Выбор материала для изготовления узлов аппарата - Проектирование корпуса реактора

Оборудование предприятий в пищевой, химической и фармацевтической промышленности разнообразно и отличается широким диапазоном давлений и температур, усилий на рабочих органах машин и аппаратов, мощности приводных устройств. Одним из важнейших требований к материалу конструкции является высокая механическая прочность в заданных температурных интервалах, при этом выбор критериев оценки механических характеристик материала зависит от условий работы детали, узла, машины.

В химическом и пищевом машиностроении применяют металлы и сплавы, минералосиликатные, полимерные (синтетические и природные) в композиционные материалы.

Выбор конструкционного материала, определяемый условиями эксплуатации проектируемого элемента (температура, величина нагрузки и ее цикличность, характер агрессивного воздействия среды и др.), следует выполнять так, чтобы при низкой стоимости и недефицитности материла обеспечивать эффективную технологию изготовления элемента (изделия).

Работоспособность изделия, то есть состояние, при котором оно способно нормально выполнять заданные функции, оценивается обычно критериями прочности, жесткости, устойчивости, износостойкости, коррозионной стойкости.

На выбор материала влияет его стоимость, доступность, соответствие сортамента и другие факторы, например, дополнительные требования по теплопроводности, стойкости к абразивному износу, антифрикционные или фрикционные свойства и т. д.

Сталь. Благодаря широкому спектру свойств, определяемых составами и химико-термической обработкой, сталь - наиболее распространенный конструкционный материал.

Сталь, предназначенная для изготовления сосудов и аппаратов, по химическому составу должна удовлетворять требованиям ГОСТов, ТУ и ГОСТ 26-291 - 94. На свойства сталей влияет способ получения, степень раскисления, химический состав и термообработка. Не рекомендуется использовать для изготовления аппаратуры бессемеровскую сталь, поскольку в ней повышено содержание азота и фосфора. Удовлетворительное качество имеет сталь, полученная с использованием кислородного дутья в конвертерах с основной футеровкой. Хорошим качеством обладает сталь, полученная в мартеновских и электропечах, а самую чистую сталь можно получить электрошлаковым, вакуумнодуговым, плазменным и вакуумно-индукционным переплавом.

Чугуны - сплавы железа, содержащие до 6% углерода. Поставляются в виде отливок, труб. Чугуны являются широко распространенным конструкционным материалом, но с развитием различных уникальных методов сварки чугуны отходят постепенно на второй план, хотя доля их в химическом машиностроении и аппаратостроении до настоящего времени весьма значительна. В основном из чугунов изготавливают корпусные детали и детали сложной конфигурации внутренних и внешних узлов аппаратов.

Чугун обладает высокими литейными свойствами, как правило, хорошо обрабатывается резанием, образуя высококачественную поверхность для узлов трения. Высокопрочные чугуны с шаровидным графитом успешно конкурируют со стальным литьем и даже с кованой сталью.

Цветные металлы и сплавы применяют в химическом машиностроении для изготовления элементов машин и аппаратов, контактирующих с агрессивными средами при давлении до 1 МПа и температуре от -15 до +300°С.

В связи с тем, что рабочая среда в аппарате коррозионная, то корпус аппарата изготавливаем из высоколегированной коррозионно-стойкой, жаростойкой и жаропрочной стали 12Х18Н10Т.

Сталь 12Х18Н10Т: содержание углерода 0,12%, 18% хрома, 10% никеля, титана не более 1,5%.

А так как в качестве теплоносителя в рубашке используется вода, то материалом для нее, а также для кольцевого сопряжения корпуса аппарата и рубашки выбираем Сталь 20: содержание углерода 0,2%.

Нормативное допускаемое напряжение * (Сталь 12Х18Н10Т) при t = 150С [5]:

* = 146 МПа,

Допускаемое напряжение определяем по формуле стр. 9 [5]:

[] = * = 1146 МПа.

Где - поправочный коэффициент, учитывающий вид заготовки. Для листового проката = 1. [5].

Нормативное допускаемое напряжение * (Сталь 20) при t = 50С [5]:

* = 145 МПа,

Допускаемое напряжение определяем по формуле стр. 9 [5]:

[] = * = 1145 МПа.

Похожие статьи




Выбор материала для изготовления узлов аппарата - Проектирование корпуса реактора

Предыдущая | Следующая