化工设备制造工程师职称考试试题及答案

化工设备制造工程师职称考试试题及答案考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每题2分，共20分。请将正确选项的字母填在括号内）1.化工设备中最常用的基础材料是（）。A.有机玻璃B.耐酸砖C.碳素钢D.钛合金2.压力容器的强度计算主要依据是（）。A.材料的许用应力B.容器的容积C.容器的重量D.操作温度3.焊接残余应力对压力容器的最主要影响是（）。A.导致容器美观度下降B.引起应力腐蚀开裂C.增加容器重量D.使容器易于清洗4.对于盛装腐蚀性介质的压力容器，通常优先选用（）材料。A.碳素结构钢B.不锈钢C.铝合金D.铜合金5.下面哪种检测方法主要用于检测焊缝内部的缺陷？（）A.渗透检测B.磁粉检测C.超声波检测D.光学内窥镜检测6.化工设备中，法兰连接的密封面通常采用（）形。A.平面B.椭圆形C.楔形D.环形7.设备制造过程中，铸件通常需要进行（）处理，以改善其内部组织和性能。A.淬火B.回火C.正火D.调质8.承受循环载荷的设备部件，更容易发生（）失效。A.疲劳B.蠕变C.蠕蚀D.塑性变形9.ASMEVIIIDiv.1标准主要适用于（）的设计和制造。A.锅炉B.锻件C.压力容器D.电机10.设备装配过程中，保证轴承正常工作的关键因素是（）。A.装配精度B.装配颜色C.装配速度D.装配人数二、判断题（每题1分，共10分。请将“正确”填在括号内，错误”填在括号内）1.()碳素钢的含碳量越高，其强度和硬度越高，塑性越好。2.()压力容器的封头通常采用碟形或锥形，主要是为了减少应力集中。3.()焊接是设备制造中唯一可能引入焊接残余应力的方法。4.()无损检测（NDT）是指在不损伤被检对象的前提下，对其内部或表面缺陷进行检测的所有方法。5.()设备的腐蚀通常是指设备材料与周围环境发生化学或电化学作用而造成的损伤。6.()管壳式换热器中，管程和壳程的流体可以相互混合。7.()设备制造图中的比例是指图纸尺寸与实物尺寸之比。8.()铸造是一种将熔融金属浇入铸型中，待其冷却凝固后获得所需形状和尺寸零件的制造方法。9.()设备的疲劳极限是指材料在循环载荷作用下不发生断裂的最大应力。10.()化工设备的制造过程主要包括下料、成型、焊接、热处理、检验和装配等环节。三、填空题（每空1分，共15分。请将正确答案填在横线上）1.压力容器的主体部分通常由筒体和______组成。2.焊接残余应力消除常用的方法是______和______。3.用于表征材料抵抗局部变形能力的指标是______。4.不锈钢根据铬含量不同，主要分为铬不锈钢和______不锈钢。5.超声波检测的主要优点是______和______。6.设备制造中常用的热处理方法有退火、______、淬火和回火。7.循环载荷作用下，材料在应力远低于其静载强度时发生断裂的现象称为______。8.常用的压力容器密封垫片材料有石棉垫、______和复合材料垫。9.设备图纸上标注的“Ø50H8/f7”表示公称直径为50mm，______为基本偏差，______为孔的公差带代号。10.设备装配过程中，对于精密配合件，通常采用______或______的方式进行装配。四、简答题（每题5分，共20分）1.简述压力容器筒体壁厚计算需要考虑的主要因素。2.简述焊接残余应力可能引起的设备失效形式。3.简述选择化工设备制造材料时需要考虑的主要因素。4.简述设备制造过程中无损检测（NDT）的重要性。五、计算题（共25分）1.（10分）某压力容器筒体，内径D=2000mm，设计压力P=1.6MPa（表压），设计温度为200℃，材料为16MnR，其许用应力[σ]=170MPa。假设不考虑封头的影响，试计算该筒体的计算壁厚σ（根据GB150公式，圆筒薄膜应力公式计算，并核算是否满足强度要求）。取腐蚀裕量C2=2mm，焊缝系数φ=1.0。2.（15分）如图所示（此处无图，但需假设一个典型计算情境），一艘反应釜，内径D=1500mm，高H=3000mm，封头为标准碟形封头（封头形状系数K=1.0）。釜体材料为不锈钢304，设计压力P=0.6MPa（表压），设计温度为150℃。试计算釜体和封头的计算壁厚σ。材料许用应力[σ]=160MPa，腐蚀裕量C2=2mm，焊缝系数φ=1.0。请分别列出釜体和封头的计算公式及结果。（提示：釜体按圆筒计算，封头按碟形封头计算公式，注意区分釜体和封头的直径D或D2）。六、论述题（10分）结合化工设备制造的实际，论述焊接质量对设备安全运行的重要性，并简述保证焊接质量的主要措施。试卷答案一、选择题1.C2.A3.B4.B5.C6.A7.C8.A9.C10.A解析思路：1.化工设备基础材料要求强度、塑性、焊接性良好，碳素钢最常用。A有机玻璃耐腐蚀但强度低；B耐酸砖是砌体材料；C碳素钢应用广泛；D钛合金成本高。2.压力容器强度计算基于材料许用应力与应力分析结果比较。3.焊接残余应力是导致应力集中，进而可能引发疲劳裂纹、应力腐蚀开裂的主要原因。4.腐蚀性介质要求材料具有良好耐腐蚀性，不锈钢满足要求。A碳钢易腐蚀；B不锈钢耐腐蚀性好；C铝合金耐腐蚀性特定；D铜合金耐腐蚀性特定。5.渗透检测和磁粉检测为表面检测方法；超声波检测能穿透材料检测内部缺陷；光学内窥镜主要用于内部直观检查。6.平面法兰结构简单，密封性能可靠，应用最广泛。B椭圆形密封面应力分布好但加工复杂；C楔形密封面靠压紧力自紧；D环形不是标准密封面形式。7.铸件组织不均匀，正火能细化晶粒，改善力学性能。A淬火硬度高但脆；B回火降低硬度提高韧性；C正火改善组织和性能；D调质综合性能好但工艺复杂。8.循环载荷下，材料在远低于静态强度时发生周期性断裂称为疲劳。B蠕变是高温下缓慢变形；C腐蚀是化学作用损伤；D塑性变形是永久变形。9.ASMEVIIIDiv.1是压力容器设计制造的主要标准。A锅炉有专门标准如ASMEBoilerandPressureVesselsCodeSectionI；B锻件有标准如ASTMA27；C压力容器主要依据此标准；D电机有专门标准。10.轴承装配必须保证正确的径向和轴向定位，即装配精度。B颜色、C速度、D人数与轴承工作无关。二、判断题1.错误解析思路：碳素钢含碳量越高，强度硬度提高，但塑性、韧性降低。2.正确解析思路：碟形或锥形封头能较好地过渡，减少边缘应力集中。3.错误解析思路：冲压、热处理等也可能引入残余应力。4.正确解析思路：这是无损检测的定义。5.正确解析思路：设备腐蚀是材料与环境发生化学或电化学作用的结果。6.错误解析思路：管壳式换热器有管板隔离，管程和壳程流体不混合。7.正确解析思路：比例定义了图样尺寸与实际尺寸的关系。8.正确解析思路：这是铸造的基本定义。9.正确解析思路：疲劳极限是材料在循环载荷下不发生疲劳断裂的最大应力。10.正确解析思路：这些是设备制造的主要环节。三、填空题1.封头解析思路：压力容器基本结构是筒体和封头。2.整体退火；应力消除退火解析思路：常用的焊接残余应力消除方法是整体或局部加热回火。3.塑性解析思路：塑性反映材料在变形力作用下发生永久变形而不破坏的能力。4.铬镍解析思路：不锈钢分为铬不锈钢（普通）和含有铬镍的奥氏体不锈钢（不锈）。5.灵敏度高；穿透力强解析思路：超声波检测的优点是比较突出。6.淬火解析思路：常用的热处理方法包括退火、正火、淬火、回火。7.疲劳解析思路：题干描述的现象是疲劳断裂的特征。8.橡胶垫解析思路：常用的非金属垫片是橡胶垫。石棉垫已少用，复合材料垫种类多。9.上偏差；h解析思路：H8是孔的上偏差为+27μm，f7是轴的下偏差为-31μm。10.温和装配；加热装配解析思路：精密配合件装配常采用避免应力产生的温和或加热方法。四、简答题1.筒体壁厚计算需考虑：*设计压力（内部或外部）：压力是决定壁厚的主要外力。*设计温度：影响材料许用应力及蠕变性能。*内径或外径：计算基准。*材料许用应力：材料性能决定承载能力。*腐蚀裕量：补偿材料腐蚀或表面处理减薄。*焊缝系数：考虑焊缝强度削弱。*结构形式：如圆筒、球壳、封头形式及应力分布。*容器类别和安全等级要求。2.焊接残余应力可能引起的失效形式：*应力腐蚀开裂（SCC）：在腐蚀介质和残余应力共同作用下，材料发生脆性断裂。*疲劳裂纹萌生与扩展：残余应力导致局部应力集中，加速疲劳裂纹的产生和发展。*降低结构刚度与承载能力：残余拉应力相当于施加了部分载荷。*引起设备变形或振动：残余应力可能导致翘曲、弯曲等变形，影响设备正常运行。*焊接接头区域成为薄弱环节：应力集中部位易先发生破坏。3.选择化工设备制造材料需考虑：*介质特性：耐腐蚀性、化学稳定性。*操作条件：温度、压力、应力状态（静载/动载）。*力学性能要求：强度、塑性、韧性、硬度。*经济性：材料成本、加工成本、维护成本。*可焊性、可加工性：是否便于制造和装配。*资源可获得性及环保要求。*标准规范符合性。4.设备制造过程中无损检测（NDT）的重要性：*保证产品质量：发现材料、制造过程中的缺陷（裂纹、气孔、夹杂等），确保设备安全。*评估结构完整性：对在役设备进行检测，判断其安全状况。*符合法规要求：满足相关标准、规范对检测的要求。*降低安全风险：防止因缺陷导致的突发性破坏事故。*提供质量控制依据：为制造过程改进提供信息。*指导维修决策：确定缺陷位置、大小、性质，为维修或报废提供依据。五、计算题1.计算过程：*公式：σ=(P*D)/(2*[σ]*φ-P)+C2*数据：P=1.6MPa,D=2000mm=2m,[σ]=170MPa,φ=1.0,C2=2mm=0.002m*计算：(1.6*2)/(2*170*1.0-1.6)+0.002*计算：3.2/(340-1.6)+0.002*计算：3.2/338.4+0.002*计算：0.00944+0.002=0.01144m=11.44mm*强度校核：实际壁厚需≥计算壁厚。若计算壁厚小于最小允许壁厚（考虑腐蚀裕量后），则需重新设计或选择更厚壁厚。此题计算结果为11.44mm，需与标准对比确定是否满足最小要求（通常由设计规范给出，例如可能需要考虑壁厚附加量）。假设11.44mm大于最小允许壁厚，则满足强度要求。2.釜体计算：*公式：σ=(P*D)/(2*[σ]*φ-P)+C2*数据：P=0.6MPa,D=1500mm=1.5m,[σ]=160MPa,φ=1.0,C2=2mm=0.002m*计算：(0.6*1.5)/(2*160*1.0-0.6)+0.002*计算：0.9/(320-0.6)+0.002*计算：0.9/319.4+0.002*计算：0.00281+0.002=0.00481m=4.81mm*釜体计算壁厚：σ_釜体=4.81mm*封头计算：*公式：σ=(P*D2)/(2*[σ]*φ*K-P)+C2*数据：P=0.6MPa,D2=1500mm=1.5m,[σ]=160MPa,φ=1.0,K=1.0,C2=2mm=0.002m*计算：(0.6*1.5)/(2*160*1.0*1.0-0.6)+0.002*计算：0.9/(320-0.6)+0.002*计算：0.9/319.4+0.002*计算：0.00281+0.002=0.00481m=4.81mm*封头计算