2025年化工裝備技術(shù)競(jìng)賽試題及答案一、單項(xiàng)選擇題（每題1分，共20分）1.在壓力容器設(shè)計(jì)中，決定材料許用應(yīng)力的主要依據(jù)是A.抗拉強(qiáng)度B.屈服強(qiáng)度C.蠕變極限D(zhuǎn).沖擊韌性答案：B2.下列密封形式中，屬于自緊密封的是A.平墊密封B.八角墊密封C.O形圈密封D.伍德密封答案：D3.對(duì)于列管式換熱器，當(dāng)管程流體為腐蝕性介質(zhì)時(shí)，優(yōu)先選用的換熱管材料是A.20碳鋼B.0Cr18Ni9C.16MnD.Q345R答案：B4.在離心泵特性曲線中，關(guān)閉點(diǎn)揚(yáng)程是指A.最大流量點(diǎn)揚(yáng)程B.最小流量點(diǎn)揚(yáng)程C.流量為零時(shí)的揚(yáng)程D.效率最高點(diǎn)揚(yáng)程答案：C5.下列關(guān)于ASMEⅧ1與GB150的說(shuō)法正確的是A.兩者焊接接頭系數(shù)定義完全一致B.兩者對(duì)沖擊試驗(yàn)溫度的確定方法相同C.兩者均允許采用應(yīng)力分類(lèi)法D.兩者對(duì)開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)的基本思路一致答案：D6.在塔設(shè)備強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，考慮地震載荷組合的基本組合系數(shù)為A.1.0B.1.2C.1.3D.1.4答案：B7.對(duì)于雙層帶極堆焊，過(guò)渡層通常選用的焊帶材質(zhì)為A.308LB.309LC.316LD.2209答案：B8.在高壓容器制造中，采用多層包扎結(jié)構(gòu)的主要目的是A.降低重量B.提高剛性C.降低應(yīng)力集中D.提高安全性與工藝性答案：D9.下列無(wú)損檢測(cè)方法中，對(duì)層間未熔合最敏感的是A.RTB.UTC.MTD.PT答案：B10.在離心壓縮機(jī)中，發(fā)生喘振的根本原因是A.轉(zhuǎn)速過(guò)高B.流量小于最小允許值C.出口壓力過(guò)低D.進(jìn)氣溫度過(guò)高答案：B11.對(duì)于立式熱虹吸再沸器，其循環(huán)推動(dòng)力主要來(lái)源于A.泵揚(yáng)程B.密度差C.表面張力D.靜壓差答案：B12.在壓力容器定期檢驗(yàn)中，安全狀況等級(jí)為3級(jí)的容器，下次檢驗(yàn)周期最長(zhǎng)不得超過(guò)A.3年B.4年C.5年D.6年答案：A13.下列關(guān)于膨脹節(jié)設(shè)置的說(shuō)法，錯(cuò)誤的是A.可吸收軸向位移B.可吸收角向位移C.可完全替代固定支座D.需進(jìn)行疲勞壽命校核答案：C14.在塔盤(pán)結(jié)構(gòu)參數(shù)中，直接影響漏液點(diǎn)的是A.堰高B.堰長(zhǎng)C.孔徑與開(kāi)孔率D.降液管面積答案：C15.對(duì)于含H?S介質(zhì)的壓力容器，材料應(yīng)滿足的附加要求是A.高硬度B.低硬度C.高含碳量D.高錳含量答案：B16.在攪拌釜功率計(jì)算中，功率數(shù)NP與雷諾數(shù)Re的關(guān)系曲線中，當(dāng)Re>10?時(shí)，NPA.隨Re增大而增大B.隨Re增大而減小C.基本恒定D.呈指數(shù)下降答案：C17.下列關(guān)于深冷容器絕熱方式的選擇，正確的是A.真空粉末絕熱適合大型LNG儲(chǔ)罐B.高真空多層絕熱適合液氧槽車(chē)C.堆積絕熱適合液氫儲(chǔ)罐D(zhuǎn).真空粉末絕熱適合液氦儲(chǔ)罐答案：B18.在GB12337中，球罐支柱與赤道板連接焊縫表面探傷比例為A.10%B.25%C.50%D.100%答案：D19.對(duì)于往復(fù)壓縮機(jī)，采用余隙調(diào)節(jié)的主要目的是A.提高排氣量B.降低排氣溫度C.實(shí)現(xiàn)氣量無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)D.減少振動(dòng)答案：C20.在壓力管道設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)于劇烈循環(huán)工況，其膨脹節(jié)設(shè)計(jì)疲勞壽命安全系數(shù)應(yīng)不小于A.2B.5C.10D.20答案：C二、多項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分；每題至少有兩個(gè)正確答案，多選少選均不得分）21.下列屬于壓力容器主要受壓元件的有A.筒體B.封頭C.法蘭D.支座墊板E.換熱管答案：ABCE22.在塔設(shè)備水力學(xué)計(jì)算中，影響液泛氣速的因素包括A.氣液相密度B.表面張力C.塔盤(pán)間距D.液體粘度E.塔徑答案：ABCD23.關(guān)于離心泵汽蝕余量NPSH的說(shuō)法正確的有A.NPSHr隨流量增大而增大B.NPSHa必須大于NPSHrC.降低吸入溫度可提高NPSHaD.增大吸入管徑可降低NPSHrE.汽蝕首先發(fā)生在葉輪出口答案：ABC24.下列焊接缺陷中，屬于體積型缺陷的有A.氣孔B.夾渣C.未熔合D.未焊透E.裂紋答案：AB25.在高壓容器制造中，采用熱套工藝時(shí)應(yīng)滿足的條件有A.內(nèi)筒屈服強(qiáng)度高于外筒B.過(guò)盈量合理C.貼合率≥80%D.套合溫度控制在250～400℃E.套合后做消除應(yīng)力熱處理答案：BCDE26.下列關(guān)于低溫壓力容器材料沖擊試驗(yàn)的說(shuō)法正確的有A.試驗(yàn)溫度不得高于最低設(shè)計(jì)溫度B.沖擊功平均值≥31JC.允許一個(gè)試樣低于平均值但不低于21JD.厚度<6mm時(shí)可免做沖擊E.試驗(yàn)采用V型缺口答案：ABCE27.在GB150中，需要進(jìn)行疲勞分析的壓力容器包括A.設(shè)計(jì)壓力≥1.6MPa且循環(huán)次數(shù)≥1000次B.溫度梯度變化≥50℃的頻繁啟動(dòng)C.膨脹節(jié)承受循環(huán)位移D.夾套容器內(nèi)壓循環(huán)E.地震載荷循環(huán)答案：BCD28.下列關(guān)于安全閥與爆破片組合裝置的說(shuō)法正確的有A.爆破片應(yīng)安裝在安全閥入口側(cè)B.組合后泄放系數(shù)取0.9C.爆破片破裂后必須更換D.可用于極度毒性介質(zhì)E.可減少安全閥頻繁起跳答案：ACDE29.在攪拌釜傳熱計(jì)算中，影響夾套側(cè)傳熱膜系數(shù)的主要因素有A.夾套流速B.流體導(dǎo)熱系數(shù)C.夾套幾何形狀D.攪拌轉(zhuǎn)速E.流體比熱容答案：ABCE30.下列關(guān)于壓力容器風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估（RBI）的說(shuō)法正確的有A.可延長(zhǎng)檢驗(yàn)周期B.需考慮失效后果C.需考慮失效概率D.可完全替代定期檢驗(yàn)E.需動(dòng)態(tài)更新數(shù)據(jù)答案：ABCE三、填空題（每空1分，共20分）31.在GB150中，焊接接頭系數(shù)取1.0的條件是________且________。答案：100%射線檢測(cè)，無(wú)缺陷32.對(duì)于立式圓筒形儲(chǔ)罐，第一圈壁板的最小名義厚度不得小于________mm。答案：533.在列管式換熱器管板強(qiáng)度計(jì)算中，對(duì)于固定管板，其邊緣旋轉(zhuǎn)剛度系數(shù)K值與________、________、________有關(guān)。答案：筒體厚度，筒體內(nèi)徑，材料彈性模量34.在塔盤(pán)浮閥結(jié)構(gòu)中，閥腿的作用是________和________。答案：導(dǎo)向，限位35.離心泵比轉(zhuǎn)數(shù)ns的計(jì)算公式為ns=3.65nQ^0.5/H^0.75，其中Q的單位為_(kāi)_______，H的單位為_(kāi)_______。答案：m3/s，m36.在多層包扎容器設(shè)計(jì)中，層間間隙允許最大值通?？刂圃赺_______mm以?xún)?nèi)。答案：0.337.對(duì)于球罐用07MnNiMoDR鋼板，其最低使用溫度為_(kāi)_______℃。答案：5038.在壓力容器氣壓試驗(yàn)中，試驗(yàn)壓力為1.1P[σ]/[σ]^t，且不得小于________MPa。答案：0.239.在攪拌釜功率曲線中，當(dāng)處于層流區(qū)時(shí)，功率數(shù)NP與雷諾數(shù)Re的關(guān)系為NP=________。答案：常數(shù)/Re40.對(duì)于帶夾套的反應(yīng)釜，夾套設(shè)計(jì)壓力高于內(nèi)筒時(shí)，內(nèi)筒的________工況需按外壓進(jìn)行穩(wěn)定性校核。答案：外壓四、簡(jiǎn)答題（共40分）41.（8分，封閉型）說(shuō)明壓力容器設(shè)計(jì)中“應(yīng)力分類(lèi)法”與“極限載荷法”的主要區(qū)別。答案：應(yīng)力分類(lèi)法將應(yīng)力劃分為一次、二次與峰值，分別采用不同的許用限值，適用于彈性設(shè)計(jì)；極限載荷法基于塑性失效準(zhǔn)則，允許局部屈服，通過(guò)極限分析或?qū)嶒?yàn)確定最大承載能力，適用于防脆斷與極限設(shè)計(jì)。前者關(guān)注應(yīng)力性質(zhì)，后者關(guān)注整體承載。42.（8分，開(kāi)放型）某廠一臺(tái)φ2000mm×8000mm的立式反應(yīng)釜，設(shè)計(jì)壓力2.5MPa，設(shè)計(jì)溫度180℃，材料Q345R，筒體厚度22mm，運(yùn)行10年后檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)筒體內(nèi)表面有3處環(huán)向裂紋，長(zhǎng)度15～25mm，深度3～4mm。請(qǐng)給出評(píng)估與處理思路。答案：1.核查原始資料，確認(rèn)材料、焊接、熱處理及歷史操作參數(shù)；2.采用UT或TOFD測(cè)定裂紋深度，計(jì)算裂紋尖端應(yīng)力強(qiáng)度因子KI；3.若KI<KISCC，打磨消除后PT確認(rèn)，打磨深度≤0.3t且≤5mm可免補(bǔ)焊；4.若KI≥KISCC，制定返修工藝，開(kāi)坡口補(bǔ)焊，焊后局部熱處理，重新RT；5.分析裂紋成因，如氯離子應(yīng)力腐蝕、溫差疲勞或焊接缺陷，優(yōu)化工藝與水質(zhì)；6.縮短下次檢驗(yàn)周期至3年，增設(shè)在線監(jiān)測(cè)。43.（8分，封閉型）寫(xiě)出塔設(shè)備“漏液點(diǎn)”與“泛點(diǎn)”的定義，并說(shuō)明其對(duì)操作的意義。答案：漏液點(diǎn)：氣速降低至液體開(kāi)始從閥孔或篩孔下泄的臨界點(diǎn)，低于此點(diǎn)塔板效率急劇下降；泛點(diǎn)：氣速升高至液體無(wú)法下流、液層迅速充滿塔盤(pán)的臨界點(diǎn)，高于此點(diǎn)塔無(wú)法正常操作。兩者定義塔的操作彈性區(qū)間，設(shè)計(jì)氣速應(yīng)介于漏液點(diǎn)與泛點(diǎn)之間，以保證高效穩(wěn)定運(yùn)行。44.（8分，封閉型）列舉并說(shuō)明四種常用換熱器強(qiáng)化傳熱措施。答案：1.螺紋管：增加湍流，提高管內(nèi)α；2.螺旋折流板：減少死區(qū)，提高殼程α；3.內(nèi)插扭帶：促進(jìn)二次流，提高傳熱系數(shù)；4.涂層：親水或疏水涂層改變表面能，提高冷凝或沸騰傳熱。45.（8分，開(kāi)放型）某天然氣液化裝置中，一臺(tái)鋁制板翅式換熱器運(yùn)行中出現(xiàn)冷箱壓差升高、出口溫度異常。請(qǐng)分析可能原因并提出診斷步驟。答案：可能原因：1.干冰或水合物堵塞；2.鋁翅片腐蝕產(chǎn)物堆積；3.入口過(guò)濾器破損導(dǎo)致雜質(zhì)進(jìn)入；4.分布器不均造成局部?jī)龆?。診斷步驟：1.檢查歷史露點(diǎn)數(shù)據(jù)，確認(rèn)水分超標(biāo)可能性；2.采用紅外熱像儀檢測(cè)溫度分布，定位低溫區(qū)；3.停機(jī)后拆檢封頭，內(nèi)窺鏡檢查通道；4.取樣分析堵塞物成分；5.若含水合物，優(yōu)化脫水單元，增設(shè)分子篩；6.若為腐蝕產(chǎn)物，檢查CO?含量及鋁材相容性，必要時(shí)更換材料或增設(shè)前置凈化。五、計(jì)算題（共50分）46.（12分）某立式圓筒形壓力容器，內(nèi)徑Di=2200mm，設(shè)計(jì)壓力P=1.6MPa，設(shè)計(jì)溫度250℃，材料Q345R，常溫許用應(yīng)力[σ]=150MPa，高溫許用應(yīng)力[σ]^t=140MPa，焊接接頭系數(shù)φ=0.85，腐蝕裕量C2=2mm，鋼板負(fù)偏差C1=0.3mm。（1）計(jì)算筒體計(jì)算厚度δ；（2）給出名義厚度選取并校核水壓試驗(yàn)應(yīng)力。解：（1）δ=PDi/(2[σ]^tφ–P)=1.6×2200/(2×140×0.85–1.6)=14.9mm（2）名義厚度δn=δ+C1+C2+圓整=14.9+0.3+2+0.8=18mm水壓試驗(yàn)壓力Pt=1.25P[σ]/[σ]^t=1.25×1.6×150/140=2.14MPa試驗(yàn)應(yīng)力σT=Pt(Di+δn–C)/2(δn–C)=2.14×(2200+18–2.3)/2×(18–2.3)=150.2MPa0.9σs=0.9×325=292.5MPa>150.2MPa，校核通過(guò)。答案：計(jì)算厚度14.9mm，名義厚度18mm，試驗(yàn)應(yīng)力150.2MPa，合格。47.（12分）某浮頭式換熱器，殼程流量ms=30kg/s，入口溫度T1=180℃，出口溫度T2=120℃，管程冷卻水入口t1=30℃，出口t2=50℃，比熱容殼程cp,s=2.8kJ/(kg·K)，水側(cè)cp,w=4.2kJ/(kg·K)，總傳熱系數(shù)K=800W/(m2·K)，逆流布置。（1）求冷卻水流量mw；（2）求對(duì)數(shù)平均溫差ΔTm；（3）求所需傳熱面積A。解：（1）mscp,s(T1–T2)=mwcp,w(t2–t1)30×2.8×60=mw×4.2×20→mw=60kg/s（2）ΔT1=180–50=130K，ΔT2=120–30=90KΔTm=(130–90)/ln(130/90)=108.3K（3）Q=mscp,sΔT=30×2.8×60=5040kW=5.04×10?WA=Q/(KΔTm)=5.04×10?/(800×108.3)=58.2m2答案：水流量60kg/s，ΔTm108.3K，面積58.2m2。48.（12分）某球罐容積1000m3，內(nèi)壓1.8MPa，內(nèi)徑Ri=6200mm，材料07MnNiMoDR，許用應(yīng)力[σ]=190MPa，焊接接頭系數(shù)φ=1，腐蝕裕量C2=1mm，C1=0.3mm。（1）按GB12337計(jì)算球殼厚度；（2）若采用支柱數(shù)量為10根，支柱外徑φ426mm，壁厚12mm，材料Q345B，支柱高度8m，求單根支柱最大壓應(yīng)力（考慮靜載+10%風(fēng)載）。解：（1）δ=PDi/(4[σ]φ–P)=1.8×12400/(4×190×1–1.8)=29.4mmδn=29.4+0.3+1+0.2=31mm（2）球殼重G=4πR2δnρg=4π×6.22×0.031×7850×9.81=368kN物料重W=1000×480×9.81=4709kN總重F=1.1(G+W)=1.1×5077=5585kN單柱軸力N=F/10=558.5kN支柱截面積A=π/4(0.4262–0.4022)=0.0156m2σ=N/A=558.5×103/0.0156=35.8MPa答案：球殼厚度31mm，單柱壓應(yīng)力35.8MPa。49.（14分）某帶夾套反應(yīng)釜，內(nèi)筒內(nèi)徑Di=2400mm，設(shè)計(jì)內(nèi)壓Pi=0.8MPa，夾套設(shè)計(jì)壓力Pj=1.2MPa，內(nèi)筒材料Q345R，[σ]=150MPa，φ=0.85，C2=2mm，C1=0.3mm。（1）分別計(jì)算內(nèi)壓與夾套壓力下筒體所需厚度；（2）若最終名義厚度取16mm，校核夾套壓力下內(nèi)筒穩(wěn)定性（外壓校核），已知計(jì)算外壓Pc=1.2MPa，L=2400mm，E=2×10?MPa，μ=0.3，用圖算法求許用外壓[p]。解：（1）內(nèi)壓δi=PiDi/(2[σ]φ–Pi)=0.8×2400/(2×150×0.85–0.8)=7.6mm外壓δj=PjDi/(2[σ]φ–Pj)=1.2×2400/(2×150×0.85–1.2)=11.4mm（2）取δn=16mm，有效厚度δe=16–2.3=13.7mmDo=2400+2×16=2432mm，Do/δe=177.5，L/Do=0.987查GB150外壓圖表，得A=0.00045，B=62MPa[p]=B/(Do/δe)=62/177.5=0.35MPa<1.2MPa，不滿足。需加厚至δn=22mm，δe=19.4mm，Do/δe=125.4，查B=88MPa[p]=88/125.4=0.70MPa仍不足；再加厚至δn=28mm，δe=25.4mmDo/δe=95.7，B=115MPa，[p]=1.20MPa，滿足。答案：內(nèi)壓厚度7.6mm，外壓厚度需28mm，原16mm不滿足。六、綜合應(yīng)用題（共40分）50.（40分）某沿海煉化企業(yè)擬建設(shè)一臺(tái)15萬(wàn)m3低溫LNG全容儲(chǔ)罐，設(shè)計(jì)溫度1