求介质温度保持稳定的管道和设备;
3)为防止管道、设备中的介质冻结或结晶时;
4)管道、设备内介质温度较高，需经常操作维护而又容易引起烫伤的部位; 5)寒冷地区敷设在地沟、吊顶、阁楼层以及室外架空的管道。 保温材料：要求热导系数越小越好
第三章 、水工艺设备理论基础
1、容器的结构：容器一般由筒体、封头、法兰、支座、进出管口及人孔、视镜等组成，它们统称为水工艺设备的通用零部件。
2、什么是薄壁容器、厚壁容器？（区分）
通常根据容器外径D0与内径Di的比值k来判断，K=D0/Di＜1.2或k=δ/Di＜0.1为薄壁容器；K=D0/Di≥1.2或k=δ/Di≥0.1为厚壁容器。水工艺中使用的容器一般为薄壁容器。 5、边缘应力
当薄壁壳体的几何形状、加载方式和边界条件没有连续性，此时壳体将在不连续的区域中引起显著的弯曲应力和弯曲变形，因而必须考虑弯矩对壳体的影响。
局部性：随着离开边缘处距离的增大，边缘应力则迅速衰减，且壳壁越
薄，衰减得越快。
自限性：边缘应力是由边缘部位的薄膜变形不连续而所引起的，一旦材料产生了局部的塑性变形，其间的相互约束就开始缓解，变形趋于协调，边缘应力也就降低。
6、机械传动的主要方式有哪些？ （1）齿轮传动 （2）链传动 7、齿轮传动的形式有哪些？
根据一对齿轮在啮合过程中，其传动比（i12??1/?2）是否恒定，可分为： 1）定传动比（即i12=常数）传动的齿轮机构 因为在这种齿轮机构中的齿轮都是圆形的，所以又称为圆形齿轮机构。 2）变传动比（即i12按一定的规律变化）传动的齿轮结构 因为在这种齿轮机构中的齿轮都是非圆形的，所以又称为非圆形齿轮机构。
根据两齿轮啮合传动时其相对运动是平面运动还是空间运动，又可将其分为平面齿轮机构和空间齿轮机构两类。
8、机械制造工艺有哪些加工方法？
主要方法有铸造、压力加工、焊接、切削加工和热处理。 9、压力加工、焊接的基本形式
金属压力加工的方式有轧制、拉丝、挤压、自由锻造、模型锻造、薄板冲压等。
焊接的方法很多，大体上可分为三类，即熔化焊、压力焊和钎焊。 热向流q：热量传递不能沿着等温面进行，热量传播需穿过等温面，单位时间单位面积上所传递的热量称为热流密度。等温面上某点以通过
第五章 1、法兰有那些形式？
法兰连接法兰、承插法兰、平焊环松套板式法兰，翻遍松套板式法兰、法兰盖 2、 管法兰及其密封面和密封垫片各有哪些形式?如何选用管法兰及其密封面和密封垫片?
答:管法兰的类型很多，常用的有以下七种:
板式平焊法兰:仅适用中低压容器(PN=1.0MPa),并不得用于有毒、易燃、易爆以及真空度要求较高的场所。
带颈平焊法兰:适用的压力范围较广
带颈对焊法兰:有很高的承载能力，适用于中高压场所。
承插法兰:在法兰和钢管之间仅有单面填角焊，只适用于DN=50mm的小口径管道上，且公称压力不得大于10MPa
平焊环松套板式法兰:适用的公称压力较低(PN=1.6MPa),适用于具有腐蚀性介质或有色金属管道系统。
翻边松套板式法兰:其密封面仅有突面-一种形式，其适用的公称压力和公称直径较平焊环松套法兰更小。 法兰盖:与法兰相匹配。
管法兰密封面形式:全平面、突面、榫槽面、凹凸面、环连接面 管法兰的密封垫片:
石棉橡胶板垫片:可以用于全平面法兰， 也可以用于突面、凹凸面和榫槽面法兰。其厚度一般为 2 3mm。
柔性石墨复合垫片:性能良好，是石棉橡胶垫片的代用品。
聚四氟乙烯包覆垫:压力一般不应大于4. 0MPa,温度不超过200 300C,且只适用于突面密封面。
金属缠绕垫:其型式与压力容器法兰用的完全相同。
金属齿形组合垫:适用于公称压力为6.3、16MPa的中高压管道，适用的密封面为突面和凹凸面。
金属环垫:适用于高温高压系统。 3、卧式容器和立式容器的支座分别有哪些形式?卧式容器为什么一般采用双支座?答:卧式容器的支座形式:鞍座、圈座、支撑式支座(支腿)三种 立式容器的支座形式:腿式支座、支撑式支座、耳式支座和裙式支座
理论.上说卧式支座容器的支座数越多，容器壁相对于两个支座产生的应力就越小，但由于各个支座地基下沉的不均匀性，基础水平度的误差，容器筒体的弯曲度，简体的圆度以及筒体各部分在受力挠曲时相对变性差异等实际上很难避免的因素，造成了支座反力分布不均，不仅体现不出多个支座的优越性，反而使容器的局部应力增大，顾卧式容器一般均采用双支座。
4、压力容器法兰及其密封面和密封垫片分别有哪些形式?如何正确选用压力容器法兰及其密封面和密封垫片?
答:标准压力容器法兰有甲型平焊法兰、乙型平焊法兰和长颈对焊法兰三种类型 甲型类焊法兰适用于公称直径较小、公称压力也较小的容器 乙型平焊法兰适用于公称直径较大且公称压力也较大的容器 长颈对焊法兰适用范围最大，可用于中、高压压力容器
法兰密封面的形式:平面型密封面使用于内压较低且介质无毒的容器 凹凸型密封面
榫槽型密封面一般使用于有毒或易燃、易爆介质的容器 容器法兰密封垫片:
1) 非金属软垫片可用于以上三种类型的法兰上，但不适用于榫槽型的密封面。 2)缠绕式垫片 只能用于乙型和长颈法兰 金属包垫片只能使用于乙型和长颈对焊法兰
6、管法兰的密封垫片：石棉橡胶板垫片、柔性石墨复合垫片、聚四氟乙烯包覆垫、金属缠绕垫、金属齿形组合垫、金属环 垫
7、卧式容器支座有哪些？主要有鞍座、圈座和支承式支座三种。
8、立式容器支座有哪些？通常有腿式支座、支承式支座、耳式支座和裙式支座。
9、安全泄放装置有哪些类型？
最常使用的安全泄放装置是安全阀和爆破片。
安全阀：主要由阀座、阀瓣和加载机构三部分组成。
安全阀的作用是保证压力容器安全运行而当容器超压时能自动泄放压力。 分类：（1）按加载方式的不同，有重锤杠杆式安全阀和弹簧式安全阀
（2）按阀瓣开启高度不同，弹簧式安全阀分为全启式和微启式 （3）按排放方式不同，安全阀分为全封闭式、半封闭式和敞开式 （4）按开启动力不同，安全阀可分为用工作介质的压力开启的直接作用式安全阀和借助于专门的驱动装置来开启的非直接作用式安全阀。
水工艺设备基础（终极） - 图文
