2026年压力容器-SAD-法兰连接设计考点练习题及答案

2026年压力容器SAD法兰连接设计考点练习题及答案一、单选题（每题2分，共20题）1.SAD法兰连接设计中，用于计算法兰应力时，下列哪项参数不属于主要考虑因素？A.法兰厚度B.法兰材料许用应力C.连接螺栓预紧力D.法兰密封面形状2.压力容器SAD法兰连接中，法兰密封面常用的材料不包括以下哪一种？A.钢板B.钛合金C.石墨D.青铜3.根据GB/T150.3-2011标准，SAD法兰连接的密封面形式中，哪种适用于高压工况？A.全平面式B.椭圆形C.V型D.三角形4.在SAD法兰连接设计中，法兰垫片的选择主要依据以下哪项因素？A.法兰直径B.容器壁厚C.工作温度D.法兰材料种类5.GB/T150.3-2011标准中，SAD法兰连接的垫片厚度计算时，通常采用哪种垫片刚度模型？A.弹性垫片模型B.刚性垫片模型C.柔性垫片模型D.半柔性垫片模型6.压力容器SAD法兰连接中，法兰螺栓的许用应力应考虑以下哪项修正系数？A.温度修正系数B.螺栓材料系数C.载荷波动系数D.以上都是7.当SAD法兰连接用于低温工况时，法兰材料应优先选择哪种类型？A.碳素钢B.不锈钢C.镍基合金D.铝合金8.在SAD法兰连接设计中，法兰外径的计算通常不考虑以下哪项因素？A.法兰厚度B.螺栓孔分布C.垫片压紧力D.法兰材料弹性模量9.根据ASMEVIII-2标准，SAD法兰连接的应力分析中，哪种应力属于二次应力？A.法兰环应力B.螺栓预紧应力C.垫片接触应力D.以上都不是10.SAD法兰连接设计中，法兰密封面的表面粗糙度要求通常为多少？A.Ra0.8μmB.Ra1.6μmC.Ra3.2μmD.Ra6.3μm二、多选题（每题3分，共10题）1.SAD法兰连接设计中，影响法兰应力分布的主要因素包括哪些？A.法兰厚度B.螺栓预紧力C.垫片刚度D.容器内压2.压力容器SAD法兰连接中，常用的垫片类型包括哪些？A.金属垫片B.非金属垫片C.金属缠绕垫片D.橡胶垫片3.根据GB/T150.3-2011标准，SAD法兰连接的强度校核需要考虑哪些应力？A.法兰环应力B.螺栓剪应力C.垫片接触应力D.容器壳体应力4.SAD法兰连接设计中，法兰垫片的安装要求包括哪些？A.垫片应平整无变形B.垫片边缘应密封C.垫片应与法兰面贴合紧密D.垫片应避免过度压缩5.压力容器SAD法兰连接中，法兰螺栓的选择应考虑哪些因素？A.螺栓材料强度B.螺栓直径C.螺栓长度D.螺栓预紧力6.根据ASMEVIII-2标准，SAD法兰连接的应力分析中，哪些属于一次应力？A.法兰环应力B.螺栓预紧应力C.垫片接触应力D.螺栓弯曲应力7.SAD法兰连接设计中，法兰密封面的常见缺陷包括哪些？A.划痕B.裂纹C.凸起D.氧化8.压力容器SAD法兰连接中，法兰垫片的材料选择应考虑哪些因素？A.工作温度B.腐蚀环境C.压力等级D.密封要求9.根据GB/T150.3-2011标准，SAD法兰连接的垫片厚度计算时，需要考虑哪些参数？A.法兰外径B.螺栓孔分布C.垫片刚度系数D.垫片材料许用应力10.SAD法兰连接设计中，法兰螺栓的预紧力计算应考虑哪些因素？A.垫片刚度B.法兰厚度C.容器内压D.螺栓材料强度三、判断题（每题1分，共10题）1.SAD法兰连接设计中，法兰密封面的表面粗糙度越小越好。（√/×）2.压力容器SAD法兰连接中，法兰螺栓的许用应力与温度无关。（√/×）3.根据ASMEVIII-2标准，SAD法兰连接的应力分析中，所有应力均需校核。（√/×）4.SAD法兰连接设计中，法兰垫片的材料选择主要取决于容器内介质的腐蚀性。（√/×）5.法兰外径的计算与螺栓孔分布无关。（√/×）6.压力容器SAD法兰连接中，法兰密封面的常见缺陷如划痕不会影响密封性能。（√/×）7.根据GB/T150.3-2011标准，SAD法兰连接的垫片厚度计算时，垫片刚度系数为常数。（√/×）8.SAD法兰连接设计中，法兰螺栓的预紧力应大于容器内压产生的应力。（√/×）9.法兰垫片的安装应避免过度压缩，以防止垫片变形。（√/×）10.压力容器SAD法兰连接中，法兰密封面的表面氧化不会影响密封性能。（√/×）四、简答题（每题5分，共5题）1.简述SAD法兰连接设计中法兰垫片的选择原则。2.简述压力容器SAD法兰连接中法兰螺栓的预紧力计算方法。3.简述SAD法兰连接设计中法兰密封面的表面粗糙度要求及原因。4.简述根据GB/T150.3-2011标准，SAD法兰连接的强度校核步骤。5.简述ASMEVIII-2标准中，SAD法兰连接的应力分析要点。五、计算题（每题10分，共3题）1.某压力容器SAD法兰连接，法兰外径D=800mm，法兰厚度t=25mm，螺栓孔分布直径d=600mm，螺栓数量n=16，螺栓材料许用应力σb=400MPa，垫片刚度系数C=1000MPa，容器内压p=2MPa。试计算法兰螺栓的预紧力F。2.某压力容器SAD法兰连接，法兰密封面为椭圆形，宽度b=50mm，垫片材料为石墨，垫片厚度t=3mm，垫片刚度系数C=800MPa，容器内压p=3MPa。试计算垫片接触应力σ。3.某压力容器SAD法兰连接，法兰外径D=1000mm，法兰厚度t=30mm，螺栓孔分布直径d=800mm，螺栓数量n=20，螺栓材料许用应力σb=500MPa，垫片刚度系数C=1200MPa，容器内压p=2.5MPa。试校核法兰环应力是否满足GB/T150.3-2011标准要求。答案及解析一、单选题答案及解析1.C解析：计算法兰应力时，主要考虑法兰厚度、材料许用应力和法兰密封面形状，而螺栓预紧力主要影响垫片接触应力，不属于法兰应力计算的主要因素。2.D解析：SAD法兰连接中常用的垫片材料包括钢板、钛合金、石墨等，青铜不适用于压力容器密封。3.B解析：椭圆形密封面适用于高压工况，因其能够更好地分散应力，提高密封性能。4.C解析：垫片的选择主要依据工作温度，不同温度下垫片材料的性能差异较大。5.A解析：GB/T150.3-2011标准采用弹性垫片模型计算垫片厚度，考虑垫片的弹性变形。6.D解析：螺栓许用应力需考虑温度、材料强度和载荷波动等因素的修正。7.C解析：低温工况下，镍基合金具有更好的低温韧性，适合用于SAD法兰连接。8.C解析：法兰外径计算主要考虑法兰厚度、螺栓孔分布和材料弹性模量，与垫片压紧力无关。9.C解析：垫片接触应力属于二次应力，其余为一次应力或峰值应力。10.A解析：SAD法兰连接中，密封面表面粗糙度通常要求为Ra0.8μm，以保证密封性能。二、多选题答案及解析1.A,B,C,D解析：法兰应力分布受法兰厚度、螺栓预紧力、垫片刚度和容器内压共同影响。2.A,B,C,D解析：常用的垫片类型包括金属垫片、非金属垫片、金属缠绕垫片和橡胶垫片。3.A,B,C解析：强度校核需考虑法兰环应力、螺栓剪应力和垫片接触应力，容器壳体应力不属于法兰连接校核范围。4.A,B,C,D解析：垫片安装要求包括平整无变形、边缘密封、贴合紧密且避免过度压缩。5.A,B,C,D解析：螺栓选择需考虑材料强度、直径、长度和预紧力，确保连接可靠性。6.A,B解析：法兰环应力和螺栓预紧应力属于一次应力，垫片接触应力和螺栓弯曲应力不属于。7.A,B,C解析：密封面缺陷如划痕、裂纹和凸起会影响密封性能，氧化可能降低密封效果。8.A,B,C,D解析：垫片材料选择需考虑工作温度、腐蚀环境、压力等级和密封要求。9.A,B,C,D解析：垫片厚度计算需考虑法兰外径、螺栓孔分布、刚度系数和材料许用应力。10.A,B,C,D解析：螺栓预紧力计算需考虑垫片刚度、法兰厚度、容器内压和螺栓材料强度。三、判断题答案及解析1.√解析：表面粗糙度越小，密封性能越好，但过小可能导致垫片嵌入，反而不利。2.×解析：温度影响螺栓材料性能，进而影响许用应力。3.×解析：应力分析中，并非所有应力均需校核，二次应力和峰值应力可放宽要求。4.√解析：垫片材料选择需考虑介质腐蚀性，以防止垫片失效。5.×解析：螺栓孔分布直接影响法兰外径计算，需考虑孔径和间距。6.×解析：划痕会破坏密封面完整性，影响密封性能。7.×解析：垫片刚度系数随材料和工作条件变化，并非常数。8.√解析：预紧力需大于内压产生的应力，以保持垫片接触压力。9.√解析：过度压缩可能导致垫片变形或破裂，影响密封。10.×解析：表面氧化会降低密封面性能，影响密封效果。四、简答题答案及解析1.SAD法兰连接设计中，垫片选择原则：-工作温度适应性：垫片材料需满足工作温度范围；-腐蚀环境考虑：选择耐腐蚀材料，防止介质侵蚀；-压力等级匹配：垫片厚度和刚度需与压力等级匹配；-密封性能要求：选择低预紧力、高密封性的垫片。2.法兰螺栓预紧力计算方法：-公式：F=(C×π×(D-d)×t)/(n×2×L)-F：预紧力（N）；-C：垫片刚度系数（MPa）；-D：法兰外径（mm）；-d：螺栓孔分布直径（mm）；-t：垫片厚度（mm）；-n：螺栓数量；-L：螺栓长度（mm）。-步骤：计算垫片接触面积，乘以刚度系数和压力，再除以螺栓数量和长度。3.法兰密封面表面粗糙度要求及原因：-要求：通常为Ra0.8μm，高压工况可要求更低。-原因：低粗糙度可减少泄漏通道，提高密封性能，但过小可能导致垫片嵌入。4.SAD法兰连接强度校核步骤：-计算法兰环应力：根据内压和法兰厚度计算应力；-校核螺栓应力：计算螺栓预紧力和剪应力，确保在许用范围内；-校核垫片接触应力：计算垫片接触压力，确保不低于垫片许用应力；-检查应力分布：确保应力分布合理，无应力集中。5.ASMEVIII-2标准中应力分析要点：-区分一次应力和二次应力：一次应力需严格校核，二次应力可放宽要求；-计算法兰环应力：根据内压和法兰厚度计算应力；-校核螺栓应力：确保螺栓预紧力和剪应力在许用范围内；-检查应力集中：避免在法兰边缘、螺栓孔等部位出现应力集中。五、计算题答案及解析1.法兰螺栓预紧力计算：-已知：D=800mm,t=25mm,d=600mm,n=16,σb=400MPa,C=1000MPa,p=2MPa。-公式：F=(C×π×(D-d)×t)/(n×2×L)-假设螺栓长度L=50mm（典型值）：F=(1000×π×(800-600)×25)/(16×2×50)F=(1000×π×200×25)/(1600)F=(5000000×π)/1600F≈981944.8N-答案：预紧力F≈981.9kN。2.垫片接触应力计算：-已知：b=50mm,t=3mm,C=800MPa,p=3MPa。-公式：σ=(p×b)/t-计算：σ=(3×50)/3σ=50MPa-答案：垫片接触应力σ=50MPa。3.法兰环应力校核：-已知：D=1000mm,t=30mm,d=800mm,n