2025年壓力容器設(shè)計(jì)資格考試題庫(kù)及答案一、選擇題1.以下哪種材料常用于制造中低壓壓力容器筒體？A.Q235BB.1Cr18Ni9TiC.ZG200-400D.QT400-18答案：A。Q235B是普通碳素結(jié)構(gòu)鋼，具有良好的塑性、韌性和焊接性能，常用于制造中低壓壓力容器筒體；1Cr18Ni9Ti是不銹鋼，多用于有耐腐蝕要求的場(chǎng)合；ZG200-400是鑄鋼，一般用于鑄造零件；QT400-18是球墨鑄鐵，在壓力容器中應(yīng)用較少。2.壓力容器設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)壓力應(yīng)（）工作壓力。A.等于B.小于C.不小于D.不大于答案：C。設(shè)計(jì)壓力是指在相應(yīng)設(shè)計(jì)溫度下用以確定容器殼體厚度的壓力，其值不得小于工作壓力，以保證容器在正常工作壓力下的安全性。3.內(nèi)壓薄壁圓筒的厚度計(jì)算公式$δ=\frac{pD_i}{2[σ]^tφ-p}$中，$[σ]^t$表示（）。A.設(shè)計(jì)溫度下材料的許用應(yīng)力B.常溫下材料的許用應(yīng)力C.設(shè)計(jì)溫度下材料的屈服強(qiáng)度D.常溫下材料的屈服強(qiáng)度答案：A。$[σ]^t$是設(shè)計(jì)溫度下材料的許用應(yīng)力，它考慮了材料在設(shè)計(jì)溫度下的力學(xué)性能，用于確定容器的壁厚。4.下列哪種補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)適用于壓力較高、開(kāi)孔直徑較大的場(chǎng)合？A.補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)B.厚壁接管補(bǔ)強(qiáng)C.整體鍛件補(bǔ)強(qiáng)D.以上都不是答案：C。整體鍛件補(bǔ)強(qiáng)是將接管與容器殼體做成一個(gè)整體的鍛件，強(qiáng)度高，適用于壓力較高、開(kāi)孔直徑較大的場(chǎng)合；補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但補(bǔ)強(qiáng)效果相對(duì)較差；厚壁接管補(bǔ)強(qiáng)適用于開(kāi)孔直徑較小的情況。5.壓力容器的設(shè)計(jì)溫度是指（）。A.容器內(nèi)部介質(zhì)的最高溫度B.容器內(nèi)部介質(zhì)的最低溫度C.容器壁可能達(dá)到的最高或最低溫度D.環(huán)境的最高或最低溫度答案：C。設(shè)計(jì)溫度是指容器在正常工作過(guò)程中，在相應(yīng)設(shè)計(jì)壓力下，殼壁或元件金屬可能達(dá)到的最高或最低溫度。二、判斷題1.壓力容器的工作壓力是指容器頂部在正常工作過(guò)程中可能產(chǎn)生的最大絕對(duì)壓力。（）答案：錯(cuò)誤。工作壓力是指容器頂部在正常工作過(guò)程中可能產(chǎn)生的最高表壓力。2.焊接接頭系數(shù)φ反映了焊接接頭強(qiáng)度與母材強(qiáng)度的比值，其值越大，說(shuō)明焊接質(zhì)量越好。（）答案：正確。焊接接頭系數(shù)φ考慮了焊接接頭對(duì)容器強(qiáng)度的削弱程度，φ值越大，表明焊接接頭的強(qiáng)度越接近母材強(qiáng)度，焊接質(zhì)量越好。3.對(duì)于內(nèi)壓容器，當(dāng)設(shè)計(jì)壓力$p\geq10MPa$時(shí)，屬于高壓容器。（）答案：正確。根據(jù)壓力容器的分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，按設(shè)計(jì)壓力分為低壓（$0.1MPa\leqp\lt1.6MPa$）、中壓（$1.6MPa\leqp\lt10MPa$）、高壓（$10MPa\leqp\lt100MPa$）和超高壓（$p\geq100MPa$）容器。4.容器的計(jì)算厚度是指按設(shè)計(jì)公式計(jì)算得到的厚度，不包括厚度附加量。（）答案：正確。計(jì)算厚度是根據(jù)設(shè)計(jì)公式計(jì)算得出的滿足強(qiáng)度要求的厚度，厚度附加量是考慮腐蝕、加工等因素額外增加的厚度。5.帶襯里的壓力容器，襯里材料的選擇主要考慮其耐腐蝕性，與容器的壓力、溫度等無(wú)關(guān)。（）答案：錯(cuò)誤。帶襯里的壓力容器，襯里材料的選擇不僅要考慮耐腐蝕性，還要考慮與容器的壓力、溫度等工況條件相適應(yīng)，以及襯里與基體材料的相容性等。三、簡(jiǎn)答題1.簡(jiǎn)述壓力容器設(shè)計(jì)的基本要求。答：壓力容器設(shè)計(jì)的基本要求包括：（1）安全性：確保容器在規(guī)定的使用條件下，能承受各種載荷而不發(fā)生破壞，保證操作人員和設(shè)備的安全。要考慮材料的強(qiáng)度、韌性、耐腐蝕性等性能，合理確定設(shè)計(jì)壓力、設(shè)計(jì)溫度等參數(shù)，采用合適的結(jié)構(gòu)形式和補(bǔ)強(qiáng)措施。（2）經(jīng)濟(jì)性：在滿足安全要求的前提下，盡量降低制造成本和運(yùn)行成本。合理選擇材料，優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，減少加工難度和材料消耗。（3）實(shí)用性：容器的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足工藝生產(chǎn)的要求，具有良好的操作性能和維護(hù)性能。例如，要便于介質(zhì)的進(jìn)出、內(nèi)部的清洗和檢修等。（4）可靠性：保證容器在規(guī)定的使用期限內(nèi)和規(guī)定的條件下，完成規(guī)定功能的能力。要考慮材料的質(zhì)量穩(wěn)定性、制造工藝的可靠性以及運(yùn)行過(guò)程中的監(jiān)測(cè)和維護(hù)措施。2.簡(jiǎn)述內(nèi)壓薄壁圓筒和厚壁圓筒的劃分標(biāo)準(zhǔn)及應(yīng)力計(jì)算方法的區(qū)別。答：劃分標(biāo)準(zhǔn)：當(dāng)圓筒的外徑$D_o$與內(nèi)徑$D_i$之比$K=\frac{D_o}{D_i}\leq1.2$時(shí)，稱(chēng)為薄壁圓筒；當(dāng)$K=\frac{D_o}{D_i}\gt1.2$時(shí)，稱(chēng)為厚壁圓筒。應(yīng)力計(jì)算方法區(qū)別：（1）內(nèi)壓薄壁圓筒：可采用薄膜理論進(jìn)行應(yīng)力計(jì)算，其周向應(yīng)力$σ_θ=\frac{pD_i}{2δ}$，軸向應(yīng)力$σ_z=\frac{pD_i}{4δ}$（$p$為內(nèi)壓，$D_i$為內(nèi)徑，$δ$為壁厚）。該理論假設(shè)筒體壁內(nèi)的應(yīng)力沿壁厚均勻分布。（2）內(nèi)壓厚壁圓筒：需采用拉美公式進(jìn)行應(yīng)力計(jì)算，周向應(yīng)力$σ_θ=\frac{p_iD_o^2}{D_o^2-D_i^2}(1+\frac{D_i^2}{r^2})$，徑向應(yīng)力$σ_r=\frac{p_iD_o^2}{D_o^2-D_i^2}(1-\frac{D_i^2}{r^2})$（$p_i$為內(nèi)壓，$D_i$為內(nèi)徑，$D_o$為外徑，$r$為所求應(yīng)力點(diǎn)到圓筒中心的距離）。厚壁圓筒的應(yīng)力沿壁厚是不均勻分布的。3.簡(jiǎn)述壓力容器開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)的原因及補(bǔ)強(qiáng)原則。答：開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)的原因：（1）開(kāi)孔使容器殼體的連續(xù)性遭到破壞，在開(kāi)孔邊緣會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象，應(yīng)力峰值可達(dá)到薄膜應(yīng)力的3-5倍，容易導(dǎo)致容器在開(kāi)孔處發(fā)生破壞。（2）開(kāi)孔還會(huì)削弱容器的承載面積，降低容器的強(qiáng)度。補(bǔ)強(qiáng)原則：（1）等面積補(bǔ)強(qiáng)原則：在開(kāi)孔附近適當(dāng)增加殼體或接管的金屬面積，使補(bǔ)強(qiáng)金屬的截面積等于或大于因開(kāi)孔而削弱的截面積。（2）有效補(bǔ)強(qiáng)范圍原則：補(bǔ)強(qiáng)金屬應(yīng)布置在開(kāi)孔的有效補(bǔ)強(qiáng)范圍內(nèi)，一般規(guī)定徑向有效補(bǔ)強(qiáng)范圍為$B=2d$（$d$為開(kāi)孔直徑），軸向有效補(bǔ)強(qiáng)范圍為$h_1$和$h_2$，分別根據(jù)接管和殼體的情況確定。（3）補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)合理原則：補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)應(yīng)具有良好的制造工藝性和力學(xué)性能，避免產(chǎn)生新的應(yīng)力集中源。四、計(jì)算題1.已知一內(nèi)壓薄壁圓筒形容器，內(nèi)徑$D_i=1000mm$，設(shè)計(jì)壓力$p=1.6MPa$，設(shè)計(jì)溫度下材料的許用應(yīng)力$[σ]^t=170MPa$，焊接接頭系數(shù)$φ=0.85$，厚度附加量$C=2mm$，試計(jì)算該容器的壁厚。解：根據(jù)內(nèi)壓薄壁圓筒的厚度計(jì)算公式$δ=\frac{pD_i}{2[σ]^tφ-p}$將$p=1.6MPa$，$D_i=1000mm$，$[σ]^t=170MPa$，$φ=0.85$代入公式得：$δ=\frac{1.6×1000}{2×170×0.85-1.6}=\frac{1600}{289-1.6}=\frac{1600}{287.4}\approx5.57mm$考慮厚度附加量$C=2mm$，則設(shè)計(jì)厚度$δ_d=δ+C=5.57+2=7.57mm$根據(jù)鋼板的規(guī)格，向上圓整取名義厚度$δ_n=8mm$。2.有一接管開(kāi)孔，開(kāi)孔直徑$d=200mm$，殼體厚度$δ=10mm$，接管厚度$δ_1=8mm$，試計(jì)算該開(kāi)孔的有效補(bǔ)強(qiáng)范圍。解：（1）徑向有效補(bǔ)強(qiáng)范圍$B$：根據(jù)規(guī)定，$B=2d$，已知$d=200mm$，則$B=2×200=400mm$。（2）軸向有效補(bǔ)強(qiáng)范圍：接管軸向有效補(bǔ)強(qiáng)高度$h_1$：當(dāng)接管為插入式時(shí)，$h_1=\sqrt{dδ_1}=\sq