化工機械設備試題題庫

1. 化工設備機械基礎的一道題： 一化工容器筒體公稱直徑為1200mm，圖示壁厚12mm,設計壓力2.5Mpa，已知[δ]t

樓上說的不對，因為一般要做水壓試驗，所以需要按水壓試驗的壓力來校回核。看許用應力材答料應該為Q345R，100% 探傷焊縫系數取1

P（試驗）=1.25×p×[δ]/[δ]t=1.25×2.5×189/156=3.79

再按公式校核（3.79×1200）÷(2×189×1.0-2.5)=12.11

還需加上負偏差0.3和腐蝕裕量（單面輕微腐蝕）

所以強度不合格！！！

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《化工設備機械基礎》習題解答
第一章 化工設備材料及其選擇
一. 名詞解釋
A組：
1.蠕變：在高溫時，在一定的應力下，應變隨時間而增加的現象。或者金屬在高溫和應力的作用下逐漸產生塑性變形的現象。
2.延伸率：試件受拉力拉斷後，總伸長的長度與原始長度之比的百分率。
3.彈性模數(E)：材料在彈性范圍內，應力和應變成正比，即σ=Eε,比例系數E為彈性模數。
4.硬度：金屬材料表面上不大的體積內抵抗其他更硬物體壓入表面發生變形或破裂的能力。
5.沖擊功與沖擊韌性：沖擊功是沖擊負荷使試樣破斷所做的功。沖擊韌性是材料在外加動載荷突然襲擊時的一種及時和迅速塑性變形的能力。
6.泊桑比（μ）：拉伸試驗中試件單位橫向收縮與單位縱向伸長之比。對於鋼材，μ=0.3 。
7.耐腐蝕性：金屬和合金對周圍介質侵蝕（發生化學和電化學作用引起的破壞）的抵抗能力。
8.抗氧化性：金屬和合金抵抗被氧化的能力。
9.屈服點：金屬材料發生屈服現象的應力，即開始出現塑性變形的應力。它代表材料抵抗產生塑性變形的能力。
10.抗拉強度：金屬材料在受力過程中，從開始載入到發生斷裂所能達到的最大應力值。
B組：
1.鎮靜鋼： 鎮靜鋼在用冶煉時用強脫氧劑 Si, Al等完全脫氧脫氧，是脫氧完全的鋼。把FeO中的氧還原出來，生成SiO2和Al2O3。鋼錠膜上大下小，澆注後鋼液從底部向上，向中心順序地凝固。鋼錠上部形成集中縮孔，內部緊密堅實。
2.沸騰鋼：沸騰鋼在冶煉時用弱脫氧劑Mn脫氧，是脫氧不完全的鋼。其錠模上小下大，澆注後鋼液在錠模中發生自脫氧反應，放出大量CO 氣體，造成沸騰現象。沸騰鋼錠中沒有縮孔，凝固收縮後氣體分散為很多形狀不同的氣泡，布滿全錠之中，因而內部結構疏鬆。
3.半鎮靜鋼：介於鎮靜鋼和沸騰鋼之間，錠模也是上小下大，鋼錠內部結構下半部像沸騰鋼，上半部像鎮靜鋼。
4.低碳鋼：含碳量低於0.25%的碳素鋼。
5.低合金鋼：一般合金元素總含量小於5%的合金鋼。
6.碳素鋼：這種鋼的合金元素含量低，而且這些合金元素不是為了改善鋼材性能人為加入的。
7.鑄鐵：含碳量大於2%的鐵碳合金。
8.鐵素體：碳溶解在α-Fe中所形成的固溶體叫鐵素體。
9.奧氏體：碳溶解在γ-Fe中所形成的固溶體叫奧氏體。
10.馬氏體：鋼和鐵從高溫奧氏體狀態急冷下來，得到一種碳原子在α鐵中過飽和的固溶體。
C.
1.熱處理：鋼鐵在固態下通過加熱,保溫和不同的冷卻方式，以改變其組織、滿足所需要的物理,化學與機械性能，這樣的加工工藝稱為熱處理。
2.正火：將加熱到臨界點以上的一定溫度，保溫一段時間後的工件從爐中取出置於空氣中冷卻下來，冷卻速度比退火快，因而晶粒細化。
3.退火：把工件加熱到臨界點以上的一定溫度，保溫一段時間，然後隨爐一起冷卻下來，得到接近平衡狀態組織的熱處理方法。
4.淬火：將鋼加熱至淬火溫度（臨界點以30～50oC）並保溫一定時間，然後再淬火劑中冷卻以得到馬氏體組織的一種熱處理工藝。淬火可以增加工件的硬度、強度和耐磨性。
5.回火：在零件淬火後再進行一次較低溫度的加熱與冷卻處理工藝。回火可以降低和消除工件淬火後的內應力，使組織趨於穩定，並獲得技術上所要求的性能。
6.調質：淬火加高溫回火的操作。要求零件的強度、韌性、塑性等機械性能都較好時，一般採用調質處理。
7.普通碳素鋼：這種鋼含硫,磷等有害雜質較多，要求S≤0.055%，P≤0.045%。普通碳素結構鋼的牌號由代表鋼材屈服點的字母、屈服點數值、材料質量等級符號、脫氧方法符號等四個部分按順序組成，例如： Q235—A•F。
8.優質碳素鋼：含硫,磷等較少（含硫S、磷P均≤0.04%），非金屬雜質少，組織均勻，表面質量較好。
9.不銹鋼和不銹耐酸鋼：不銹鋼是耐大氣腐蝕的鋼；耐酸鋼是能抵抗強烈腐蝕性介質的鋼。不銹耐酸鋼是不銹鋼和耐酸鋼的總稱。
10.鍋爐鋼：有鍋爐鋼管和鍋爐鋼板。鍋爐鋼管主要用作鍋爐及某些換熱設備的受熱面和蒸汽管路，鍋爐鋼板則常用於鍋爐和其他壓力容器的承壓殼體。由於鍋爐鋼常處於中溫高壓狀態，而且還受沖擊、疲勞、水和蒸汽的腐蝕作用，以及各種冷熱加工，因此，對其性能要求也較高。
D.
1.容器鋼：化工生產所用容器與設備的操作條件較復雜，製造技術要求比較嚴格，對壓力容器用鋼板有比較嚴格的要求。
2.耐熱鋼：能耐高溫的鋼，抗氧化性能強且強度大。
3.低溫用鋼：由於普通碳鋼在低溫下（-20℃以下）會變脆，沖擊韌性會顯著下降。因此用作低溫場合的鋼要求具有良好的韌性（包括低溫韌性），良好的加工工藝性和可焊性的鋼。
4.腐蝕速度：評定金屬的腐蝕有兩種方法。
（1） 根據重量評定金屬的腐蝕的速度。它是通過實驗的方法測出金屬試件在單位表面積、單位時間腐蝕引起的重量變化。即：
（g/m2•h）
K：腐蝕速度，g/cm2•h；
p0：腐蝕前試件的重量，g；
p1：腐蝕後試件的重量，g；
F： 試件與腐蝕介質接觸的面積，m2；
t ： 腐蝕作用的時間， h；
（2） 根據金屬的腐蝕深度評定金屬的腐蝕速度。根據重量變化表示腐蝕速度時，沒有考慮金屬的相對密度，因此當重量損失相同時，相對密度不同的金屬其截面的尺寸的減少則不同。為了表示腐蝕前後尺寸的變化，常用金屬厚度減少量，即腐蝕深度來表示腐蝕速度。即：
（mm/a）
式中：Ka：用每年金屬厚度的減少量表示的腐蝕速度，mm/a；
ρ：金屬的相對密度，g/cm3。
5.化學腐蝕：金屬遇到乾燥的氣體和非電解質溶液發生
化學作用引起的腐蝕。化學腐蝕在金屬表面上，腐蝕過程沒有電流產生。
6.電化學腐蝕：金屬與電解質溶液間產生電化學作用而引起的破壞，其特點是在腐蝕過程中有電流產生。
7.氫腐蝕：氫氣在高溫高壓下對普通碳鋼及低合金鋼產生腐蝕，使材料的機械強度和塑性顯著下降，甚至破壞的現象。
8.晶間腐蝕：一種局部的,選擇性的破壞。
9.應力腐蝕：金屬在腐蝕性介質和拉應力的共同作用下產生的一種破壞形式。
10.陰極保護：把盛有電解質的金屬設備和直流電源負極相連，電源正極和一輔助陽極相連。當電路接通後，電源便給金屬設備以陰極電流，使金屬的電極電位向負向移動，當電位降至陽極起始電位時，金屬設備的腐蝕即停止。
二. 指出下列鋼材的種類、含碳量及合金元素含量
A組
牌號 種類 含碳量% 合金元素含量（%） 符號意義
Q235-A•F 普通碳素甲類鋼 — — F：沸騰鋼
Q:鋼材屈服點
Q235-A 普通碳素甲類鋼 — — A:甲類鋼
20g 優質碳素結構鋼 0.2% — g:鍋爐鋼
16Mn R 普通低合金鋼 0.16% <1.5% R:容器鋼
20MnMo 普通低合金鋼 0.2% MnMo<1.5% —
16MnDR 普通低合金鋼 0.16% Mn:<1.5% D:低溫鋼
14Cr1Mo 普通低合金鋼 0.14% Cr:0.9-1.3%;Mo:<1.5% —
0Cr13 鉻不銹鋼 <0.08% Cr:13% —
1Cr18Ni9Ti 奧氏體不銹鋼 0.1% Cr:18%;Ni:9%;Ti:<1.5% —
00Cr19Ni10 奧氏體不銹鋼 <0.03% Cr:19%;Ni:10% —
B組：
鋼號 種類 含碳量% 合金元素含量（%） 符號意義
Q235-B 普通碳素乙類鋼 — — F：沸騰鋼
Q:鋼材屈服點
Q235-AR 普通碳素甲類容器鋼 — — R:容器鋼
16Mng 普通低合金鋼 0.16% Mn:<1.5% g:鍋爐鋼
18Nbb 普通低合金鋼 0.18% Nb:<1.5% b:半鎮靜鋼
18MnMoNbR 普通低合金鋼 0.18% Mn.Mo.Nb:<1.5% —
09MnNiDR 普通低合金鋼 0.09% Mn.Ni:<1.5% R:容器鋼
06MnNb 普通低合金鋼 0.06% Mn.Nb:<1.5% —
2Cr13 鉻不銹鋼 0.2% Cr:13% —
12Cr2Mo1 普通低合金鋼 0.12% Cr:1.5～2.49%;
Mo:0.9～1.3% —
0Cr18Ni12Mo2Ti 奧氏體不銹鋼 <0.08% Cr:18%;Ni:12%;
Mo:1.5～2.49%;
Ti:<1.5% —
C組：
鋼號 種類 含碳量% 合金元素含量（%） 符號意義
Q235-C 普通碳素特類鋼 — — Q:鋼材屈服點
15MnNbR 普通低合金容器鋼 0.15% Mn.Nb:<1.5% R:容器鋼
06AlCu 普通低合金鋼 0.06% Al.Cu:<1.5% —
Cr22Ni14N 奧氏體鋼 0.10% Cr:22%;Ni:14%;N:<1.5% —
Cr25Ni20 奧氏體鋼 0.10% Cr:25%;Ni:20% —
0Cr17Ti 奧氏體不銹鋼 <0.08% Cr:17%;Ti:<1.5% —
40Mn2A 普通低合金鋼 0.40% Mn:1.5～2.49% A:高級優質鋼
15g 優質碳素結構鋼 0.15% － g:鍋爐鋼
20R 優質碳素結構鋼 0.20% － R:容器鋼

三、選擇材料
設備 介質 設計溫度/℃ 設計壓力/MPa 供選材料 應選材料
氨合成塔外筒 氮、氫、少量氨 ≤200 15 0Cr18Ni9Ti，20，Q235-A•F ，18MnMoNbR，15MnVR, 13MnNiMoNbR 18MnMoNbR
或13MnNiMoNbR
氯化氫吸收塔 氯化氫氣體，鹽酸，水 80~120 0.2 Q235-A•R ，1Cr18Ni9Ti，銅，鋁，硬聚氯乙烯塑料，酚醛樹脂漆浸漬的不透性石墨 Q235-A•R+銅襯里
溶解乙炔氣瓶蒸壓釜 水蒸汽 ≤200 15 Q235-A，0Cr19Ni10，20，16MnR，18MnMoNbR，07MnCrMoVR 18MnMoNbR
高溫高壓廢熱鍋爐的高溫氣側殼體內襯 轉化氣（H2,CO2,N2,CO,H2O,CH4,Ar） 890~
1000 3.14 18MnMoNbR，0Cr13，Q235-A•R，Cr25Ni20，0Cr18Ni9Ti，Cr22Ni14N Cr25Ni20

四、判斷題
1．對於均勻腐蝕、氫腐蝕和晶間腐蝕，採取增加腐蝕裕量的方法，都能有效地解決設備在使用壽命內的腐蝕問題。（╳）
2．材料的屈強比（σs/σb）越高，越有利於充分發揮材料的潛力，因此，應極力追求高的屈強比。（╳）
3．材料的沖擊韌度αk高，則其塑性指標δ5也高；反之，當材料的δ5高，則αk也一定高。（╳）
4．只要設備的使用溫度在0～350℃范圍內，設計壓力≤1.6MPa，且容器厚度≤20mm，不論處理何種介質，均可採用Q235-B鋼板製造。（╳）
5．彈性模量E和泊桑比μ是材料的重要力學性能，一般鋼材的E和μ都不隨溫度的變化而變化，所以都可以取為定值。（╳）
6．蠕變強度表示材料在高溫下抵抗產生緩慢塑性變形的能力；持久強度表示材料在高溫下抵抗斷裂的能力；而沖擊韌性則表示材料在外載入荷突然襲擊時及時和迅速塑性變形的能力。（√）

五、填空題
1．對於鐵碳合金，其屈服點隨著溫度的升高而（降低），彈性模量E隨著溫度的升高而（降低）。
2．δ、ψ是金屬材料的（塑性）指標；σb、σs是金屬材料的（強度）指標；Ak是金屬材料的（沖擊韌性）指標。
3．對鋼材，其泊桑比μ＝（0.3）。
4．氫腐蝕屬於化學腐蝕與電化學腐蝕中的（化學）腐蝕，而晶間腐蝕與應力腐蝕屬於（電化學）腐蝕。
5．奧氏體不銹鋼發生晶間腐蝕的溫度范圍是（450）～（850）℃，防止晶間腐蝕的方法一是減少奧氏體不銹鋼中的含（碳）量，二是在奧氏體不銹鋼中加入（Ti）和（Nb）元素。
6．應力腐蝕只有在（拉）應力狀態下才能發生，在（壓應力）和（剪切）應力狀態下則不會發生應力腐蝕。

5. 化工設備機械基礎題目急急急！

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