压力容器设计复习题.docx

1、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）； （ B）； （C）； （D）。2毒性为高度或极度危害介质 PV 0.2MPam3 的低压容器应定为几类容器？ （ ） （A）类； （B）类； （C）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： （ ）（） 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）Z0、Z0；（B）Z0、 Z0 ；（ C） Z 0、

2、Z0。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） （C） pR/2t （D） pR/t6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）2 Rt ； （D）Rt9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： （ ）（）中央； （B）周边；（ C）1 2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

3、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

4、 R 的比值 t/R, （ ），则视为薄 壳，反之，视为厚壳。A、1/5 ； B、1/10 ； C、1/20 D、1/3013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

5、) 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、 2 B、2 C、=218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 1.2

6、MPa,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

7、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. ； B. ； C. 0.9 s； D. 0.8 s.24气压试验时，容器内产生的最大薄膜应力应不超过（ ）。A. ； B. ； C. 0.9 s； D. 0.8 s.25对于碳素钢制容器，液压试验时液体温度不得低于 （ ） 。A、0oC B、5oC C、15 oC D、20 oC26对于低合金钢制容器，液压试验时液体温度不得低于 （ ） 。A、0oC B、5oC C、15 oC D、20 oC27受压容器进行

8、耐压试验时，要求试验压力下容器中的最大薄膜应力为 （ ） 。A、 0.9 y B、 0.8 y C、 y28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、A0.2L B、A0.5R C、A0.2L D. A

9、= L/331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）1.0MPa34现设计一不锈钢制真空精馏塔， 经稳定性校核

10、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

11、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 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 Q B、 PMQ C、 Q41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

12、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，

13、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

14、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

15、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

16、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

17、、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1Q235 钢可以作为压力容器钢使用。 （ ）2Q235-B 和 Q235C 容许用于制造低参数的压力容器。 （ ）320oC 以下的容器中国标准定义为低温容器。 （ ）5设计压力

18、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 0.25MPaM3 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

19、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

20、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 （31030 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

21、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 1.0 MPa，最高温度 280 oC，筒身由 18MnMoNbR 钢板热卷双面对接焊接而成，焊缝进

22、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= 1850 mm，筒体长度 L12 m，椭圆形顶盖的 Di / 2h2，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 s440 MPa；(3) 18MnMoNbR 板 材在常温时 197 MPa；(4) 18MnMoNbR 板材在 450oC 时 t 177 MPa；(5) 壁厚 附加量 C2=2 mm；(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

23、 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 50 oC 时的饱和蒸汽压为 1.973MPa，材料选用 16MnR 钢板。 50 oC=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

24、设计其壁厚并进行水压试验校核。 ( y =325 MPa)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 1.973 MPa，安全阀开启压力为 1.1*1.973 = 2.17MPa，取 p = 2.2 MPa，(3) 材料选用 16MnR， =163 MPa，(4) 腐蚀裕量：腐蚀速率 K = 0.1 mm/ 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 = 0.8mm4一卧式圆筒形储罐， 内装 99%的液氨， 筒体内径 Di=2200m

25、m，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 50 oC 时的饱和蒸汽压为 1.973MPa，材料选用 16MnR 钢板。 50 oC=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。