認(rèn)識化工設(shè)備

1、1,認(rèn)識化工設(shè)備,第一節(jié) 化工設(shè)備及應(yīng)用第二節(jié) 化工設(shè)備的特點第三節(jié) 化工設(shè)備的基本要求第四節(jié) 壓力容器結(jié)構(gòu)與分類第五節(jié) 壓力容器常用材料及其選擇第六節(jié) 壓力容器常用規(guī)范簡介,2,第一節(jié) 化工設(shè)備及應(yīng)用 石化企業(yè)的雄姿,,,3,第一節(jié) 化工設(shè)備及應(yīng)用 石化企業(yè)的雄姿,,,4,第一節(jié)化工設(shè)備及應(yīng)用 化工設(shè)備應(yīng)用廣泛,化工設(shè)備是化工工藝的基礎(chǔ), 是實現(xiàn)化工生產(chǎn)的重要工具,,,5,第二節(jié) 化工設(shè)備的特點,1.

2、功能原理多樣化 2. 外殼多為壓力容器 3. 化工—機械—電氣一體化 4. 設(shè)備結(jié)構(gòu)大型化,,,,,,6,化工設(shè)備: 是化工工藝的基礎(chǔ), 是實現(xiàn)化工生產(chǎn)的重要工具。,壓力容器： 承受一定壓力載荷，與外界形成一個封閉系統(tǒng)的外殼。壓力容器特點： 在高溫、高壓、高真空、低溫、強腐蝕條件下操作，工藝條件苛刻和惡劣，安全性要求極高。,7,壓力容器的安全,8,壓力容器的安全,9,第三節(jié) 化工設(shè)備的

3、基本要求,1.安全可靠性要求 化工設(shè)備必須具有足夠的強度和剛度，良好的韌性、耐腐蝕性和可靠的密封性。2.工藝條件要求 工藝性能要求通常包括：反應(yīng)設(shè)備的反應(yīng)速度、換熱設(shè)備的傳熱量、塔設(shè)備的傳質(zhì)效率、儲存設(shè)備的儲存量等。3.經(jīng)濟(jì)合理性要求 在滿足工藝要求和安全可靠運行的前提下，要盡量作到適用和經(jīng)濟(jì)合理。4.便于操作和維護(hù)5.環(huán)境保護(hù)要求,10,第四節(jié) 壓力容器結(jié)構(gòu)及分類,（1）P≥0.1MPa（

4、2）D≥0.15m（3）介質(zhì)為氣體、液化氣體或最高工作溫度高于等于標(biāo)準(zhǔn)沸點的液體,（一）、壓力容器結(jié)構(gòu),基本承壓部件1.筒體2.封頭3.密封裝置(法蘭、密封元件、堅固件）4.開孔(人/手孔)5.接管6.支座附件7.安全附件（安全閥、爆破片）8.測量與控制儀表,11,第四節(jié) 壓力容器結(jié)構(gòu)及分類,（一）壓力容器結(jié)構(gòu),12,（二）壓力容器分類,第四節(jié) 壓力容器結(jié)構(gòu)及分類,1、按設(shè)計壓力分類 低壓容器 0.1 MPa≤

5、p＜1.6 MPa。中壓容器 1.6 MPa≤p＜10.0 MPa。高壓容器 10.0 MPa≤p＜100 MPa。超高壓容器 p≥100 MPa。,13,第四節(jié) 壓力容器結(jié)構(gòu)及分類,（二）壓力容器分類,14,3、按工作溫度分類 低溫容器 設(shè)計溫度≤-20℃。常溫容器 設(shè)計溫度≤-20～200℃ 。中溫容器 設(shè)計溫度≤200～450℃ 。高溫容器 設(shè)計溫度＞450℃,第四節(jié) 壓力容器結(jié)構(gòu)及分類,（二）壓力容器分類,15

6、,4、按壁厚分類 薄壁容器 K=D0/Di≤1.2厚壁容器 K=D0/Di ＞1.2,第四節(jié) 壓力容器結(jié)構(gòu)及分類,（二）壓力容器分類,16,5、按《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》分類,第四節(jié) 壓力容器結(jié)構(gòu)及分類,（二）壓力容器分類,17,5、按《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》分類,第四節(jié) 壓力容器結(jié)構(gòu)及分類,（二）壓力容器分類,18,小結(jié),1.化工設(shè)備:是化工工藝的基礎(chǔ), 是實現(xiàn)化工生產(chǎn)的重要工具.2.壓力容器：承受一定壓力載荷，與

7、外界形成一個封閉系統(tǒng)的外殼。3.壓力容器特點：在高溫、高壓、高真空、低溫、強腐蝕條件下操作, 工藝條件苛刻和惡劣，安全性要求極高。4.化工設(shè)備的基本要求: 五條5.壓力容器結(jié)構(gòu):基本承壓部件 六部分6.壓力容器分類,19,一、課后思考題,（一）設(shè)備是工藝的基礎(chǔ),（二）材料是設(shè)備的基礎(chǔ),?（三）材料有那些性能,?（四）常用鋼分幾類,二、課后作業(yè)P20 1-1,1-2,20,復(fù)習(xí),一、壓力容器的結(jié)構(gòu),21,22,二

8、、壓力容器分類,1.按壓力等級分類,低壓容器（L） 0.1MPa ≤ P<1.6MPa中壓容器（M） 1.6MPa ≤ P<10.0MPa高壓容器（H） 10.0MPa ≤ P<100MPa 超高壓容器（U） P≥100MPa,3.按《容規(guī)》分類 《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》，綜合考慮了設(shè)計壓力、幾何容積、材料強度、應(yīng)用場合和介質(zhì)危害程度等影響因素。,23,課堂作業(yè)：判斷題,

9、判斷下列容器屬一、二、三類容器的哪一類？1）φ2000mmx5000mm的液氨儲罐；2）p為4MPa的劇毒介質(zhì)容器；3）p為10MPa，V為800L的乙烯儲罐。,24,一、課程引入,二、課程任務(wù),（一）設(shè)備是工藝的基礎(chǔ),（二）材料是設(shè)備的基礎(chǔ),（一）壓力容器選材,（二）壓力容器常用規(guī)范,25,第五節(jié) 壓力容器常用材料及其選擇,教學(xué)重點： （1）材料的力學(xué)性能； （2）壓力容器材料的選擇。 教學(xué)難點：

10、 材料的選擇。,26,（一）、金屬的分類,鑄造生鐵,金屬,,黑色金屬,有色金屬,生鐵,鋼,煉鋼生鐵,合金生鐵,,,,第五節(jié) 壓力容器常用材料及其選擇,一、金屬材料基本知識,27,復(fù)習(xí)工程材料知識：,“鐵碳合金”由95％以上鐵和0.05％～4％碳及1％左右雜質(zhì)元素所組成合金一般含碳量0.02％～2％稱為鋼；大于2％稱為鑄鐵；當(dāng)含碳量小于0.02％時稱純鐵(工業(yè)純鐵)；含碳量大于4.3％的鑄鐵極脆，后二者的工程應(yīng)用價值都很

11、小。,28,1、碳素結(jié)構(gòu)鋼（1）、普通碳素結(jié)構(gòu)鋼 代表鋼材屈服點的字母 ＋ 屈服點的數(shù)值＋ 材料質(zhì)量等級符號 ＋ 脫氧方法符號， 常用：Q235B，Q235C，Q235A·F（2）、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 較普通碳素結(jié)構(gòu)含S、P量較少，表面質(zhì)量較好。常用：10、15 、20g、20R和20等,第五節(jié) 壓力容器常用材料及其選擇,（二）、鋼鐵牌號及表示方法,一、金屬材料基本知識,29,3、特殊性能鋼

12、 主要指不銹耐酸鋼。 如：鉻不銹鋼，如1Cr13 鉻鎳不銹鋼，如0Cr18Ni9,2、合金鋼 在碳素鋼的基礎(chǔ)上加入少量合金元素。特別：鍋爐鋼和容器鋼主要用于殼體或鍋爐承壓元件。常用： 16MnR，15MnVR，18MnMoNb等,第五節(jié) 壓力容器常用材料及其選擇,一、金屬材料基本知識,（二）、鋼鐵牌號及表示方法,30,材料在外力(或外加能量)作用下抵抗外力所表現(xiàn)的行為，包括變形和抗力，即在外力作用下不產(chǎn)

13、生超過允許的變形或不被破壞的能力。,第五節(jié) 壓力容器常用材料及其選擇,固體材料在外力作用下抵抗產(chǎn)生塑性變形和斷裂的特性。,1、強度,材料承受載荷作用，當(dāng)載荷不再增加或緩慢增加時，仍繼續(xù)發(fā)生明顯的塑性變形，這種現(xiàn)象就稱為屈服,,,,金屬在拉伸條件下，從開始加載到發(fā)生斷裂所能承受的最大應(yīng)力值，叫作抗拉強度。,力學(xué)性能,二、金屬材料的性能,31,主要有兩個塑性指標(biāo)： 延伸率δ

14、 斷面收縮率Ψ,,,,2、塑性,金屬材料在斷裂前發(fā)生不可逆永久變形的能力,,3、韌性,表示材料彈塑性變形為斷裂全過程吸收能量的能力，也就是材料抵抗裂紋擴展的能力,承受靜載荷抗裂紋擴展的能力——缺口敏感性承受動載荷時抗裂紋的能力——沖擊韌性,4、硬度,金屬材料抵抗其它更硬的物體壓入其內(nèi)的能力。 表示金屬材料在一個小的體積范圍內(nèi)抵抗 彈性變形、塑性變形或破斷的能力。,力學(xué)性能,二、金屬材料的性能,32,（二）、,1、

15、耐腐蝕性 金屬和合金對周圍介質(zhì)，如大氣、水汽、各種電解液侵蝕的抵抗能力叫做耐腐蝕性。 2、抗氧化性 在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中的許多高溫化工設(shè)備，在高溫工作條件下，不僅有自由氧的氧化腐蝕過程，還有其他氣體介質(zhì)如水蒸氣，CO2、SO2等的氧化腐蝕作用，因此鍋爐給水中的含氧量和其他介質(zhì)中的硫及其他雜質(zhì)的含量對鋼的氧化是有一定影響的。,化學(xué)性能,二、金屬材料的性能,33,金屬和合金的加工工藝性能是指鑄造性、可鍛性、可焊性、切削加工性、熱

16、處理性能等直接影響化工設(shè)備和零部件的制造工藝方法，也是選擇材料時必須考慮的因素。,三、壓力容器選擇材料的基本要求,較高的強度，良好的塑性、韌性，良好的焊接性和耐腐蝕性。,加工工藝性能,二、金屬材料的性能,34,三、壓力容器選擇材料的基本要求,,為滿足工藝要求，材料就具有較好的耐腐蝕能力,35,（1）碳素結(jié)構(gòu)鋼鋼板 非壓力容器專用鋼板，但質(zhì)量穩(wěn)定，價格便宜。 Q235-A·F、Q235-A、Q235-B、Q235-C，,四、

17、壓力容器常用材料,1、殼體,表 壓力容器用結(jié)構(gòu)鋼板的適用范圍表,36,（2）壓力容器用碳素鋼和低合金鋼鋼板 這類材料屬于一般壓力容器專用鋼板。常見的有： 20R、16MnR、15MnVR,四、壓力容器常用材料,1、殼體,性能指標(biāo)等見書P12表1-2,37,（3）低溫壓力容器用低合金鋼鋼板 常見的有 16MnDR、15MnNiDR、09Mn2VDR、09MnNiDR、07MnNiCrMoVDR等,四、壓

18、力容器常用材料,1、殼體,（4）不銹鋼鋼板 常見的有 0Cr13、0Cr18Ni9 、 0Cr18Ni10Ti 、 0Cr17Ni12Mo2Ti 、0Cr19Ni13Mo3等,2、接管,鋼管在化工設(shè)備中應(yīng)用也是很多的，如容器殼體上各種接管，管殼式換熱器上的換熱管、加熱爐的爐管等。這些都要求使用無縫鋼管，另外大直徑的無縫鋼管還可直接用來制作容器的殼體。無縫鋼管材料分為四類：碳素鋼、低合金鋼、低合金耐熱鋼、高合金鋼。見P13

19、表,38,四、壓力容器常用材料,3、管板與法蘭,受力元件，與介質(zhì)接觸。受力情況復(fù)雜，故要求其材料力學(xué)性能要高于殼體。,4、螺栓、螺母,不與介質(zhì)接觸，但承受較大負(fù)荷，故材料機械強度要高，要具有良好的塑性、韌性以及良好的機械加工性能；對高溫和高強度螺栓用鋼，還必須具有良好的抗松弛性、良好的耐熱性以及較低的缺口敏感性；同時，螺栓與螺母需要配套使用，通常螺栓用材料的強度和硬度應(yīng)略高于螺母用材料。螺栓、螺母常用材料見P14表1-4,5、支座與附

20、件,不與介質(zhì)接觸，但承受整個容器負(fù)荷，選項用鋼性好的材料。如：Q235-A、Q235-B,39,設(shè)備的使用和操作條件；材料的力學(xué)性能；材料的焊接和冷熱加工性能；設(shè)備的使用功能和制造工藝；材料的來源與價格,四、壓力容器用鋼的選用原則,40,課后思考題,1.選擇液氨貯罐材料,41,第六節(jié) 壓力容器常用規(guī)范簡介,一、 國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)1、,GB150—1998是中國壓力容器方面一部最重要的國家標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了鋼制壓力容器在設(shè)計、制造、

21、檢驗與驗收方面的要求。 2、GB151—1999《管殼式換熱器》 GB151—1999是管殼式換熱器的國家標(biāo)準(zhǔn)，是管殼式換熱器設(shè)計、制造、檢驗與驗收、安裝、試車和維護(hù)的基本依據(jù)。3、《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》 該規(guī)范是壓力容器安全管理的一個技術(shù)法規(guī)，同時也是政府對壓力容器實施技術(shù)監(jiān)督和管理的依據(jù),42,二、 國外標(biāo)準(zhǔn),國外的規(guī)范主要有四個：美國ASME規(guī)范，英國壓力容器規(guī)范（BS），日本國家標(biāo)準(zhǔn)（JI