化工设备知识考试题与答案

化工设备知识考试题与答案一、单项选择题（每题1分，共20分。每题只有一个正确答案，请将正确选项字母填入括号内）1.在GB150.1-2011《压力容器》中，对“设计温度”的定义是指容器在正常工作情况下，元件金属可能达到的（）。A.最高瞬时温度 B.最低瞬时温度 C.平均温度 D.最高或最低温度（取较苛刻值）答案：D2.下列材料中，按ASMEBPVCSectionⅧDiv.1规定，不能用于-50℃以下低温压力容器壳体的是（）。A.SA-516Gr.70 B.SA-537Cl.1 C.SA-203Gr.E D.SA-350LF2答案：A3.对于立式圆筒形储罐，API650规定当罐壁厚度≤12.5mm时，最小壁厚负偏差允许值为（）。A.0.1mm B.0.25mm C.0.3mm D.0.5mm答案：B4.在填料塔设计中，HETP的物理意义是（）。A.每米填料的理论板数 B.每块理论板当量的填料高度 C.每米填料的压降 D.每块理论板的气相负荷答案：B5.离心泵发生汽蚀的宏观判据是（）。A.NPSHa＞NPSHr B.NPSHa＝NPSHr C.NPSHa＜NPSHr D.NPSHa≈0答案：C6.依据NB/T47013.2-2015，对压力容器对接焊缝进行RT检测时，AB级检测的像质计灵敏度要求，对于透照厚度20mm的钢，应识别出的最细丝径为（）。A.0.16mm B.0.20mm C.0.25mm D.0.32mm答案：C7.在列管式换热器设计中，若管程流体为冷却水，壳程为含Cl⁻的循环水，为防止缝隙腐蚀，优先选用的换热管与管板连接方式是（）。A.强度胀接 B.强度焊接 C.胀焊并用 D.填料函式答案：C8.对于双层不锈钢复合板（覆层316L，基层Q345R）制造的热壁加氢反应器，覆层的主要作用是（）。A.承受内压 B.抵抗高温氢腐蚀 C.抵抗硫化物应力腐蚀开裂 D.降低壳壁温差应力答案：C9.在塔器风载荷计算中，GB/T150.3规定的基本风压取值重现期为（）。A.10年 B.30年 C.50年 D.100年答案：C10.某离心压缩机采用干气密封，下列关于一级密封气压力设定正确的是（）。A.略高于压缩机进气压力 B.等于进气压力 C.略高于平衡管压力 D.等于排气压力答案：C11.在卧式储罐设计中，若鞍座包角由120°增大至150°，壳体最大轴向弯曲应力将（）。A.增大 B.减小 C.不变 D.先增后减答案：B12.对于带搅拌的反应釜，当雷诺数Re＞10⁴时，功率准数Np随Re的变化趋势为（）。A.急剧上升 B.急剧下降 C.趋于常数 D.线性下降答案：C13.在尿素高压甲铵冷凝器设计中，采用钛材换热管的主要目的是抵御（）。A.甲铵液电化学腐蚀 B.晶间腐蚀 C.冲刷腐蚀 D.氢鼓泡答案：A14.下列关于压力容器气压试验的说法，符合《固定式压力容器安全技术监察规程》的是（）。A.试验温度必须高于材料无塑性转变温度 B.试验压力为1.15倍设计压力 C.可用可燃气体介质 D.无需泄漏检查答案：A15.在乙烯裂解炉辐射段炉管选材中，HP-40Nb较HK-40的突出优势是（）。A.更高的室温强度 B.更好的抗渗碳性能 C.更高的热导率 D.更低的热膨胀系数答案：B16.对于采用膨胀节吸收轴向位移的管道系统，膨胀节预拉伸量一般取设计轴向位移的（）。A.10% B.25% C.50% D.100%答案：C17.在GB/T151-2014中，换热器管板厚度计算公式里，计入压力膨胀差异影响的修正系数是（）。A.G₁ B.G₂ C.G₃ D.G₄答案：B18.某常压储罐内径36m，储存介质密度700kg/m³，按API650计算，罐壁底部最大环向应力出现在（）。A.第一圈板底部 B.第一圈板顶部 C.第二圈板底部 D.第二圈板顶部答案：A19.在离心泵特性曲线中，关死点扬程与额定扬程之比，低比转数泵一般（）。A.接近1.0 B.1.1～1.3 C.1.4～1.6 D.＞2.0答案：D20.对于采用双层丝网除沫器的塔器，当气速超过临界气速时，除沫效率将（）。A.急剧升高 B.缓慢升高 C.急剧下降 D.基本不变答案：C二、多项选择题（每题2分，共20分。每题有两个或两个以上正确答案，多选、少选、错选均不得分）21.以下属于压力容器焊接接头分类中的A类接头的有（）。A.圆筒纵缝 B.球壳环缝 C.锥壳纵缝 D.管板与筒体环缝 E.接管与法兰对接缝答案：A、C22.造成浮阀塔浮阀脱落的主要原因包括（）。A.阀腿磨损 B.塔板开孔过大 C.阀片材料氢脆 D.气速过低 E.塔板不平整答案：A、B、C、E23.关于离心泵切割定律，下列说法正确的有（）。A.切割后扬程与叶轮直径平方成正比 B.流量与直径成正比 C.功率与直径五次方成正比 D.切割量超过15%需修正 E.只适用于低比转数泵答案：B、D24.在换热器设计中，提高壳程传热系数的措施有（）。A.减小折流板间距 B.增大管间距 C.采用双弓形折流板 D.增加壳程流速 E.减小管外径答案：A、C、D25.下列属于压力容器定期检验的宏观检查项目有（）。A.结构检查 B.几何尺寸检测 C.表面缺陷检测 D.壁厚测定 E.硬度测定答案：A、B、C、D26.关于钛制压力容器，下列说法正确的有（）。A.钛材焊接必须在洁净间进行 B.钛制容器不得采用铁污染工具 C.钛材与碳钢可直接接触 D.钛焊缝表面应呈银白色 E.钛材高温下易吸氢答案：A、B、D、E27.以下属于离心压缩机喘振先兆现象的有（）。A.出口压力脉动 B.机组振动加剧 C.轴位移减小 D.入口流量周期性波动 E.电机电流稳定答案：A、B、D28.在球罐支柱设计时，需考虑附加载荷包括（）。A.风载荷 B.地震载荷 C.管道推力 D.温差应力 E.雪载荷答案：A、B、C、E29.关于压力容器用锻件，下列检验项目属于必检的有（）。A.化学成分 B.室温拉伸 C.夏比冲击 D.硬度 E.超声波探伤答案：A、B、C、E30.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上游 B.组合装置泄放能力为两者之和 C.爆破片破裂后需更换 D.安全阀可隔离爆破片受介质腐蚀 E.组合装置动作压力按爆破片设计答案：A、C、D三、填空题（每空1分，共20分）31.GB150规定，对于碳钢和低合金钢压力容器，液压试验温度不得低于材料的________。答案：无塑性转变温度（NDT）+17℃32.在填料塔设计中，常用填料因子Φ的单位是________。答案：1/m33.离心泵比转数nₛ的表达式为________（用n、Q、H表示，单位r/min、m³/s、m）。答案：3.65n√Q/H^(3/4)34.按API617，离心压缩机转子动平衡等级应达到________级。答案：G2.535.在列管式换热器中，若管程数为2，壳程数为1，则称为________换热器。答案：2-1型36.对于立式圆筒形储罐，第一圈板厚度计算公式中，设计液位高度指________到________的垂直距离。答案：罐底板上表面；最高液位37.在压力容器焊接工艺评定中，试件厚度为16mm时，其覆盖产品厚度范围为________至________mm。答案：8；3238.钛材焊接时，保护气体背面保护时间应延长至焊缝表面温度低于________℃。答案：20039.球罐支柱与壳体连接焊缝的无损检测比例应为________%。答案：10040.在塔器风载荷计算中，风振系数β与结构的________和________有关。答案：自振周期；阻尼比41.对于采用膨胀节的高温管道，膨胀节平面失稳压力与________成反比。答案：波高平方42.离心泵关闭出口阀门启动的目的是降低________。答案：启动电流（或启动功率）43.在尿素合成塔衬里检漏系统中，常用________作为示漏气体。答案：氨气44.对于带夹套的反应釜，夹套水压试验压力为夹套设计压力的________倍。答案：1.2545.在GB/T151中，换热管与管板胀接长度不得小于________倍换热管外径。答案：1.046.对于浮头式换热器，浮头盖的设计压力应不低于________的设计压力。答案：壳程47.在乙烯裂解炉辐射段，炉管外壁最高温度一般控制在________℃以下，以防止渗碳。答案：110048.安全阀定期校验周期最长不超过________年。答案：149.对于储存液化石油气的球罐，其充装系数应不超过________。答案：0.8550.在压力容器用钢中，屈强比ReL/Rm越高，材料的________敏感性越大。答案：脆性四、简答题（共5题，每题8分，共40分）51.简述压力容器用Q345R钢板在-30℃低温工况下的冲击试验要求及判定标准。答案：按GB/T713-2014，Q345R需进行-30℃低温冲击，取样部位为板厚1/4处，试样尺寸10mm×10mm×55mm，V型缺口，三个试样平均值≥34J，单个值≥24J；若板厚＞36mm，需每热处理张检验一组；若不合格，允许加倍复验，复验结果仍不合格则该批钢板判废或降级使用。52.说明离心泵发生汽蚀的机理，并给出工程上常用的三种抗汽蚀措施。答案：汽蚀机理：局部压力降至液体饱和蒸汽压→液体汽化产生气泡→气泡进入高压区溃灭→产生冲击波和微射流→金属表面疲劳剥蚀，伴随振动噪声。抗汽蚀措施：1.降低泵安装高度或提高吸入液位，增大NPSHa；2.减小吸入管路阻力（增大管径、减少弯头、阀件）；3.采用诱导轮或双吸叶轮降低NPSHr；4.选用耐汽蚀材料（如904L、钛合金）或表面堆焊硬质合金；5.降低泵转速（比转数不变时汽蚀比转数升高）。任答三点即可。53.列举并说明换热器管束振动常见的四种机理。答案：1.流体弹性不稳定性：高速横流使管群产生大振幅自激振动；2.漩涡脱落：尾涡周期性脱落频率接近管固有频率，引发共振；3.湍流抖振：湍流脉动激励宽频振动；4.声共振：壳程气流驻波频率与漩涡脱落频率耦合，产生高频噪声与振动。四种机理均会导致换热管磨损、疲劳断裂。54.简述球罐焊接顺序原则，并说明其目的。答案：原则：先纵缝后环缝，先大坡口后小坡口，对称分段退焊，赤道带与温带同步。目的：减小焊接变形与残余应力，保持球壳圆度，防止棱角及错边超标，降低延迟裂纹风险。55.说明塔器液压试验后排水防止负压破坏的操作要点。答案：1.顶部设置真空破坏阀或呼吸阀，试验完毕先打开顶部通气，再底部排水；2.排水速率控制≤3m/h，设U型水封或限流孔板；3.监测塔内压力，保持微正压≥0.5kPa；4.若塔高＞60m，分段排水，先排下段，再排上段；5.冬季排水后立即氮气吹扫，防止残留水结冰抽真空。五、计算题（共4题，每题15分，共60分）56.某立式圆筒形压力容器，内径Di=2000mm，设计压力p=1.6MPa，设计温度250℃，材料Q345R，常温许用应力[σ]=183MPa，250℃时许用应力[σ]t=167MPa，焊接接头系数φ=0.85，厚度附加量C=2mm。按GB150内压圆筒公式计算所需最小名义厚度δn，并校核液压试验应力。答案：(1)计算厚度：δ=pDi/(2[σ]tφ-p)=1.6×2000/(2×167×0.85-1.6)=11.3mm(2)名义厚度：δn=11.3+2=13.3mm，圆整至14mm(3)试验压力：pT=1.25p[σ]/[σ]t=1.25×1.6×183/167=2.19MPa(4)试验应力：σT=pT(Di+δn-C)/(2(δn-C))=2.19×(2000+12)/(2×12)=183.6MPa(5)校核：0.9ReL=0.9×345=310.5MPa，183.6＜310.5，合格。57.某浮头式换热器，换热管Φ25mm×2.5mm，管长6m，共500根，壳程为气体，流量ms=8kg/s，比热cp,s=1.0kJ/(kg·℃)，进口温度200℃，出口温度120℃；管程为水，进口温度20℃，出口温度80℃，比热cp,t=4.18kJ/(kg·℃)。忽略热损，求总传热系数K（基于管外面积）。答案：(1)热负荷：Q=mscp,sΔTs=8×1.0×(200-120)=640kW(2)对数平均温差：ΔT1=200-80=120℃，ΔT2=120-20=100℃，ΔTm=(120-100)/ln(120/100)=109.3℃(3)管外面积：Ao=nπdoL=500×π×0.025×6=235.6m²(4)K=Q/(AoΔTm)=640×10³/(235.6×109.3)=24.9W/(m²·℃)58.某球罐内径Di=15m，储存液氨，密度ρ=617kg/m³，液位高H=10m，顶部气相压力0.4MPa，球壳材料Q345R，厚度δ=36mm，焊接接头系数φ=1.0，常温许用应力[σ]=183MPa。按薄膜理论校核球壳最大总应力并判断是否安全。答案：(1)液柱压力：pL=ρgH=617×9.81×10=60.5kPa=0.0605MPa(2)总压力：p=0.4+0.0605=0.4605MPa(3)球壳薄膜应力：σ=pDi/(4δ)=0.4605×15000/(4×36)=48.0MPa(4)校核：48.0＜183×1.0=183MPa，安全裕量73.7%。59.某离心泵输送清水，流量Q=100m³/h，扬程H=80m，转速n=2950r/min，现需通过变速调节将流量降至60m³/h，求新转速n₂及对应扬程H₂，并计算所节约的轴功率百分比（假设效率不变，原轴功率P₁=30kW）。答案：(1)相似定律：Q₂/Q₁=n₂/n₁→n₂=2950×60/100=1770r/min(2)H₂/H₁=(n₂/n₁)²→H₂=80×(1770/2950)²=28.8m(3)P₂/P₁=(n₂/n₁)³→P₂=30×(1770/2950)³=6.48kW(4)节约百分比：(30-6.48)/30×100%=78.4%六、综合应用题（共2题，每题25分，共50分）60.某年产30万吨合成氨装置，拟新建一台Φ2400mm×80mm的冷壁氨合成塔，设计压力22MPa，设计温度200℃，壳体材料12Cr2Mo1R，内衬不锈钢0Cr18Ni9堆焊层，厚6mm。请完成：(1)确定壳体最小壁厚（[σ]t=160MPa，φ=1.0，C=3mm）；(2)选择焊接方法并给出焊材牌号；(3)制定焊后热处理工艺（温度、保温时间、冷却速度）；(4)确定水压试验压力并校核壳体试验应力；(5)列出制造过程中必须进行的四项无损检测项目及比例。答案：(1)δ=(pDi)/(2[σ]tφ-p)=22×2400/(2×160×1-22)=169.5mm，δn=169.5+3=172.5mm，圆整至175mm；(2)壳体纵环缝采用窄间隙埋弧焊，焊材H08MnMoA+SJ101；堆焊层采用带极埋弧堆焊，焊带00Cr20Ni10，焊剂SJ601；(3)焊后热处理：690±10℃，保温时间按1h/25mm计≥7h，升降温速度≤55℃/h，400℃以下空冷；(4)试验压力pT=1.25p[σ]/[σ]t=1.25×22×183/160=31.5MPa，试验应力σT=pT(Di+δn-C)/(2(δn-C))=31.5×(2400+172)/(2×172)=234MPa，0.9ReL=0.9×310=279MPa，234＜279，合格；(5)1.壳体纵环缝100%UT（NB/T47013.3，Ⅰ级）；2.堆焊层100%UT+PT（NB/T47013.7，Ⅰ级）；3.最终热处理后再进行100%UT