表2.2 316不锈钢和17-4PH不锈钢性能
牌号 316不锈钢 17-4PH不锈钢
碳C:≤0.08 碳C:≤0.07
硅Si:≤1.00 硅Si:≤1.00
锰Mn:≤2.00 锰Mn:≤1.00
化学成分 磷P:≤0.035 磷P:≤0.035
硫S:≤0.030 硫S:≤0.030
铬Cr: 16.00~18.50 铬Cr:15.5~17.5
镍Ni: 10.00~14.00 镍Ni:3.00~5.00
钼Mo:2.00~3.00 钼Mo:0.15~0.45,Cu Nb其他
密度/g/cm3 7.98 7.98
金相组织 奥氏体型不锈钢 马氏体沉淀不锈钢
弹性模量/GPa 206 193
切变模量/GPa 79.38 79.38
常温下许用应力/MPa 137 137
常温下抗拉强度/MPa 515 965
常温下屈服强度/MPa 345 793
从表 2.2 可以看出,就强度这一方面,17-4PH不锈钢的强度比316不锈钢的强度大了一倍多,然而从经济性的方面考虑,316不锈钢的价格比17-4PH不锈钢的要便宜,并且相对而言316不锈钢的性能也比较优越。虽用这种低强度的不锈钢材料用做高压容器会导致容器管壁较厚,尺寸较大。但是由于经济性的原因,综合考虑之下,在化工行业中还是被广泛运用的材料。所以本设计优先考虑316不锈钢来进行设计和校核。
2.3 设计标准
本节首先依据《GB150-1998钢制压力容器》、《JB4710钢制塔式容器》对高压染色管壁厚进行计算,并对结果进行比较分析。所用材料的许用应力见表 2.3。
表 2.3 316不锈钢的许用应力
标准 许用应力(150℃)/MPa
GB150-98 137
JB4732-95 137
ASME VIII-2-2007 138
2.4 高压染色管壁厚的设计
按内压来计算,根据以下壁厚计算公式:
(2.1)
—计算压力, 当液柱静压力 设计压力时,其值为两者之和,否则等于设计压力。Pc=137MPa
查GB150-1998 钢制容器表得: =137 温度t=150℃
——设计温度下的许用应力,MPa
——减弱系数,即焊接接头系数,本设计采用双面对接焊100%无损检测, 。
——内径,
由上式带入数据得:
因为罐体所选材料为不锈钢,腐蚀余量
不锈钢的钢材厚度负偏差可根据下表查得 ,
表2.4 钢板厚度负偏差C1值 mm
钢板厚度 2.0 2.2 2.5 2.8-3.0 3.2-3.5 3.8-4.0 4.5-5.5
负偏差C1 0.18 0.19 0.2 0.22 0.25 0.3 0.5
钢板厚度 6-7 8-25 26-30 32-34 36-40 42-50 52-60
负偏差C1 0.6 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3
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