压力容器设计复习题.docx

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压力容器设计复习题

压力容器设计”复习题

、选择题：

1．我国钢制压力容器设计规范<>采用的强度理论为：

（）

（A）Ⅰ；（B）Ⅱ；（C）Ⅲ；（D）Ⅳ。

2．毒性为高度或极度危害介质PV0.2MPa·m3的低压容器应定为几类容器？

（）（A）Ⅰ类；（B）Ⅱ类；（C）Ⅲ类；（D）其他。

3.一空气贮罐，操作压力为0.6Mpa，操作温度为常温，若设计厚度超过10毫米，则下列碳素钢材中不能够使用的钢种为：

（）

（Ａ）Q235AF（A3F）；（B）Q235A（A3）；（C）20R。

4．在弹性力学平面应力问题中，应力和应变分量分别为：

（`）

（A）бZ≠0、εZ＝0；（B）бZ≠0、εZ≠0；（C）бZ＝0、εZ≠0。

5．受均匀内压作用的球形容器，经向薄膜应力和周向薄膜应力的关系为（）

（A）<（B）>（C）＝＝pR/2t（D）＝＝pR/t

6．受均匀内压作用的圆柱形容器，经向薄膜应力和周向薄膜应力的关系为（）

7．均匀内压作用的椭圆形封头的顶点处，经向薄膜应力

（）。

A、＝B、D、

8．由边缘力和弯矩产生的边缘应力，影响的范围为（）

A）Rt；（B）2Rt；（C）2Rt；（D）Rt

9．受均布横向载荷作用的周边简支圆形薄平板，最大径向弯曲应力在：

（）

（Ａ）中央；（B）周边；（C）12半径处；D.3/8半径处。

10．受均布横向载荷作用的周边固支圆形薄平板，板上最大应力为周边径向弯曲应力，当载荷一定时，降低最大应力的方法有：

（）

（A）增加厚度；（B）采用高强钢；（C）加固周边支撑；（D）增大圆板直径。

11．容器下封头采用圆平板，由于封头与筒体和裙座全部焊牢，其受力状态近似于固支，工作时，板上最大应力和挠度变形为：

（）（A）最大应力为径向应力r，位于封头中心，最大挠度变形位于封头周边；

（B）最大应力为周向应力，位于封头中心，最大挠度变形位于封头周边；（C）最大应力为径向应力r，位于封头周边，最大挠度变形位于封头中心；（D）最大应力为周向应力，位于封头周边，最大挠度变形位于封头中心；12．工程上，当壳体的厚度与中面最小曲率半径R的比值t/R,≤（），则视为薄壳，反之，视为厚壳。

A、1/5；B、1/10；C、1/20D、1/30

13．受均匀内压作用的薄壁圆筒，其中部筒体上的周向薄膜应力为轴向薄膜应力的：

（）

（A）2倍；（B）1倍；（C）1.5倍；（D）12倍。

14．钢制椭圆形封头受超工作内压（静载荷时），可能导致最终的失效形式为（）。

A、韧性破坏B、失稳破坏

C、

韧性破坏或失稳破坏

15．液压试验的压力为设计压力的：

（）

（A）1.05倍；（B）1.10倍；

（C）1.15

倍；

（D）1.25

倍

16．气压试验的压力为设计压力的：

（）

（A）1.05倍；（B）1.10倍；

（C）1.15

倍；

（D）1.25

倍

17．受均匀内压的椭圆形封头，在赤道处周向薄膜应力出现压应力，a/b为（）

A、＞√2B、≤√2C、=√2

18．有一直径为D的圆柱形容器，两端分别采用球形封头和标准椭圆形，筒体与封头厚度全部为t，当承受内压P时，容器上最大应力点在（）

（A）圆柱形筒体中部；（B）椭圆形封头顶点；（C）筒体与椭圆形封头连接处；（D）筒体与球形封头连接处。

最大应力比与球形封头连接的圆筒大10%左右。

19．按照GB150设计一直径Di=1200mm总,高度H=42m的塔器，已知工作过程中塔器充满

密度=1.32g/ml的介质，最高压力1.2MPa,最高工作温度150℃，试回答下列问题：

若忽略风载荷与地震载荷，其设计压力P的合理取值为：

（）

（A）1.2MPa；（B）2.0MPa；（C）2.5MPa；（D）3.0MPa。

20．若容器采用16MnR板材制造，已知16MnR板材的许用应力[]=[]t=170MP，a焊缝系数为0.9,进行水压试验，试验压力PT应为：

（）

（A）1.2MPa；（B）2.0MPa；（C）2.5MPa；（D）3.0MPa。

21．取介质的腐蚀裕量C=1.5mm，则容器的合理厚度（名义厚度）为：

（A）6mm；（B）8mm；（C）10mm；（D）12mm。

22．承受内压的厚壁容器，当内壁温度高于外壁时，筒体壁上应力状况改善较大是（）

A.筒体内壁；B.筒体外壁；C.筒体中层；D.筒体内壁和外壁。

23．液压试验时，容器内产生的最大薄膜应力应不超过（）。

A.[σ]；B.[σ]；C.0.9σs；D.0.8σs.

24．气压试验时，容器内产生的最大薄膜应力应不超过（）。

A.[σ]；B.[σ]；C.0.9σs；D.0.8σs.

25．对于碳素钢制容器，液压试验时液体温度不得低于（）。

A、0oCB、5oCC、15oCD、20oC

26．对于低合金钢制容器，液压试验时液体温度不得低于（）。

A、0oCB、5oCC、15oCD、20oC

27．受压容器进行耐压试验时，要求试验压力下容器中的最大薄膜应力为（）。

A、≤0.9yB、≤0.8yC、≤y

28．在制造压力容器时，应尽可能避免的焊缝结构是：

（）

（A）对接焊；（B）搭接焊；（C）丁字焊；（D）角接焊29．当在受均匀内压作用的竖直放置的薄壁圆筒上开孔时，孔周边的的最大应力出现在：

（A）孔周边任一点；（B）孔周边与水平线成45夹角处；

（C）孔周边与水平线成60夹角处；（D）孔周边与水平线成90夹角处；（）30．为了使跨中截面弯矩与与支座截面弯矩数值上相近，对卧式容器鞍座的位置宜取

（）。

A、A≤0.2LB、A≤0.5RC、A≥0.2LD.A=L/3

31．对于支承在双鞍座上正压操作的卧式容器，器壁中出现最大轴向拉伸应力的工况是：

（）。

（A）装满物料而未升压；（B）装满物料同时升压；（C）未装物料而升压。

32．卧式容器筒体上的最大周向压缩应力发生在（）

（A）跨中截面最高处；（B）跨中截面最低处；

（C）支座截面最高处；（D）支座截面最低处；33．现需设计一个在常温下操作的夹套冷却容器，内筒为真空，无安全控制装置，夹套

内为0.8MPa（表压）冷却水，则校核内筒稳定性时的设计压力应取（）

（A）0.1MPa（B）0.8MPa（C）0.9MPa（D）1.0MPa

34．现设计一不锈钢制真空精馏塔，经稳定性校核发现其壁厚不够，合理的处理办法是：

（A）减小直径（保持容器体积不变）；（B）增加壁厚；

（C）改用强度高的材料；（D）设置加强圈。

（）

35．均匀内压作用的厚壁圆筒中，径向应力r和周向应力沿壁厚的分布为（）。

A、均匀分布B、线性分布C、非线性分布

36．厚壁圆筒的内壁温度较外壁温度低，在外壁产生的周向温度应力为（）。

A、拉伸应力B、压缩应力C、弯曲应力

37．高压容器由于操作压力高，因此为了增加泄漏阻力，平垫密封的垫片应选用（）。

A、宽面B、窄面C、螺栓园内外都有的全平面

38．对于一按弹性准则设计的厚度一定的高压容器，为了提高其承压能力，在生产加工

过程中合理的做法是（）（A）减小直径;（B）采用高强钢;（C）减少开孔;（D）自增强处理。

39．内压与温差同时作用的厚壁圆筒的内壁周向应力∑бθ出现最大值的工况是：

（）（A）外部加热；（B）内部加热；（C）内外均不加热。

40．按应力分类观点，仅受内压的圆筒与封头连接处的应力有（）。

A、PL＋QB、PM＋QC、Q

41．按照GB150进行压力容器设计时，对于由于局部结构不连续引起的高应力，合理的处理办法是（）（A）不予考虑；（B）增加总体容器壁厚以降低应力；

（C）进行详细的应力分析并分类，然后按应力性质分别加以限制；（D）不进行详细的应力分析，按照标准规定对结构加以改进。

二、填空题1．对压力容器用钢的综合要求是足够的、良好的、优良的、以及良

好的。

2．我国压力容器设计规范名称是。

3．压力容器按压力大小分为四个等级。

即、、

和。

4．按设计压力大小，容器分为四个等级：

（1）低压容器：

≤p<;

（2）中压容器：

≤p<;

（3）高压容器：

≤p<;

（4）超高压容器：

p≥;

5．工程上，当壳体的厚度与中面最小曲率半径R的比值，则视为薄壳，反

之，视为厚壳。

6．薄壁圆筒形壳体的周向应力为的两倍，在筒体上开长园形人孔，则其短

轴必须放在圆筒的方向。

7．由边缘力和弯矩产生的边缘应力具有和两个基本特性。

8．当薄壁球形容器与薄壁圆筒形容器的压力和厚度相同时，球形容器中的应力只有圆

筒形容器的周向应力的。

9．法兰密封常用的压紧面型式有：

、、、。

10．一次应力可以分为：

一次总体薄膜应力、和。

11．工程上把t/Rmin≤的壳体称为薄壳，反之为厚壳，而把t/D≤的称

为园形薄板，否则为厚板。

12．华脱尔斯计算螺栓载荷时分为和两种工况，而在校核法兰强

度时其应力要同时满足Z≤[]ft、、、和

条件。

13．承压容器材料的许用应力取b/nb、或、、或

三者中最小值。

14．安全系数的选取方法，用抗拉强度b时，为；用屈服强度y时，为；

用蠕变强度tn时，为；用持久强度tD时，为；

16．液压试验用水应控制氯离子≤

17．按照我国压力容器标准，最小壁厚，对于碳钢和低合金钢容器不小于mm，对

高合金钢容器不小于mm。

18．高压容器筒体中应力分布具有，和

，的特点，进行强度计算时可以采用、或三个失效准则。

19．外压容器的破坏形式有两种：

，。

20．容器开孔后，局部补强结构形式有：

、、。

21．二次应力是由于容器部件的或而产生的正应力

或剪应力。

22．在厚壁圆筒中，应力和应力沿壁厚的不均匀分布，

应力沿壁厚均应分布。

23．由边缘力和弯矩产生的边缘应力具有和两个基本特性。

24．容器的壁厚附加量包括：

、和成型加工工程中的壁厚减薄量。

25．焊接接头系数是：

的比值。

26．圆筒形容器承受内压时，在筒体与封头连接处，除由内压引起的应力外，

还存在满足条件而产生的应力，后者具有和

的特性。

27．受轴对称横向均布载荷的圆形薄板，当周边固定时，最大弯曲应力在处，

最大挠度在处。

当周边简支时，最大弯曲应力在处，最大挠度

在处。

28．应力集中系数是指和的比值。

应力容器开孔接管后，除了有

再加上，又由于等_因素的综合作用，其附近就成为压力容器的破坏源。

29．一次应力可以分为：

一次总体薄膜应力、和。

30．当高压容器承受内压后，厚壁圆筒中将产生三个应力分量，即：

、

和。

31．我国钢制压力容器设计规范《GB150-89》采用的强度理论为：

。

32．制造压力容器时尽可能避免的焊缝结构是：

。

33．圆筒形容器承受内压时，在筒体与封头连接处，除由内压引起的应力之

外，还存在满足条件而产生的应力，后者具有和

的特性。

34．若容器装有液体，应计入该部位的设计压力内，即取和

之和。

35．在压力容器设计中采用理论。

36．压力容器的设计压力通常取最高工作压力的倍。

37．设有安全阀的容器，设计压力不应低于。

38．装有爆破片时，容器的设计压力则取的上限。

39．容器的厚径比大于时，属于容器；容器的厚径比小于或等于

时，属于容器；

40．按照应力分类的概念，压力容器中的应力可以分为：

、、和

41．工程上把的壳体归为薄壳，反之为厚壳

42．实际许用应力取下列三者中之最小者：

43．不连续应力具有性、性、和性。

44．卧式容器鞍座跨中截面上筒体的最大轴向应力发生在和。

45．卧式容器鞍座支座截面上筒体的最大轴向应力发生在和。

46．真空容器的设计压力：

当装有安全控制装置时，取，或；

当无安全装置时，取。

带夹套的真空容器，则按加上。

47．应力分类将应力分为一次应力、和三类。

其中一次应力还可以

再分为：

、和。

48．法兰密封常用的压紧面型式有：

，，，

49．容器开孔后，局部补强结构形式有：

、、。

判断题

1．Q235钢可以作为压力容器钢使用。

（）

2．Q235-B和Q235－C容许用于制造低参数的压力容器。

（）

3．－20oC以下的容器中国标准定义为低温容器。

（）

5．设计压力容器用钢时，不应片面追求采用高强度材料。

（）6．容器的峰值应力就是最大点的应力。

（）

7．毒性程度为极度和高度危害介质的中压容器和pV大于等于0.25MPa·M3的低压容

器为三类容器。

（）

8．按照既考虑压力与容积，又考虑介质危险程度以及在生产中重要性的综合分类方法，把压力容器分为三类，其中一类容器级别最高，三类容器级别最低。

（）9．在壳体理论中，第一曲率半径总是比第二曲率半径要大。

（）10．周边固支的圆板，在板中心转角为零，在板边缘，转角最大。

（）11．周边简支的圆板，在板边缘，弯矩为零，转角也为零。

（）12．在法兰垫片密封结构中，压力越高，应该加宽垫片的承载面积。

（）13．在没有温差应力时，厚壁容器沿壁厚的应力分布呈线性分布。

（）14．温差应力和内压同时作用时，厚壁圆筒内的应力分布在外加热时，外壁的综合应力恶化，内壁得到改善。

而内加热时，内壁的综合应力恶化，外壁得到改善。

（）15．根据安定性原理，当容器内的最大应力超过屈服强度1.5倍，即丧失安定性。

（）16．卧式容器支座应尽量靠近容器封头以利用封头的增强作用。

（）17．压力容器上开孔补强的面积应该大于等于开孔削弱的面积。

（）18．应力指数与应力强度系数的区别是：

应力指数是指具有最大应力分量的点，只有一个，而应力集中系数是指所考虑点的应力分量与薄膜应力之比，在不同部位有不同的值。

（）19．在不同的容器上开孔的应力集中系数，是不同的。

（）20．外压容器经稳定性校核后壁厚不够，可改用强度级别较高的材料。

（）

三、简答题（3×10＝30分）1．压力容器用钢与其他用钢有什么区别？

请从化学成分、力学性能、热处理、可焊性等四个方面说明。

2．什么叫无力矩理论？

什么叫有力矩理论？

3．无力矩理论使用的条件是什么？

4．螺栓－垫片法兰连接的密封原理是什么？

5．比较图示两种补强结构的优缺点和适用场合

6．在进行压力容器压力试验时，需要考虑哪些问题？

为什么？

7．在设计中低压容器时，要确定哪些设计参数？

如何确定？

8．请简述自增强原理。

采用热套法生产的厚壁容器是否有自增强？

9．对压力容器用钢的基本要求是什么？

10．什么叫材料的韧性？

11.请概述一、二、三类压力容器的分类方法12．保证法兰连接紧密不漏的两个条件是什么？

13．压力容器开孔接管后对应力分布和强度带来什么影响？

14．外压容器中，长圆筒和短圆筒的分界线是什么？

15．对压力容器进行压力试验的要求是什么？

16．压力封头和筒体连接处，为什么需要有直边段？

17．怎样把角焊缝变成对接焊缝？

18．焊缝可以分为几类？

19．怎样区分长圆筒和短圆筒？

它们的临界长度为20．请简述安定性准则。

四、计算题

1．承受内压的薄壁筒体形容器，设计工作压力1.0MPa，最高温度280oC，筒身由18MnMoNbR钢板热卷双面对接焊接而成，焊缝进行局部无损探伤，半球形底封头及椭圆形顶盖的材料与筒身相同，都为拼焊结构容器内径Di=1850mm，筒体长度L＝12m，椭圆形顶盖的Di/2h＝2，分别计算筒身、顶盖和底封头的名义壁厚。

已知：

（1）容器内的介质为气体；

（2）18MnMoNbR板材在常温时s＝440MPa；（3）18MnMoNbR板材在常温时[]＝197MPa；（4）18MnMoNbR板材在450oC时[]t＝177MPa；（5）壁厚附加量C2=2mm；（6）局部探伤的焊缝系数＝0.85（10分）

2．一卧式圆筒形储罐，内装99%的液氨，筒体内径Di=2200mm，筒长L=3200mm，两端采用标准椭圆形封头，最高操作温度不超过50oC，具有可靠保冷措施，罐顶有安全阀，请计算容器及封头的壁厚，并进行水压试验校核。

（氨作为液化气，在50oC时的饱和蒸汽压为1.973MPa，材料选用16MnR钢板。

[]50oC=163MPa，筒体纵焊缝采用全焊透双面对焊，100%无损探伤，钢板负偏差C1=0.8mm，屈服点y=325MPa,卧置静压）

3．一卧式圆筒形储罐，内装99%的液氨，筒体内径Di=2200mm，筒长L=3200mm，两端采用标准椭圆形封头，夏季最高操作温度不超过50oC，具有可靠保冷措施，罐

顶有安全阀，请设计其壁厚并进行水压试验校核。

（y=325MPa）

设计参数及材料：

（1）因有可靠保冷措施，最高操作温度T=50oC，

（2）设计压力：

液氨在50oC时的饱和蒸汽压为1.973MPa，安全阀开启压力为1.1*1.973=2.17MPa，取p=2.2MPa，

（3）材料选用16MnR，[]=163MPa，（4）腐蚀裕量：

腐蚀速率K=0.1mm/年，设计寿命为15年，（5）焊缝系数：

焊缝采用全焊透双面对焊，100%无损探伤，=1

（6）钢板负偏差：

C1=0.8mm

4．一卧式圆筒形储罐，内装99%的液氨，筒体内径Di=2200mm，筒长L=3200mm，两端采用标准椭圆形封头，最高操作温度不超过50oC，具有可靠保冷措施，罐顶有安全阀，请计算容器及封头的壁厚，并进行水压试验校核。

（氨作为液化气，在50oC时的饱和蒸汽压为1.973MPa，材料选用16MnR钢板。

[]50oC=163MPa，筒体纵焊缝采用全焊透双面对焊，100%无损探伤，钢板负偏差C1=0.8mm，屈服点y=325MPa,卧置静压）

5．下图为一内径为Di，厚度为t的厚壁高压容器的局部结构图。

试分析该容器在同时承受内压p与温差△T（内加热）作用时，圆柱形筒体和球形封头上A、B、C、D四点上作用哪些应力，对这些应力进行分类，并分别赋以限制条件（不考虑疲劳）。

已知：

材料的基本许用应力强度为Sm，许用应力幅为Sa。