2025年化工装备技术竞赛试题及答案

2025年化工装备技术竞赛试题及答案一、单项选择题（每题1分，共20分）1.在压力容器设计中，决定材料许用应力的主要依据是A.抗拉强度B.屈服强度C.蠕变极限D.冲击韧性答案：B2.下列密封形式中，属于自紧密封的是A.平垫密封B.八角垫密封C.O形圈密封D.伍德密封答案：D3.对于列管式换热器，当管程流体为腐蚀性介质时，优先选用的换热管材料是A.20碳钢B.0Cr18Ni9C.16MnD.Q345R答案：B4.在离心泵特性曲线中，关闭点扬程是指A.最大流量点扬程B.最小流量点扬程C.流量为零时的扬程D.效率最高点扬程答案：C5.下列关于ASMEⅧ1与GB150的说法正确的是A.两者焊接接头系数定义完全一致B.两者对冲击试验温度的确定方法相同C.两者均允许采用应力分类法D.两者对开孔补强的基本思路一致答案：D6.在塔设备强度计算时，考虑地震载荷组合的基本组合系数为A.1.0B.1.2C.1.3D.1.4答案：B7.对于双层带极堆焊，过渡层通常选用的焊带材质为A.308LB.309LC.316LD.2209答案：B8.在高压容器制造中，采用多层包扎结构的主要目的是A.降低重量B.提高刚性C.降低应力集中D.提高安全性与工艺性答案：D9.下列无损检测方法中，对层间未熔合最敏感的是A.RTB.UTC.MTD.PT答案：B10.在离心压缩机中，发生喘振的根本原因是A.转速过高B.流量小于最小允许值C.出口压力过低D.进气温度过高答案：B11.对于立式热虹吸再沸器，其循环推动力主要来源于A.泵扬程B.密度差C.表面张力D.静压差答案：B12.在压力容器定期检验中，安全状况等级为3级的容器，下次检验周期最长不得超过A.3年B.4年C.5年D.6年答案：A13.下列关于膨胀节设置的说法，错误的是A.可吸收轴向位移B.可吸收角向位移C.可完全替代固定支座D.需进行疲劳寿命校核答案：C14.在塔盘结构参数中，直接影响漏液点的是A.堰高B.堰长C.孔径与开孔率D.降液管面积答案：C15.对于含H₂S介质的压力容器，材料应满足的附加要求是A.高硬度B.低硬度C.高含碳量D.高锰含量答案：B16.在搅拌釜功率计算中，功率数NP与雷诺数Re的关系曲线中，当Re>10⁴时，NPA.随Re增大而增大B.随Re增大而减小C.基本恒定D.呈指数下降答案：C17.下列关于深冷容器绝热方式的选择，正确的是A.真空粉末绝热适合大型LNG储罐B.高真空多层绝热适合液氧槽车C.堆积绝热适合液氢储罐D.真空粉末绝热适合液氦储罐答案：B18.在GB12337中，球罐支柱与赤道板连接焊缝表面探伤比例为A.10%B.25%C.50%D.100%答案：D19.对于往复压缩机，采用余隙调节的主要目的是A.提高排气量B.降低排气温度C.实现气量无级调节D.减少振动答案：C20.在压力管道设计时，对于剧烈循环工况，其膨胀节设计疲劳寿命安全系数应不小于A.2B.5C.10D.20答案：C二、多项选择题（每题2分，共20分；每题至少有两个正确答案，多选少选均不得分）21.下列属于压力容器主要受压元件的有A.筒体B.封头C.法兰D.支座垫板E.换热管答案：ABCE22.在塔设备水力学计算中，影响液泛气速的因素包括A.气液相密度B.表面张力C.塔盘间距D.液体粘度E.塔径答案：ABCD23.关于离心泵汽蚀余量NPSH的说法正确的有A.NPSHr随流量增大而增大B.NPSHa必须大于NPSHrC.降低吸入温度可提高NPSHaD.增大吸入管径可降低NPSHrE.汽蚀首先发生在叶轮出口答案：ABC24.下列焊接缺陷中，属于体积型缺陷的有A.气孔B.夹渣C.未熔合D.未焊透E.裂纹答案：AB25.在高压容器制造中，采用热套工艺时应满足的条件有A.内筒屈服强度高于外筒B.过盈量合理C.贴合率≥80%D.套合温度控制在250～400℃E.套合后做消除应力热处理答案：BCDE26.下列关于低温压力容器材料冲击试验的说法正确的有A.试验温度不得高于最低设计温度B.冲击功平均值≥31JC.允许一个试样低于平均值但不低于21JD.厚度<6mm时可免做冲击E.试验采用V型缺口答案：ABCE27.在GB150中，需要进行疲劳分析的压力容器包括A.设计压力≥1.6MPa且循环次数≥1000次B.温度梯度变化≥50℃的频繁启动C.膨胀节承受循环位移D.夹套容器内压循环E.地震载荷循环答案：BCD28.下列关于安全阀与爆破片组合装置的说法正确的有A.爆破片应安装在安全阀入口侧B.组合后泄放系数取0.9C.爆破片破裂后必须更换D.可用于极度毒性介质E.可减少安全阀频繁起跳答案：ACDE29.在搅拌釜传热计算中，影响夹套侧传热膜系数的主要因素有A.夹套流速B.流体导热系数C.夹套几何形状D.搅拌转速E.流体比热容答案：ABCE30.下列关于压力容器风险评估（RBI）的说法正确的有A.可延长检验周期B.需考虑失效后果C.需考虑失效概率D.可完全替代定期检验E.需动态更新数据答案：ABCE三、填空题（每空1分，共20分）31.在GB150中，焊接接头系数取1.0的条件是________且________。答案：100%射线检测，无缺陷32.对于立式圆筒形储罐，第一圈壁板的最小名义厚度不得小于________mm。答案：533.在列管式换热器管板强度计算中，对于固定管板，其边缘旋转刚度系数K值与________、________、________有关。答案：筒体厚度，筒体内径，材料弹性模量34.在塔盘浮阀结构中，阀腿的作用是________和________。答案：导向，限位35.离心泵比转数ns的计算公式为ns=3.65nQ^0.5/H^0.75，其中Q的单位为________，H的单位为________。答案：m³/s，m36.在多层包扎容器设计中，层间间隙允许最大值通常控制在________mm以内。答案：0.337.对于球罐用07MnNiMoDR钢板，其最低使用温度为________℃。答案：5038.在压力容器气压试验中，试验压力为1.1P[σ]/[σ]^t，且不得小于________MPa。答案：0.239.在搅拌釜功率曲线中，当处于层流区时，功率数NP与雷诺数Re的关系为NP=________。答案：常数/Re40.对于带夹套的反应釜，夹套设计压力高于内筒时，内筒的________工况需按外压进行稳定性校核。答案：外压四、简答题（共40分）41.（8分，封闭型）说明压力容器设计中“应力分类法”与“极限载荷法”的主要区别。答案：应力分类法将应力划分为一次、二次与峰值，分别采用不同的许用限值，适用于弹性设计；极限载荷法基于塑性失效准则，允许局部屈服，通过极限分析或实验确定最大承载能力，适用于防脆断与极限设计。前者关注应力性质，后者关注整体承载。42.（8分，开放型）某厂一台φ2000mm×8000mm的立式反应釜，设计压力2.5MPa，设计温度180℃，材料Q345R，筒体厚度22mm，运行10年后检验发现筒体内表面有3处环向裂纹，长度15～25mm，深度3～4mm。请给出评估与处理思路。答案：1.核查原始资料，确认材料、焊接、热处理及历史操作参数；2.采用UT或TOFD测定裂纹深度，计算裂纹尖端应力强度因子KI；3.若KI<KISCC，打磨消除后PT确认，打磨深度≤0.3t且≤5mm可免补焊；4.若KI≥KISCC，制定返修工艺，开坡口补焊，焊后局部热处理，重新RT；5.分析裂纹成因，如氯离子应力腐蚀、温差疲劳或焊接缺陷，优化工艺与水质；6.缩短下次检验周期至3年，增设在线监测。43.（8分，封闭型）写出塔设备“漏液点”与“泛点”的定义，并说明其对操作的意义。答案：漏液点：气速降低至液体开始从阀孔或筛孔下泄的临界点，低于此点塔板效率急剧下降；泛点：气速升高至液体无法下流、液层迅速充满塔盘的临界点，高于此点塔无法正常操作。两者定义塔的操作弹性区间，设计气速应介于漏液点与泛点之间，以保证高效稳定运行。44.（8分，封闭型）列举并说明四种常用换热器强化传热措施。答案：1.螺纹管：增加湍流，提高管内α；2.螺旋折流板：减少死区，提高壳程α；3.内插扭带：促进二次流，提高传热系数；4.涂层：亲水或疏水涂层改变表面能，提高冷凝或沸腾传热。45.（8分，开放型）某天然气液化装置中，一台铝制板翅式换热器运行中出现冷箱压差升高、出口温度异常。请分析可能原因并提出诊断步骤。答案：可能原因：1.干冰或水合物堵塞；2.铝翅片腐蚀产物堆积；3.入口过滤器破损导致杂质进入；4.分布器不均造成局部冻堵。诊断步骤：1.检查历史露点数据，确认水分超标可能性；2.采用红外热像仪检测温度分布，定位低温区；3.停机后拆检封头，内窥镜检查通道；4.取样分析堵塞物成分；5.若含水合物，优化脱水单元，增设分子筛；6.若为腐蚀产物，检查CO₂含量及铝材相容性，必要时更换材料或增设前置净化。五、计算题（共50分）46.（12分）某立式圆筒形压力容器，内径Di=2200mm，设计压力P=1.6MPa，设计温度250℃，材料Q345R，常温许用应力[σ]=150MPa，高温许用应力[σ]^t=140MPa，焊接接头系数φ=0.85，腐蚀裕量C2=2mm，钢板负偏差C1=0.3mm。（1）计算筒体计算厚度δ；（2）给出名义厚度选取并校核水压试验应力。解：（1）δ=PDi/(2[σ]^tφ–P)=1.6×2200/(2×140×0.85–1.6)=14.9mm（2）名义厚度δn=δ+C1+C2+圆整=14.9+0.3+2+0.8=18mm水压试验压力Pt=1.25P[σ]/[σ]^t=1.25×1.6×150/140=2.14MPa试验应力σT=Pt(Di+δn–C)/2(δn–C)=2.14×(2200+18–2.3)/2×(18–2.3)=150.2MPa0.9σs=0.9×325=292.5MPa>150.2MPa，校核通过。答案：计算厚度14.9mm，名义厚度18mm，试验应力150.2MPa，合格。47.（12分）某浮头式换热器，壳程流量ms=30kg/s，入口温度T1=180℃，出口温度T2=120℃，管程冷却水入口t1=30℃，出口t2=50℃，比热容壳程cp,s=2.8kJ/(kg·K)，水侧cp,w=4.2kJ/(kg·K)，总传热系数K=800W/(m²·K)，逆流布置。（1）求冷却水流量mw；（2）求对数平均温差ΔTm；（3）求所需传热面积A。解：（1）mscp,s(T1–T2)=mwcp,w(t2–t1)30×2.8×60=mw×4.2×20→mw=60kg/s（2）ΔT1=180–50=130K，ΔT2=120–30=90KΔTm=(130–90)/ln(130/90)=108.3K（3）Q=mscp,sΔT=30×2.8×60=5040kW=5.04×10⁶WA=Q/(KΔTm)=5.04×10⁶/(800×108.3)=58.2m²答案：水流量60kg/s，ΔTm108.3K，面积58.2m²。48.（12分）某球罐容积1000m³，内压1.8MPa，内径Ri=6200mm，材料07MnNiMoDR，许用应力[σ]=190MPa，焊接接头系数φ=1，腐蚀裕量C2=1mm，C1=0.3mm。（1）按GB12337计算球壳厚度；（2）若采用支柱数量为10根，支柱外径φ426mm，壁厚12mm，材料Q345B，支柱高度8m，求单根支柱最大压应力（考虑静载+10%风载）。解：（1）δ=PDi/(4[σ]φ–P)=1.8×12400/(4×190×1–1.8)=29.4mmδn=29.4+0.3+1+0.2=31mm（2）球壳重G=4πR²δnρg=4π×6.2²×0.031×7850×9.81=368kN物料重W=1000×480×9.81=4709kN总重F=1.1(G+W)=1.1×5077=5585kN单柱轴力N=F/10=558.5kN支柱截面积A=π/4(0.426²–0.402²)=0.0156m²σ=N/A=558.5×10³/0.0156=35.8MPa答案：球壳厚度31mm，单柱压应力35.8MPa。49.（14分）某带夹套反应釜，内筒内径Di=2400mm，设计内压Pi=0.8MPa，夹套设计压力Pj=1.2MPa，内筒材料Q345R，[σ]=150MPa，φ=0.85，C2=2mm，C1=0.3mm。（1）分别计算内压与夹套压力下筒体所需厚度；（2）若最终名义厚度取16mm，校核夹套压力下内筒稳定性（外压校核），已知计算外压Pc=1.2MPa，L=2400mm，E=2×10⁵MPa，μ=0.3，用图算法求许用外压[p]。解：（1）内压δi=PiDi/(2[σ]φ–Pi)=0.8×2400/(2×150×0.85–0.8)=7.6mm外压δj=PjDi/(2[σ]φ–Pj)=1.2×2400/(2×150×0.85–1.2)=11.4mm（2）取δn=16mm，有效厚度δe=16–2.3=13.7mmDo=2400+2×16=2432mm，Do/δe=177.5，L/Do=0.987查GB150外压图表，得A=0.00045，B=62MPa[p]=B/(Do/δe)=62/177.5=0.35MPa<1.2MPa，不满足。需加厚至δn=22mm，δe=19.4mm，Do/δe=125.4，查B=88MPa[p]=88/125.4=0.70MPa仍不足；再加厚至δn=28mm，δe=25.4mmDo/δe=95.7，B=115MPa，[p]=1.20MPa，满足。答案：内压厚度7.6mm，外压厚度需28mm，原16mm不满足。六、综合应用题（共40分）50.（40分）某沿海炼化企业拟建设一台15万m³低温LNG全容储罐，设计温度1