2025年压力容器设计资格考试题库及答案

2025年压力容器设计资格考试题库及答案一、选择题1.以下哪种材料常用于制造中低压压力容器筒体？A.Q235BB.1Cr18Ni9TiC.ZG200-400D.QT400-18答案：A。Q235B是普通碳素结构钢，具有良好的塑性、韧性和焊接性能，常用于制造中低压压力容器筒体；1Cr18Ni9Ti是不锈钢，多用于有耐腐蚀要求的场合；ZG200-400是铸钢，一般用于铸造零件；QT400-18是球墨铸铁，在压力容器中应用较少。2.压力容器设计时，设计压力应（）工作压力。A.等于B.小于C.不小于D.不大于答案：C。设计压力是指在相应设计温度下用以确定容器壳体厚度的压力，其值不得小于工作压力，以保证容器在正常工作压力下的安全性。3.内压薄壁圆筒的厚度计算公式$δ=\frac{pD_i}{2[σ]^tφ-p}$中，$[σ]^t$表示（）。A.设计温度下材料的许用应力B.常温下材料的许用应力C.设计温度下材料的屈服强度D.常温下材料的屈服强度答案：A。$[σ]^t$是设计温度下材料的许用应力，它考虑了材料在设计温度下的力学性能，用于确定容器的壁厚。4.下列哪种补强结构适用于压力较高、开孔直径较大的场合？A.补强圈补强B.厚壁接管补强C.整体锻件补强D.以上都不是答案：C。整体锻件补强是将接管与容器壳体做成一个整体的锻件，强度高，适用于压力较高、开孔直径较大的场合；补强圈补强结构简单，但补强效果相对较差；厚壁接管补强适用于开孔直径较小的情况。5.压力容器的设计温度是指（）。A.容器内部介质的最高温度B.容器内部介质的最低温度C.容器壁可能达到的最高或最低温度D.环境的最高或最低温度答案：C。设计温度是指容器在正常工作过程中，在相应设计压力下，壳壁或元件金属可能达到的最高或最低温度。二、判断题1.压力容器的工作压力是指容器顶部在正常工作过程中可能产生的最大绝对压力。（）答案：错误。工作压力是指容器顶部在正常工作过程中可能产生的最高表压力。2.焊接接头系数φ反映了焊接接头强度与母材强度的比值，其值越大，说明焊接质量越好。（）答案：正确。焊接接头系数φ考虑了焊接接头对容器强度的削弱程度，φ值越大，表明焊接接头的强度越接近母材强度，焊接质量越好。3.对于内压容器，当设计压力$p\geq10MPa$时，属于高压容器。（）答案：正确。根据压力容器的分类标准，按设计压力分为低压（$0.1MPa\leqp\lt1.6MPa$）、中压（$1.6MPa\leqp\lt10MPa$）、高压（$10MPa\leqp\lt100MPa$）和超高压（$p\geq100MPa$）容器。4.容器的计算厚度是指按设计公式计算得到的厚度，不包括厚度附加量。（）答案：正确。计算厚度是根据设计公式计算得出的满足强度要求的厚度，厚度附加量是考虑腐蚀、加工等因素额外增加的厚度。5.带衬里的压力容器，衬里材料的选择主要考虑其耐腐蚀性，与容器的压力、温度等无关。（）答案：错误。带衬里的压力容器，衬里材料的选择不仅要考虑耐腐蚀性，还要考虑与容器的压力、温度等工况条件相适应，以及衬里与基体材料的相容性等。三、简答题1.简述压力容器设计的基本要求。答：压力容器设计的基本要求包括：（1）安全性：确保容器在规定的使用条件下，能承受各种载荷而不发生破坏，保证操作人员和设备的安全。要考虑材料的强度、韧性、耐腐蚀性等性能，合理确定设计压力、设计温度等参数，采用合适的结构形式和补强措施。（2）经济性：在满足安全要求的前提下，尽量降低制造成本和运行成本。合理选择材料，优化结构设计，减少加工难度和材料消耗。（3）实用性：容器的设计应满足工艺生产的要求，具有良好的操作性能和维护性能。例如，要便于介质的进出、内部的清洗和检修等。（4）可靠性：保证容器在规定的使用期限内和规定的条件下，完成规定功能的能力。要考虑材料的质量稳定性、制造工艺的可靠性以及运行过程中的监测和维护措施。2.简述内压薄壁圆筒和厚壁圆筒的划分标准及应力计算方法的区别。答：划分标准：当圆筒的外径$D_o$与内径$D_i$之比$K=\frac{D_o}{D_i}\leq1.2$时，称为薄壁圆筒；当$K=\frac{D_o}{D_i}\gt1.2$时，称为厚壁圆筒。应力计算方法区别：（1）内压薄壁圆筒：可采用薄膜理论进行应力计算，其周向应力$σ_θ=\frac{pD_i}{2δ}$，轴向应力$σ_z=\frac{pD_i}{4δ}$（$p$为内压，$D_i$为内径，$δ$为壁厚）。该理论假设筒体壁内的应力沿壁厚均匀分布。（2）内压厚壁圆筒：需采用拉美公式进行应力计算，周向应力$σ_θ=\frac{p_iD_o^2}{D_o^2-D_i^2}(1+\frac{D_i^2}{r^2})$，径向应力$σ_r=\frac{p_iD_o^2}{D_o^2-D_i^2}(1-\frac{D_i^2}{r^2})$（$p_i$为内压，$D_i$为内径，$D_o$为外径，$r$为所求应力点到圆筒中心的距离）。厚壁圆筒的应力沿壁厚是不均匀分布的。3.简述压力容器开孔补强的原因及补强原则。答：开孔补强的原因：（1）开孔使容器壳体的连续性遭到破坏，在开孔边缘会产生应力集中现象，应力峰值可达到薄膜应力的3-5倍，容易导致容器在开孔处发生破坏。（2）开孔还会削弱容器的承载面积，降低容器的强度。补强原则：（1）等面积补强原则：在开孔附近适当增加壳体或接管的金属面积，使补强金属的截面积等于或大于因开孔而削弱的截面积。（2）有效补强范围原则：补强金属应布置在开孔的有效补强范围内，一般规定径向有效补强范围为$B=2d$（$d$为开孔直径），轴向有效补强范围为$h_1$和$h_2$，分别根据接管和壳体的情况确定。（3）补强结构合理原则：补强结构应具有良好的制造工艺性和力学性能，避免产生新的应力集中源。四、计算题1.已知一内压薄壁圆筒形容器，内径$D_i=1000mm$，设计压力$p=1.6MPa$，设计温度下材料的许用应力$[σ]^t=170MPa$，焊接接头系数$φ=0.85$，厚度附加量$C=2mm$，试计算该容器的壁厚。解：根据内压薄壁圆筒的厚度计算公式$δ=\frac{pD_i}{2[σ]^tφ-p}$将$p=1.6MPa$，$D_i=1000mm$，$[σ]^t=170MPa$，$φ=0.85$代入公式得：$δ=\frac{1.6×1000}{2×170×0.85-1.6}=\frac{1600}{289-1.6}=\frac{1600}{287.4}\approx5.57mm$考虑厚度附加量$C=2mm$，则设计厚度$δ_d=δ+C=5.57+2=7.57mm$根据钢板的规格，向上圆整取名义厚度$δ_n=8mm$。2.有一接管开孔，开孔直径$d=200mm$，壳体厚度$δ=10mm$，接管厚度$δ_1=8mm$，试计算该开孔的有效补强范围。解：（1）径向有效补强范围$B$：根据规定，$B=2d$，已知$d=200mm$，则$B=2×200=400mm$。（2）轴向有效补强范围：接管轴向有效补强高度$h_1$：当接管为插入式时，$h_1=\sqrt{dδ_1}=\sq