题目
今欲设计一台反应器,直径为 3000mm,采用双面对接焊缝, 100%探伤。工 作压力为 1.8MPa,工作温度 450℃,试用 20R 和 16MnR 两种材料分别设计反 应器的厚度,并作分析比较。
今欲设计一台反应器,直径为 3000mm,采用双面对接焊缝, 100%探伤。工 作压力为 1.8MPa,工作温度 450℃,试用 20R 和 16MnR 两种材料分别设计反 应器的厚度,并作分析比较。
题目解答
答案
解:已知 Di=3000mm, t=450℃, Pc=1.1× 1.8=1.98MPa,φ=1,C2=2mm(腐 蚀很小,取 1,腐蚀较严重,取 2mm,一般单面腐蚀)
( 1)采用 20R
[ σ] 450℃=61MPa,代入公式得
钢板负偏差取 C1=1.2mm,圆整后 δ n=52mm ( 2)采用 16MnR⏺
[σ] 450℃=66MPa,代入公式得
PcDi 1.98 3000 d ct i C2 2 47.69mm 2 t Pc 2 66 1 1.98 | |
钢板负偏差取 | C1=1.2mm，圆整后 δ n=48mm |
比较两种材料设计反应器厚度可知, 16MnR 比 20R 节省材料
解析
步骤 1：确定材料的许用应力
根据题目，工作温度为 450℃，需要确定 20R 和 16MnR 在该温度下的许用应力 [σ]。
- 对于 20R，[σ] 450℃=61MPa。
- 对于 16MnR，[σ] 450℃=66MPa。
步骤 2：计算设计压力
设计压力 Pc 为工作压力的 1.1 倍，即 Pc = 1.1 × 1.8MPa = 1.98MPa。
步骤 3：计算反应器壁厚
根据公式计算反应器壁厚 δn，公式为：
\[ \delta_n = \frac{P_c D_i}{2 t [σ]} + C_1 + C_2 \]
其中，Di 为反应器内径，t 为工作温度，[σ] 为许用应力，C1 为钢板负偏差，C2 为腐蚀裕量。
- 对于 20R，代入公式得：
\[ \delta_n = \frac{1.98 \times 3000}{2 \times 61 \times 1} + 1.2 + 2 = 52mm \]
- 对于 16MnR，代入公式得：
\[ \delta_n = \frac{1.98 \times 3000}{2 \times 66 \times 1} + 1.2 + 2 = 48mm \]
步骤 4：比较两种材料的设计厚度
比较两种材料设计反应器厚度可知，16MnR 比 20R 节省材料。
根据题目，工作温度为 450℃，需要确定 20R 和 16MnR 在该温度下的许用应力 [σ]。
- 对于 20R，[σ] 450℃=61MPa。
- 对于 16MnR，[σ] 450℃=66MPa。
步骤 2：计算设计压力
设计压力 Pc 为工作压力的 1.1 倍，即 Pc = 1.1 × 1.8MPa = 1.98MPa。
步骤 3：计算反应器壁厚
根据公式计算反应器壁厚 δn，公式为：
\[ \delta_n = \frac{P_c D_i}{2 t [σ]} + C_1 + C_2 \]
其中，Di 为反应器内径，t 为工作温度，[σ] 为许用应力，C1 为钢板负偏差，C2 为腐蚀裕量。
- 对于 20R，代入公式得：
\[ \delta_n = \frac{1.98 \times 3000}{2 \times 61 \times 1} + 1.2 + 2 = 52mm \]
- 对于 16MnR，代入公式得：
\[ \delta_n = \frac{1.98 \times 3000}{2 \times 66 \times 1} + 1.2 + 2 = 48mm \]
步骤 4：比较两种材料的设计厚度
比较两种材料设计反应器厚度可知，16MnR 比 20R 节省材料。