2026年化工设备机械技术员试题及答案

2026年化工设备机械技术员试题及答案1.单项选择题（每题1分，共30分）1.1在常温常压下，下列哪种材料对98%浓硫酸的耐蚀性最佳？A.0Cr18Ni9Ti不锈钢B.20#碳钢C.工业纯铝D.聚四氟乙烯答案：D解析：98%浓硫酸具有强氧化性，可使不锈钢表面钝化膜破坏；碳钢会迅速腐蚀；铝在浓硫酸中发生剧烈放热反应；聚四氟乙烯分子链中C-F键能高，几乎不与任何酸碱反应，耐蚀性最佳。1.2某反应釜设计压力1.6MPa，水压试验压力应为A.1.6MPaB.2.0MPaC.2.08MPaD.2.4MPa答案：C解析：按GB/T150.1-2021，水压试验压力PT=1.25P[σ]T/[σ]t，常温下[σ]T/[σ]t≈1，故PT≈1.25×1.6=2.0MPa；但考虑温度折减系数0.95，最终PT=2.0/0.95≈2.08MPa。1.3下列密封形式中，既可用于旋转轴又可用于往复轴的是A.迷宫密封B.浮环密封C.填料密封D.干气密封答案：C解析：填料密封依靠压盖径向压紧软填料，既适应旋转也适应往复运动；迷宫、浮环、干气密封均对旋转轴更优。1.4某离心泵在额定流量下扬程下降5%，最可能原因是A.电机反转B.口环磨损C.泵腔充满气体D.出口阀未全开答案：B解析：口环磨损使内泄漏增大，实际输送流量减少，表现为扬程下降5%左右；电机反转会导致无压头；泵腔气体将造成断流；出口阀未全开仅增加管路阻力，扬程曲线不变。1.5在压力容器焊接中，下列哪种缺陷对脆断影响最大？A.气孔B.夹渣C.未熔合D.咬边答案：C解析：未熔合属于面积型缺陷，尖端应力集中系数高，在低温或交变载荷下易诱发脆性断裂；气孔、夹渣为体积型缺陷，影响系数小；咬边虽为缺口，但深度有限。1.6采用双层膨胀节解决轴向位移时，中间导流筒的主要作用是A.降低流体阻力B.防止湍流诱导振动C.避免介质冲刷波峰D.平衡内外压差答案：C解析：导流筒使高速介质不直接冲刷波纹管波峰，延长疲劳寿命；其余选项为附带效果。1.7某列管式换热器，管程走冷却水，壳程走有机蒸汽，夏季循环水温度升高，导致传热温差下降，此时最经济的强化传热措施是A.壳程加折流板B.管程改为双程C.壳程入口加旋流片D.管内壁喷涂石墨烯涂层答案：B解析：改为双程可提高管程流速，Re增大，管侧传热系数αi∝u0.8，综合K值提升10%～15%，且改造费用低；喷涂成本高；折流板已存在；旋流片对冷凝侧效果有限。1.8下列哪种无损检测方法对表面裂纹最敏感？A.RTB.UTC.MTD.ET答案：C解析：磁粉检测（MT）对表面开口裂纹灵敏度可达微米级；射线（RT）对体积型缺陷优；超声（UT）对内部缺陷优；涡流（ET）对近表面缺陷优。1.9某带搅拌反应釜，物料粘度从50mPa·s骤增至500mPa·s，仍保持层流状态，此时功率消耗P与粘度μ的关系为A.P∝μ0.5B.P∝μC.P∝μ1.5D.P∝μ2答案：B解析：层流区搅拌功率准数Np=K·Re-1，Re=ρND2/μ，故P=NpρN3D5=KρN3D5·(ρND2/μ)-1=KμN2D3，即P与μ成正比。1.10在GB12337-2014《钢制球形储罐》中，球壳板最小厚度不得小于A.4mmB.6mmC.8mmD.10mm答案：B解析：标准规定最小名义厚度6mm，兼顾刚度与腐蚀裕量。1.11下列哪种工况必须选用全启式安全阀？A.饱和蒸汽管道B.液化烃储罐顶部气相C.可燃气体压缩机出口D.高压反应釜液相答案：B解析：液化烃为超压即瞬间大量泄放，需全启式提供大排量；其余工况可用微启式。1.12某离心压缩机发生喘振，最先采取的应急操作是A.提高转速B.打开防喘振阀C.关闭进口导叶D.降低出口背压答案：B解析：防喘振阀快速旁通，瞬间降低压升，消除旋转失速，是最直接手段。1.13在ASMEVIII-1中，对于内压圆筒，当壁厚t≤0.5R时，薄膜应力公式基于A.薄壁假设B.厚壁Lame方程C.中径公式D.极限分析答案：C解析：中径公式σ=PD/2t，适用于t≤0.5R，兼顾精度与简便。1.14某装置采用磁力驱动泵，运行中发现隔离套温度飙升，最可能原因是A.入口滤网堵塞B.永磁体退磁C.轴承润滑失效D.内外磁缸偏心答案：D解析：偏心导致涡流损耗剧增，隔离套发热；滤网堵塞表现为流量下降；退磁为缓慢过程；轴承失效会伴随振动。1.15下列哪种垫片适用于高温高压氢气工况？A.柔性石墨复合垫B.金属齿形垫C.聚四氟乙烯包覆垫D.橡胶石棉垫答案：B解析：氢气易渗透，高温高压下需金属齿形垫，纯金属层阻隔渗透；石墨易被还原；PTFE耐氢但耐温不足；橡胶石棉禁用。1.16某塔器液压试验时，水温15℃，大气压101kPa，试压后残余变形率0.05%，则合格判定依据为A.≤1%B.≤0.8%C.≤0.5%D.≤0.05%答案：C解析：GB/T150规定残余变形率≤0.5%为合格，0.05%远小于限值。1.17下列哪种搅拌桨在低Re下具有最高容积循环能力？A.推进式B.圆盘涡轮C.锚式D.螺带式答案：D解析：螺带式覆盖整个釜径，轴向循环量大，在Re<100时仍保持高效循环。1.18某装置采用变频风机，入口导叶全开，风量仍不足，此时应优先检查A.叶轮磨损B.入口过滤器压差C.电机功率因数D.出口管道泄漏答案：B解析：过滤器堵塞使风机入口静压降低，性能曲线左移，风量下降；其余为次要因素。1.19在压力容器设计中，腐蚀裕量C2主要考虑A.均匀腐蚀B.点蚀C.晶间腐蚀D.应力腐蚀答案：A解析：腐蚀裕量针对设计寿命内均匀腐蚀速率乘以年限；局部腐蚀通过选材或工艺避免。1.20下列哪种情况必须做焊后热处理（PWHT）？A.16MnR筒体厚28mmB.15CrMoR筒体厚18mmC.0Cr18Ni9壳体厚24mmD.Q345R封头厚38mm答案：D解析：按GB/T150，Q345R厚度>32mm需PWHT；15CrMoR>20mm；16MnR已淘汰；奥氏体不锈钢一般免做。1.21某列管换热器管板采用胀接+密封焊，胀接长度L与管板厚度t的最佳比例A.L=tB.L=0.8tC.L=1.2tD.L=0.5t答案：B解析：胀接过长会削弱管板强度，过短密封不可靠，经验值0.8t。1.22下列哪种阀门最适合用于含固体颗粒的浆料调节？A.截止阀B.闸阀C.球阀D.角阀答案：C解析：球阀全通径，流道平滑，不易积料；截止、角阀流阻大；闸阀易卡涩。1.23某塔器裙座与壳体连接焊缝，设计温度-30℃，应选用A.16MnD焊条B.0Cr18Ni9焊条C.E5015-GD.E308L答案：C解析：-30℃属低温工况，需低氢型焊条E5015-G，保证-30℃冲击功；16MnD为锻件牌号；E308L为不锈钢。1.24在离心泵汽蚀余量NPSHr测定中，当扬程下降3%时对应的NPSH即为A.NPSHaB.NPSHrC.NPSHiD.NPSHc答案：B解析：标准定义NPSHr为扬程下降3%时的汽蚀余量。1.25下列哪种材料最适合制造高压液氧泵叶轮？A.316LB.9%Ni钢C.ZCuAl10Fe3D.MonelK500答案：D解析：液氧中忌油脂，MonelK500无火花、低温韧性好，耐高速冲刷；316L易冷脆；9%Ni焊接难；铜合金易氧化。1.26某装置采用双锥回转真空干燥机，真空度突然下降，最先排查A.真空泵油乳化B.冷凝器积水C.出料阀内漏D.密封条老化答案：A解析：真空泵油乳化使抽气能力下降，表现最直接；其余为缓慢过程。1.27在GB50235中，管道液压试验压力为设计压力的A.1.0倍B.1.15倍C.1.25倍D.1.5倍答案：D解析：现场施工规范规定1.5倍，且≥0.4MPa。1.28下列哪种搅拌密封组合最适合高压聚合反应？A.单端面机械密封+冷却器B.双端面机械密封+隔离液C.填料密封+氮气保护D.磁力密封答案：B解析：双端面带隔离液，可承受3MPa以上，且隔离液可带走聚合热；磁力密封耐压有限。1.29某塔器采用整体热处理，因炉膛尺寸限制需分段，重叠长度应≥A.500mmB.1000mmC.1500mmD.2000mm答案：C解析：GB/T150规定重叠≥1500mm，保证温度梯度平缓。1.30下列哪种情况会导致安全阀频跳？A.进口管道阻力过大B.出口背压过高C.弹簧刚度偏小D.密封面微漏答案：A解析：进口阻力使阀瓣前压力波动，造成频跳；背压高仅影响开启压力；弹簧小导致提前开启；微漏为持续泄漏。2.多项选择题（每题2分，共20分）2.1关于压力容器用钢，下列叙述正确的是A.Q345R的碳当量CEV≤0.44%B.15CrMoR需进行正火+回火处理C.16MnDR在-40℃冲击功≥47JD.0Cr18Ni9焊接后须固溶处理答案：A、B、C解析：Q345R控轧态CEV≤0.44%；15CrMoR需正火+回火保证高温强度；16MnDR-40℃KV2≥47J；奥氏体不锈钢一般免固溶，除非晶间腐蚀风险。2.2离心泵发生汽蚀时，伴随现象有A.噪声增大B.扬程下降C.电流减小D.振动加剧答案：A、B、D解析：汽蚀气泡破裂产生噪声和振动，扬程下降；由于功率下降，电流也减小，但选项C未明确“减小”为异常，故不选。2.3下列属于压力容器年度检查内容的是A.安全阀校验B.壁厚测定C.宏观检验D.射线抽检答案：A、B、C解析：年度检查以宏观、测厚、安全附件为主；射线抽检为全面检验项目。2.4关于膨胀节设计，下列说法正确的是A.U形波谷弯曲应力与波高成正比B.多层膨胀节可提高疲劳寿命C.内衬筒可完全避免应力腐蚀D.预拉伸可降低操作应力答案：A、B、D解析：弯曲应力∝波高；多层分散变形，寿命↑；内衬仅减缓，非完全；预拉伸使波峰受压缩，抵消部分拉伸位移。2.5下列哪些措施可降低搅拌轴临界转速？A.缩短悬臂长度B.减小轴径C.增加轴承间距D.采用空心轴答案：B、D解析：减小轴径或空心轴可降低刚性，临界转速下降；缩短悬臂、增加轴承间距均提高临界转速。2.6关于塔器液压试验，下列做法正确的是A.试验介质氯离子≤25mg/LB.试验温度≥5℃C.保压≥30minD.泄压后排净积水答案：A、B、C、D解析：氯离子高易应力腐蚀；低温易脆断；保压时间保证充分检验；排净防冻。2.7下列哪些属于机械密封摩擦副材料？A.反应烧结SiCB.纯石墨C.钴基硬质合金D.PTFE答案：A、B、C解析：PTFE为软密封材料，不用于摩擦副；其余常用。2.8关于离心压缩机喘振，下列说法正确的是A.管网容量越大，喘振频率越低B.提高转速可扩大稳定区C.进口节流可降低喘振点D.采用可变扩压器可防喘答案：A、D解析：管网容量大，系统惯性大，喘振频率低；可变扩压器调节流通面积，延缓失速；提高转速使喘振点右移；进口节流降低流量，喘振点左移，但非“降低”。2.9下列哪些属于列管换热器常见振动机理？A.流体弹性激振B.漩涡脱落C.声共振D.湍流抖振答案：A、B、C、D解析：四者均为管束振动主要机理。2.10关于压力容器用锻件，下列叙述正确的是A.20MnMoNb需正火+回火B.16MnD应进行-40℃冲击C.锻件级别越高，检验比例越高D.筒形锻件公称厚度≥300mm需UT答案：A、B、C解析：20MnMoNb厚壁需正火+回火；16MnD低温冲击-40℃；级别Ⅲ、Ⅳ检验比例高；UT厚度门槛为≥200mm。3.判断题（每题1分，共10分）3.1奥氏体不锈钢在氯离子环境中不会发生应力腐蚀。答案：错解析：高浓度氯离子+拉应力+高温极易发生SCC。3.2离心泵关闭出口阀启动可降低启动电流。答案：对解析：关阀时功率最小，启动电流最低。3.3膨胀节预拉伸量越大，疲劳寿命越长。答案：错解析：预拉伸过大引入过大薄膜应力，反而降低寿命。3.4压力容器焊接试板必须与容器同炉热处理。答案：对解析：保证试板代表容器真实性能。3.5采用双层填料密封可完全杜绝泄漏。答案：错解析：只能延缓，无法“完全”。3.6磁力泵隔离套涡流损耗与转速三次方成正比。答案：错解析：与转速平方成正比，与磁通密度平方成正比。3.7塔器液压试验时，允许用气压代替，只要压力相同。答案：错解析：气压能量密度高，风险大，需特殊审批。3.8离心压缩机出口加孔板可降低喘振流量。答案：对解析：孔板增加阻力，使喘振点左移。3.9压力容器用钢板越厚，冲击功要求越高。答案：对解析：厚度效应使韧性下降，标准提高要求。3.10采用变频调速后，风机效率一定提高。答案：错解析：偏离设计点效率仍可能下降。4.简答题（每题10分，共40分）4.1某厂一台Φ2000mm×8000mm的Q345R反应釜，设计压力1.6MPa，设计温度200℃，腐蚀裕量2mm，焊接接头系数0.85，试计算筒体所需最小壁厚，并说明若改为双面全熔透焊接（接头系数1.0）可减薄多少。答案：按GB/T150.3内压圆筒公式：t=PD/(2[σ]φ-P)+C其中Q345R在200℃时许用应力[σ]=183MPa，P=1.6MPa，D=2000mm，φ=0.85，C=2mm。t=(1.6×2000)/(2×183×0.85-1.6)+2=3200/(311.1-1.6)+2=10.33+2=12.33mm，圆整至14mm（钢板负偏差0.3mm，加工减薄0.7mm已计入）。若φ=1.0，t=(1.6×2000)/(366-1.6)+2=8.79+2=10.79mm，圆整至12mm。可减薄2mm，重量减轻约(14-12)×π×2.012×8×7.85≈635kg，节省材料费约635×5=3175元。4.2列举五种常见搅拌轴密封失效模式，并给出针对性改进措施。答案：（1）摩擦副热裂：因干摩擦或冷却失效，表面出现径向裂纹。改进：增设急冷液、采用SiC-SiC配对、降低PV值。（2）O形圈化学溶胀：与介质不相容。改进：选用全氟醚橡胶或包覆O形圈。（3）弹簧堵塞：聚合物进入弹簧间隙导致失效。改进：采用波纹管结构，取消弹簧。（4）轴套电偶腐蚀：与叶轮材质差异形成电池。改进：轴套与叶轮同材或加绝缘套。（5）反向压力瞬变：系统压力瞬间高于密封腔，导致动环反转。改进：设置背压阀，平衡孔结构优化。4.3某塔器顶部安装单台安全阀，泄放介质为天然气，分子量19，温度60℃，设定压力1.8MPa，所需泄放量15000kg/h，阀后背压0.3MPa，选用全启式安全阀，喉径系数0.65，求最小有效排放面积A，并选型。答案：按GB/T12241临界流公式：W=0.2883CKAP√(M/ZT)其中C=520√(k/(k-1))[(2/(k+1))^((k+1)/(k-1))]，天然气k=1.27，C=520√(1.27/0.27)(2/2.27)^(2.27/0.27)=520×2.17×0.81=913K=0.65，P=1.8+0.1=1.9MPa（绝），T=333K，Z≈0.92，M=1915000=0.2883×913×0.65×A×1.9×√(19/(0.92×333))解得A=15000/(0.2883×913×0.65×1.9×0.26)=15000/84.3=178cm²选双联DN100×2（单阀有效面积78.5cm²），并联满足。4.4阐述离心泵现场振动超标诊断流程，并给出三种常见故障频谱特征。答案：流程：①测振：用便携式测振仪测轴承箱H/V/A三向振动，记录rms值与频谱；②对中：激光对中仪检查联轴器偏差，平行/角度偏差≤0.05mm；③基础检查：检查地脚螺栓紧固力矩、垫铁点焊、基础裂纹；④转子动平衡：拆叶轮做低速动平衡，G2.5级；⑤轴承检测：测轴承间隙、滚道磨损，更换；⑥管路应力：用软尺测法兰错位，消除应力；⑦汽蚀检查：测NPSHa与NPSHr差值，必要时加诱导轮。频谱特征：不平衡：1×RPM幅值高，相位稳定；不对中：2×RPM高，伴随1×RPM，轴向振动大；轴承内圈故障：BPFI≈5.9×RPM，调制出现边带。5.计算题（每题15分，共30分）5.1某厂计划将一台旧列管换热器改造，原壳程走160℃导热油，管程走冷却水，传热面积120m²，单管程，Φ25×2.5mm碳钢管共400根。现拟将管程改为双程，管数不变，壳程改为压缩空气（对流传热系数从800W/(m²·K)降至200W/(m²·K)），冷却水入口25℃，出口35℃，空气入口180℃，要求出口≤80℃，求改造后能否满足原传热量Q=1.8MW，若不足，提出两种补救方案并量化。答案：原工况：水侧αi=4000W/(m²·K)，油侧αo=800，管壁λ=50，δ=0.0025m，1/Ko=1/αo+δ/λ+1/αi×do/di=1/800+0.0025/50+1/4000×25/20=0.00125+0.00005+0.0003125=0.0016125Ko=620W/(m²·K)，ΔTm=((160-25)-(160-35))/ln(135/125)=130℃，Q=KoAΔTm=620×120×130=9.67MW，远大于1.8MW，原设计裕量大。改造后：水侧改为双程，流速×2，αi∝u0.8，αi'=4000×2^0.8=6960W/(m²·K)空气侧αo=200，1/Ko'=1/200+0.00005+1/6960×1.25=0.005+0.00005+0.000179=0.005229Ko'=191W/(m²·K)新ΔTm=((180-25)-(80-35))/ln(155/45)=88℃，Q'=191×120×88=2.02MW>1.8MW，满足。若裕量不足，方案：①空气侧加翅片，αo提高至400，Ko'=345，Q'=3.65MW；②水侧流量增加50%，αi'=4000×3^0.8=8680，Ko'=205，Q'=2.17MW。5.2某反应釜搅拌系统，电机功率37kW，转速1480rpm，经减速机i=4，搅拌轴径d=80mm，悬臂长L=1800mm，桨叶直径D=1200mm，物料密度ρ=1200kg/m³，粘度μ=0.8Pa·s，试计算轴扭转角θ、临界转速nc，并判断是否安全。答案：扭矩T=9550×P/n=9550×37/(1480/4)=9550×37/370=955N·m极惯性矩Ip=πd⁴/32=π×0.08⁴/32=4.02×10⁻⁶m⁴剪切模量G=79GPa扭转角θ=T×L/(G×Ip)=955×1.8/(79×10⁹×4.02×10⁻⁶)=0.0054rad=0.31°，远小于0.5°/m，合格。临界转速：等效质量me=π×(D/2)²×ρ×0.2×L=π×0.6²×1200×0.2×1.8=488kg轴刚度k=3EI/L³，I=πd⁴/64=2.01×10⁻⁶m⁴，E=210GPak=3×210×10⁹×2.01×10⁻⁶/1.8³=3.9×10⁵N/mnc=60/(2π)×√(k/me)=60/(2π)×√(3.9×10⁵/488)=60/(2π)×28.3=270rpm实际转速n=1480/4=370rpm，370/270=1.37，1.2<1.37<1.5，属过渡区，应加阻尼或缩短悬臂至1.5m，使nc>370×1.5=555rpm，重新计算L=1.5m，nc=365rpm，仍不足，改为1.2m，nc=456rpm，满足>555/1.2=462rpm，安全。6.案例分析题（20分）6.1某化工厂一台Φ2400mm×6000mm的立式储罐，材质16MnDR，设