化工设备机械基础第二版主编杨善甫习题解答.pdf

习题 1-1 A B C D T W NB NA A B C D T W NB NA （a ）（b） 1-2 NB B F A NAX NAY F NB B A NAX NA AF NB B NA 1-3画出直杆AB的受力图,直杆重G,所有 的接触面都是光滑面. A B C D G E A B C D E NE ND G NA A B C D G E A B C D G E NA ND NE 1-4 电动机重为W，放在水平梁AC的中央。梁A 端以铰链固定，另一端以撑杆BC支撑，撑杆与 水平梁的夹角为30。如忽略梁和撑杆的重量， 试画出梁AC、撑杆BC的受力图。 L L/2 A B C W 30 1-4 L L/2 A B C W 30 A W C NAY NAX NC B C NB NC 1-6 A L B F q F Q A B NAY NAX MA 1-7 W A B C W A B 1-8 A BC D a 2a 1-9图示三绞拱受铅垂力F 的作用。如拱的 重量不计，试画出（a）两个半拱AC、BC 的受力图,（b）三拱整体的受力图。 A C NAX NAY NCX NCY NCY B C NBX NBY NCX F A C NA B NB F 1-10 ABC D F C A B D C 1-11某化工机械厂装配车间，吊装每节筒体时， 常采用图示夹具和钢丝绳将筒体吊起。已知筒体 重W=4kN，试求钢丝绳AB、AC的拉力。 A a a FB FC A T Y X 解：以吊钩A点为研究对象画受力图 如右图，根据平面汇交力系平衡 可知：FX=0 FY=0 得： Fbsina- Fcsina=0 T-Fbcosa- Fccosa=0 已知 T=W=4kN 代入上式可求得 FB=Fc=W/2cosa=2.8kN 1-12简易悬臂吊车由横梁AC、拉杆BC、立柱AB 组成，A、B、C三个连接点均可简化为圆柱形铰 链连接，整个三角架能绕立柱的轴线O1、O2转动。 已知电动葫芦连同重物共重G=10kN，求横梁AC、 拉杆BC所受的力各是多少？整个悬臂梁吊车及 受力简图如图所示。 A B C 3m 解：由已知条件可知： 横梁AC、拉杆BC都是 二力构件。以铰链C为分 离体进行受力分析。根据 平面汇交力平衡可知： TBCsina=G TBC=G/sina=20kN TBCcosa=NAC NAC=20 =10 kN 2 3 3 30 TBC G NAC C Y X 1-13 分别对上下两个原柱进行 受力分析 （1）对上面原柱根据平面 汇交力系平衡条件。 NDsin30-NC cos30=0 ND cos30 +NC sin30-W=0 W=1 kN NC=0.50 kN ND=0.866 kN A 30 C D B ND NC W (2)对于下面的原柱 根据平面汇交力系平衡条件 NA-NBsin30- NC cos30=0 NB cos30 -NC sin30-W=0 NC= NC=0.50 kN NB=(0.50*0.5+1)/0.866=1.44 kN NA=1.44*0.5+0.50*0.866 =1.15 kN NA NB NC W 1-14 aa a/2 a/2 F A BC D E 提示：(1) 以C、D、E作为分离体用平面汇交力 系平衡条件进行分析。 (2)AE、BE等对分离体的作用与分离体对 其的作用相反。 1-15 提示：以铰链A为分离体 进行受力分析。根据平面 汇交力系平衡条件，求出 NC,同理在C点进行力的分 解求出物体受的压力。 NC= F/2sin 物体受的压力N= NC cos =Fcos / 2sin=Fl/2h NC NB F a a 1-16 F 30 W T 根据平面汇交力系平衡条件得： T cos30-W=0 Tsin30-F=0 T=W/ cos30=34.64 kN F= Tsin30=34.64*0.5=17.32 kN 1-17 手动剪切机的结构及尺寸如图所示(单位为 mm)。在B点受一外力F=80N。设刀杆AB重 W=50N，其作用线通过C点。试求在图示位置时 圆钢K所受的压力。 解：根据力偶矩 平衡原理得： -F(500+200+100)-W (100+200)cos15+NK 200=0 NK=392.4（N） A NK W F 200 100 500 B C K 15 1-18汽车刹车操作系统的踏板如图所示， 如工作阻力R=1.8kN，a=380mm,b=50mm, =60,求司机作用在踏板上的力F为多少? 解：Fa=R bsin F= = 1.8500.866/380 =0.205 kN a bsinR a b R F 1-20已知AB=3m, BD=1m, F=30kN, M=60kNm, 不 计梁重，求支座反力。 解：以A点为矩心，根据力偶矩平衡 NBAB-F AD-M=0 NB=(F AD+M)/AB=60kN 同理以B点为矩心 - NA AB-M-F BD=0 NA=-(M+F BD)/AB= -30kN AF NB B C M NA 1-22水平梁的支承和载荷如图所示。已知 力F、力偶的力偶矩M和均布载荷q，求支 座A、B处的约束反力。 A F B C M a 2aa (a) NB NA 解:(a)以A点为矩心 NB 2a-F a+M=0 NB=（Fa-M)/2a 同理以B点为矩心 F a+M- NA*2a=0 NA=(Fa+M)/2a (b)以A点为矩心 (q a) -M+NB 2a-F (2a+a)=0 NB =(M+3Fa-qa/2)/2a 以B点为矩心 5qa/2-M-Fa- NA2a=0 NA= (5qa/2-M-Fa)/2a 2 a A F B C M q (b) NAN B 1-23 某塔侧操作平台梁AB上，作用着分布 力q=0.7kN/m。横梁AB及撑杆CD的尺寸如 图所示，求CD撑杆所受的力。 解：杆CD为二力构件， 它对AB的约束反力方向 为如图，以A点为矩心。 根据力偶矩平衡得： NCD 1000sin30- q(1000+500)(1000+500)/2=0 NCD= NCD= 1.575kN A q(1000+500) NCD D B E C D NCD 1-25 某液压式汽车起重机全部部分（包括汽车自重）总重 W1=60kN，旋转部分重W2=20kN，a=1.4m，b=0.4m， l1=1.85m，l2=1.4m，试求： （1）当起吊臂伸展水平长度R=3m，吊重W=50kN时，支 撑腿A、B所受地面的约束反力。 （2）当R=5m时，为保证其重机不致倾覆，其最大起重量 WMAX为多少？ l1 l2R a b ABW1 W NB NA W2 解：（1）以A点为矩心，根据力偶矩平衡条件得： NB（l1+l2)-W1(l1-a)- W2(l1+b)- W(l1+R)=0 NB =96.8kN 同理以B点为矩心，根据力偶矩平衡条件得： NA（l1+l2)-W1(l2+a)- W2(l2-b)+W(R- l2)=0 NA =33.2kN （2）起重机最大起重重量也就是以B点为矩心，地面 刚好不承受重力。即 W1(l2+a)+ W2(l2-b)-W(R- l2)=0 W=52.2kN 2-1试求图示各杆1-1、2-2、及3-3截面上的轴 力，并作轴力图。 解：在 1-1、2-2、3-3面 作分离体，画出约束反 力求出内力。 N3=0 N2=2F N1=2F-F=F F2F 1 1 2 2 3 3 2F 2 2 3 3 N3 N2 1 F2F 1 N1 解：根据Fx=0 求出墙体约束反力 N=2F+2F-F=3F 在 1-1、2-2、3-3面 作分离体，画出约束反 力求出内力。 N3=N=3F N2=N-2F=F N1=F+N-2F=2F F2F 1 1 2 2 3 3 2F 2 2 3 3 N N2 1 F2F 1 N1 N3 N N 2F + + + 构件具有抵抗破坏的能力就称作构件 的强度。 例如：钢丝绳起吊设备时，钢丝必须、 具有足够的截面积，如果钢丝绳太细，就 可能被拉断。 构件受载荷作用时产生的变形不超过 某一限度，工程上就称作具有一定的刚 度。 2-2 图示钢杆，已知：杆的横截面面积等 100mm， 钢的弹性模量E=2 MPa, F=10kN, Q=4kN, 要求： （1）计算钢杆各段内的应力、绝对变形和应变。 （2）计算钢杆的总变形； （3）画钢杆的轴力图。 5 10 200200200 FFQQ 解（1）截取A-A面， 根据平衡条件Fx=0, F-N1=0 N1=F = 10kN 1= N1/A= MPa 1= 1 /E =100/ = l1 =l 1 =200 =0.1 mm 200200200 FFQQ A A B BC C F A A N1 100100/1010 3 = 5 102 4 105 4 105 同理 对于C-C面 2= 100MPa 2= l2 = 0.1mm 对于B-B面 根据平衡条件Fx=0 F-N3 -Q=0 N3 = F Q=6kN 3= N3/A= MPa 3= 3 /E =60/ = l3 =l 3=200 =0.06 mm (2) l= l1 + l2 + l3 =0.26mm (3) 轴力图如下： 4 105 F Q B B N3 60100/106 3 = 5 102 4 103 4 103 6kN 10kN 2-3试求图示阶梯钢杆各段内横截面上 的应力，以及杆的总长。钢的弹性模 量E= , F=10kN, Q=2kN 。 MPa 5 102 1m 0.5m F Q 10 20 解：A-A面 N1= F= 10kN 1= N1/A= =127MPa l1 =l1 1 =l1 1 /E =0.637mm B-B面 N2= F+Q= 12kN 2= N2/A= =38.20MPa l2 =l 22 =l2 1 /E =0.096mm l = l1 + l2 =0.637+0.096=0.733mm F A A N1 )10 4 /(1010 23 F B B N2 Q )20 4 /(1012 23 2-4 有一管道吊架如图所示（尺寸单位均为mm)，吊有A、 B、C三根管道。已知A、B管道重GA= GB=5kN，C管道重 GC=3kN，吊杆横梁KJ是由吊杆HK、IJ支承，吊杆材料为 A3钢，许用应力=100MPa。吊杆和横梁自重可忽略不 计，试设计吊杆HK、IJ的截面尺寸。 300500 500 300 A B C GC GBGA K IH J 解：以吊梁KJ作为分 离体，作受力分析如 右图：以J点为矩心， 根据MJ=0 得： GA(300+500+500)+ GB(300+500) + GC(300)-FK(300+500+500+300）=0 FK=7.125kN=7125N 根据 =N/A 得： 吊杆HK所需截面积 Ak=7125/100=71.25mm 直径 K J GA GBGC FKFJ mm53. 9 25.714 d= = 同理吊杆HK所需截面积Aj=58.75mm 直径 所以吊杆的直径尺寸为10mm。 mm65. 8 75.584 d= = 2-6 答案：W=50 3.14 97/4= N 5 1069. 3 构件保持原来平衡的几何形状的能力。 称为构件的稳定性。 2-8图示一手动压力机，在物体C上所加最 大压力为150kN，已知手动压力机立柱A和 螺杆B的材料为A3钢，它的屈服极限 s=240MPa，规定的安全系数ns=1.5。 （1）试按强度条件设计立柱A的直径D； （2）如果螺杆B的根径d1=40mm，试校核 它的强度。 A B C A D d 解：（1）根据力的平衡条件得： FA=150/2=75kN 许用应力= s/ ns=240/1.5=160MPa 根据=N/A 得： A= FA/ = /160 =468.75mm D= =24.4mm （2）A1=3.14 40/4=1256mm = /1256=119.4MPa 因此螺杆是安全的。 3 1075 /4A 3 10150 2-11吊装大型设备用的起重吊环的结构尺 寸如图所示(单位mm),其两侧的斜杆A各有 两个横截面为矩形的锻钢件组成，此矩形 截面尺寸b/h=0.3，需用应力= 80MPa, 试按最大起吊重G=1200kN设计斜杆的截 面尺寸 解：以G点为受力点进行受力分析。 NAsin= Nbsin F= NAcos + NBcos NA=N=F/2cos =652.17KN A= NA/ = 8186.36 (mm) A=2bh=2*0.3h b=35.0mm h=116.8mm F NA NB 2-12 解：A= = 因为 l=Fl/(EA) =l/l 所以 = F/(EA) F= EA 此物重191.3kN. () 2 2 2 4 DD 23 1001. 2mm kNN 3 . 191)(103 .191 01 . 2 10210476 3 356 = = W D 3-1图示各梁承受的载荷F=10kN，q=10kN/m， m0=10kNm, l=1m，a=0.4m，试求出各梁的剪力、 弯矩方程并作出剪力、弯矩图，求出 QMAX 、 MMAX (a) A L B F q 解: 在1-1面作分离体 Q+(F+qx )=0 Q= -(F+qx ) (0x l) M+Fx+qx/2=0 M= -(Fx+qx/2) (0x l) QMAX =20 kN MMAX =15 kNm F x qx M Q A F A L B q 1 1 X Q(kN) X -20 -10 M(kNm) X -15 -7.5 解: 在AC段1-1 Q1=0 (0x1 l/2) M1=0 (0x1 l/2) 在CB段2-2 F +Q2= 0 Q2= -F (l/2 x2 l) AB F l/2l/2 C 1 1 2 2 x1 x2 x1 Q1 M1 x2 Q2 M2 (b) M2+F(x2-l/2)=0 M2= -F(x2-l/2) (l/2 x2 l) QMAX =10 kN MMAX =5 kNm Q(kN) x -10 M(kNm) -5 x x2 Q2 M2 解：在AC段1-1 Q1=0 (0x1 l/2) M1-M0=0 M1=M0 (0x1 l/2) AB F l/2l/2 C 1 1 2 2 x1 x2 M0 x1 Q1 M1M0 ( C ) Q(kN) x -10 M(kNm) 10 x 在CB段 2-2 Q2+F=0 Q2= -F (l/2 x2 l) M2- M0 +F(x-l/2)=0 M2= M0 -F(x-l/2) (l/2 x1 l) QMAX =10 kN MMAX =10 kNm x2 Q2 M2 M0 F AB F l/2l/2 C 1 1 2 2 x1 x2 M0 解：根据M=0 NA=F/2=5kN NC=15kN 在AC段1-1 Q1+ NA= 0 Q1= - NA= - 5kN (0x1 2a) M1+ NAX1 =0 M1= - NAX1 =-5X1 (0x1 2a) A B C 2a a (d) Nc NA F 1 1 X1 2 2 X2 x1 Q1 M1 NA 在CB段2-2 Q2- F= 0 Q2= F=10kN (0 x2 a) M2+Fx2=0 M2= -Fx2=-10x2 (0 x2 a) QMAX =10 kN MMAX =4 kNm Q2 x2 M2 F Q(kN) x -5 M(kNm) -4 x + 10 A B C 2 a a (d) Nc NA F 1 1 X1 2 2 X2 解：NA=0 NC=2F=20kN 在1-1面 Q1+ NA=0 Q1= - NA=0 (0x1 a) M1+ NAX1 =0 M1= - NAX1 =0 (0x1 a) A B C 2 a a (e) Nc NA F 1 1 X1 3 3 X2 F 2 2 x3x1 Q1 M1 NA 2-2 Q2+ F= 0 Q2=- F=-10kN (a x2 2a) M2+F(x2-a)= 0 M2= -F(x2-a)=-10(x2-a) (a x2 2 a) 3-3 Q3- F=0 Q3= F=10kN (0x3 a) M3+ FX3 =0 M3= - FX3 =-10X3 (0x3 a) Q 3 x3 M3 F x2 Q2 M2 F A B C 2 a a Nc NA F 1 1 X1 3 3 X2 F 2 2 x3 Q(kN) x -10 M(kNm) -4 x + 10 Qmax =10 kN Mmax =4 kNm 解：根据MC=0 M0- NA 2a =0 求得：NA=M0/2a=12.5kN 1-1 Q1-NA= 0 Q1= NA= 12.5kN (0x1 2a) M1- NAX1 = 0 M1= NAX1 =12.5X1 (0x1 2a) (f) A B C 2a a Nc NA M0 1 1 X1 2 2 X2 x1 Q1 M1 NA 2-2 Q2=O (0 x2 a) M2= M0 (0 x2 a) QMAX =12.5 kN MMAX =10 kNm x2 Q2 M2 M0 Q(kN) x M(kNm) 10 x + 12.5 A B C 2a a Nc NA M 0 1 1 X1 2 2 X2 解：根据MC=0 qaa/2- NBl=0 求得：NB=(qaa/2)/l=0.8kN 1-1 Q1= NB= 0.8 kN (0x1 l) M1= -NBX1 = -0.8X1 (0x1 l) A B C la (g) Nc NB q 1 1 X1 2 2 X2 Q1 x1 M1 NB 2-2 Q2= -qx2= -10x2 (0 x2 a) M2= -qx2x2/2= (0 x2 a) QMAX =4 kN MMAX =0.8kNm x2 qx2 M2 Q2A 2 2 5x Q(kN) x -4 M(kNm) -0.8 x + 0.8 A B C la (g) Nc NB q 1 1 X1 2 2 X2 解：根据MC=0 qaa/2-Fl/2-NBl=0 求得：NB=(qaa/2-Fl/2)/l= -4.2kN 1-1 Q1= -NB= -4.2 kN (0x1 l/2) M1= NBX1 = 4.2X1 (0x1 l/2) A B C l/2 a (h) Nc NB q 1 1 X1 2 2 X2 F3 3 l/2 x3 Q1 x1 M1 NB 2-2 Q2= -qx2= -10x2 (0 x2 a) M2= -qx2x2/2= (0 x2 a) 3-3 Q3= F-NB=5.8kN (l/2x3 l) M3= NBX3 - F(X3-l/2) = 5-5.8X3 (l/2x3 l) Q3 x3 M3 NB F x2 qx2 M2 Q2 A 2 2 5x A B C l/2 a (h) Nc NB q 1 1 X1 2 2 X2 F3 3 l/2 x3 Q(kN) x -4.2 + 4.2 M(kNm) -0.8 x 2.1 Qmax =5.8 kN Mmax =2.1kNm A B (l) 解：根据MC=0 -qll/2+Fa+NBl=0 求得：NB=(qll/2-Fa)/l= 1.0kN 1-1 Q1= -F= -10 kN (0x1 a) M1= -FX1 = -10X1 (0x1 a) C la Nc NBq 1 1 X2 2 2 X1 F x1 Q1 M1 F 2-2 Q2= qx2-NB= 10x2-1 (0 x2 l) M2= NBx2-qx2x2/2= (0 x2 l) Qmax =10 kN Mmax =4kNm x2 qx2 M2 Q2 B NB 2 22 5xx Q(kN) x -10 9 M(kNm) -4 x 0.05 C la Nc NBq 1 1 X2 2 2 X1 F 3-2 G1=0.6kN, G2=2kN, q=0.5kN/m.试作出弯矩图 并求出最大弯矩Mmax G1 G2 C A D B 1.3m 0.7m2.5m RARB x1 1 1 x2 q2 2 解：以A为矩心 根据MA=0得： 1.3G1+3.2RB-2.5G2-4.5q0.95=0 RB=2.0kN 根据MY=0得： G1-RB+G2- RA+4.5q=0 RA= G1-RB+G2 +4.5q =0.6-2.0+2+4.5*0.5=0.60+2.25=2.85kN 在1-1面M1=-G1X1-qx12/2=-0.6 X1-0.25x12 (0x1 1.3m) RA RB x1 1 1 x2 q 2 2 31 3x3 1.3m2.5m0.7m M(kNm) -1.20 x 1.50 在2-2面M2=-G1X2-qx22/2+RA(X2-1.3) =2.25X2-0.25x22 3.71 (1.3mx2 3.8 m) 在3-3面M3=RBX3-qx32/2=2.0 X3-0.25x32 (0x3 0.7m) RA处弯矩M1=-(1.3*0.6+0.25*1.32)=-1.20kNm G2处弯矩M2= 2.0*0.7-0.25*0.72=1.28kNm 3-3 蒸馏塔外径D=1m，总高l=17m，所受平均风 压q=0.7kN/m，塔底部用裙式支座支承，裙式支 座的外径与塔外径相同，其壁厚=8mm。试求： （1）最大弯矩Mmax的数值，它位于哪一个截面？ （2）最大弯曲应力max M Q q l x 解: (1)M=-qx2/2 (0 x l) Mmax=qx2/2=0.7*172/2=101.15kNm (2) max= Mmax/wz max=101.15*103/6.08*10-3=16.6MPa 3336 244 1008.61008.6 785.0)( 32 mmm ddD D w z = = 3-4支承管道的悬臂梁AB由两根槽钢组成， 两根管道的重各为G=5.5kN，载荷作用的 位置如图所示（单位mm)。试求： （1）梁AB的弯矩图 （2）根据强度条件选择组成AB梁的槽钢 型号，已知槽钢许用应力=140MPa. 300510 150 A B GG 300 G G510 150AB 解：（1）1-1 M1=0 (0 x 1 150) 2-2 M2= -G(X2-150) (150 x 2 660) 3-3 M3= -G(X3-660)-G (X3-150) (660 x 3 960) 梁AB的弯矩图如下 300 G G510 150AB 1 1 2 2 3 3 X1 X2 X3 （2）根据弯矩图可知：A端的弯矩最大 MA=5.5*0.3+5.5*(0.3+0.51)=6.105kNm 查表可知: 选取8号槽钢. 3335 6 3 108 .211018. 2 101402 1005.16 2 mmm M W A Z = = 3-5 d 200 A B 400 R G a a RA RB 解： RA= RB=R/2=28.87kN kN G R74.57 866. 02 100 cos2 = = 最大弯矩M=28.87*0.200=5.775kNm 圆柱形 d取10cm 3435 6 3 10775. 510775. 5 10100 10775. 5 mmm M WZ= = 3 3 1.0 32 D D w z = mmWd Z 2 .8310775. 51010 34 3 = 7-5 Q235A-F表示屈服极限为235MPaA类沸腾 钢 20R表示含碳量在0.20%优质低碳容器用钢 10 表示含碳量在0.10%优质低碳(结构)钢 20 表示含碳量在0.20%优质低碳(结构)钢 20g表示含碳量在0.20%优质低碳锅炉用钢 45表示含碳量在0.45%优质中碳(结构)钢 ZG200-400表示屈服极限为200MPa、强度 极限为400MPa的铸钢 08F表示含碳量为0.08%优质低碳沸腾钢 16Mng表示含碳量0.16%、Mn含量在1% 左右的优质低碳锅炉用（合金）钢 16MnR表示含碳量0.16%、Mn含量在1% 左右的优质低碳容器用（合金）钢 15MnVR表示含碳量0.15%、Mn含量在1% 左右、V含量在1%左右的低碳优质容器 用（合金）钢 0Cr13表示含碳量小于或等于0.08% 、Cr 含量在13%左右的微碳铬不锈钢 0Cr19Ni9 0Cr19Ni9表示含碳量小于或等 于0.08%、Cr含量在19%左右、Ni含量在 9%左右的微碳铬镍不锈钢 0Cr18Ni9Ti表示含碳量小于或等于0.08%、 Cr含量在18%左右、Ni含量在9%左右、 Ti含量在1%左右的微碳铬镍不锈钢 1Cr13表示含碳量在0.1%左右、Cr含量在13%左 右的低碳铬不锈钢 1Cr17Ti表示含碳量在0.1%左右、Cr含量在17% 左右、Ti含量在1%左右的的低碳铬不锈钢 7-6 普通碳钢Q235A-F 优质碳钢20R、10、20、20g、45、08F 容器用钢20R、 16MnR、 15MnVR 铬不锈钢0Cr13、 1Cr13、 1Cr17Ti 铬镍不锈钢0Cr19Ni9、 0Cr18Ni9Ti 铸钢ZG200-400 锅炉用钢20g、 16Mng 7-10 低压阀门 管 道配件 运输 机 升降机 有一定的强 度和较高的 塑性韧性 团状石墨KT可锻铸铁 研磨机 等在强度塑性 和韧性方面 大大超过灰 铸铁 球状石磨QT球墨铸铁 支架 泵体 机 座等 抗压 不抗拉片状石墨HT灰口铸铁 用途举例机械性能 特点 显微组织牌号表示种类 7-11 HT200-表示最低抗拉强度为200MPa的灰铸 铁 KT300-06-表示最低抗拉强度为300MPa，06 表示最低延伸率。 7-13 退火是 把钢件放在炉中缓慢加热，保温一 定时间后 随炉缓慢冷却的过程。 其目的是消除组织缺陷，降低硬度，消除内应力。 正火是把钢件加热到GS或ES线以上3050 C，经 适当保温后从炉中取出在空气中冷却。 其目的是均匀组织，细化晶粒，消除内应力。 淬火是把钢件加热到GS或PSK线以上，保 温后快速冷却。 其目的是增加工件的硬度、强度和耐磨度。 低温回火是淬火后在150250 C 范围内的 回火。 其目的是降低钢件的内应力和脆性。 中温回火是淬火后在350500 C 范围内的 回火。 其目的是增加韧性。 调质处理是淬火加高温回火。 其目的是提高钢件的机械性能。 7-18 答：由于碳是钢中必须存在的元素，它能与 铬形成铬的碳化物，使得晶界附近的铬含 量降低，从而降低其耐腐蚀性，因此铬镍 不锈钢中的碳含量都很低。 可在钢中加入与碳亲和力比Cr更强的Ti、Nb 等元素以形成稳定的TiC、 NbC。 7-19 答：不是 因为耐腐蚀的强弱常与钢的含碳、含铬量有关， 当含铬量大于11.7%时，钢的耐腐蚀就有显著提高，而且 含铬量愈多则愈耐腐蚀。但由于碳是钢中必须存在的元 素，它能与铬形成铬的碳化物，1Cr13 和0Cr19Ni9等不 锈 钢中的碳都会与铬在晶界形成铬的碳化物，形成碳化物 使得晶界附近的铬含量降低到低于抗腐蚀所需要的最低 含量11.7%以下，从而使腐蚀集中在晶界附近的贫铬区。 耐腐蚀只是相对而言， 1Cr13 和0Cr19Ni9等不锈钢并不 能在任何一种腐蚀介质中都能耐蚀。 7-20 答：由于在晶界上析出碳化物，形成碳化铬 （C23Cr6）,使晶界附近的铬含量降低到低于抗蚀 需要的最低11.7%的含铬量。从而使腐蚀集中在 晶界附近的贫铬区，这种沿晶界产生的腐蚀现象 称晶间腐蚀，结果是导致钢材发生脆性破坏。 1Cr18Ni9不锈钢在500 800范围内极易引起 晶界腐蚀。 为了防止晶界腐蚀，可在钢中加入与碳亲和力比 Cr更强的Ti、Nb等元素以形成稳定的TiC、 NbC， 把碳固定住，从而大大减少晶界腐蚀。 7-21 答：1Cr13中Cr含量11.7% 40Cr中Cr含量11.7% 14-6 某厂需要设计一台液氨贮罐，其内径 为1800mm，总容积12m3，最大工作压力 1.6MPa，工作温度-1040 ，试选择 筒体材料和型式，并计算筒体厚度。 解：根据容器承装的物品性质及特点，选用 圆筒形容器，选用20R，Di1800mm， 设计压力选取最大工作压力1.1倍， P=1.11.6=1.76MPa， =133MPa,焊缝采用V型坡口双面焊接， 局部无损探伤，0.85， =PDi/2 t-P =1.76 1800/ /2 133 0.85- 1.76=14.1mm 查表14-6可知：负偏差取0.25mm，腐蚀余 量取1mm，则设计厚度为 d=14.1+0.25+1=15.35mm 取n=16mm ， e=16-0.25-1=14.75mm 水压试验强度校核： PT=1.251.76=2.2MPa T=PTDi+ e/2 e =2.2 1800+ 15.75/2 14.750.85=159.3MPa 20R钢制容器常温水压试验时的许用应力 T=0.9s=0.9245=220.5MPa 因为T T, 故桶体厚度满足水压试验强度试验 14-7某厂脱水塔的塔体内径700mm，实际 厚度为12mm，材料为20R，其200时 的s=245MPa，塔的工作压力P=2MPa，工 作温度180，塔体采用单面对接焊（带 垫板），局部无损检测，腐蚀余量1mm， 试校核塔体工作与试压时的强度。 解：Di700mm，实际厚度12