过程设备方案习题题解

1、过程设施设计方案版(郑津洋)习题题解过程设施设计方案版(郑津洋)习题题解过程设施设计方案版(郑津洋)习题题解个人资料整理仅限学习使用过程设施设计题解1.压力容器导言思虑题压力容器主要由哪几部分构成?分别起什么作用?答：压力容器由筒体、封头、密封装置、开孔接收、支座、安全附件六大零件构成。筒体的作用：用以存储物料或完成化学反响所需要的主要压力空间。封头的作用：与筒体直接焊在一起，起到构成完好容器压力空间的作用。密封装置的作用：保证承压容器不泄漏。开孔接收的作用：满足工艺要乞降检修需要。支座的作用：支承并把压力容器固定在基础上。安全附件的作用：保证压力容器的使用安全和丈量、控制工作介质的参数，保证

2、压力容器的使用安全和工艺过程的正常进行。介质的毒性程度和易燃特征对压力容器的设计、制造、使用和管理有何影响？答：介质毒性程度越高，压力容器爆炸或泄漏所造成的危害愈严重，对资料采纳、制造、检验和管理的要求愈高。如Q235-A或Q235-B钢板不得用于制造毒性程度为极度或高度危害介质的压力容器；盛装毒性程度为极度或高度危害介质的容器制造时，碳素钢和低合金钢板应力逐张进行超声检测，整体一定进行焊后热办理，容器上的A、B类焊接接头还应进行100%射线或超声检测，且液压实验合格后还得进行气密性实验。而制造毒性程度为中度或轻度的容器，其要求要低得多。毒性程度对法兰的采纳影响也甚大，主要表此刻法兰的公称压力

3、等级上，如内部介质为中度毒性危害，采纳的管法兰的公称压力应不小于1.0MPa；内部介质为高度或极度毒性危害，采纳的管法兰的公称压力应不小于1.6MPa，且还应尽量选用带颈对焊法兰等。易燃介质对压力容器的选材、设计、制造和管理等提出了较高的要求。如Q235-AF不得用于易燃介质容器；Q235-A不得用于制造液化石油气容器；易燃介质压力容器的所有焊缝包含角焊缝）均应采纳全焊透结构等。压力容器安全技术督查规程在确立压力容器种类时，为何不但要依据压力高低，还要视压力与容积的乘积pV大小进行分类？答：因为pV乘积值越大，则容器破裂时爆炸能量愈大，危害性也愈大，对容器的设计、制造、检验、使用和管理的要求愈

4、高。压力容器安全技术督查规程与GB150的合用范围能否相同？为何？答：不相同。压力容器安全技术督查规程的合用范围：错误!最高工作压力0.1MPa不含液体静压力）；错误!内直径非圆形截面指其最大尺寸）30.15m，且容积0.025m；错误!盛装介质为气体、液化气体或最高工作温度高于等于标准沸点的液体。GB150的合用范围：错误!0.1MPap35MPa，真空度不低于0.02MPa；错误!按钢材同意的使用温度确立最高为700，最低为-196）；错误!对介质不限；错误!弹性无效设计准则和失稳无效设计准则；错误!以资料力学、板壳理论公式为基础，并引入应力增大系数和形状系数；错误!最大应力理论；错误!不

5、合用疲惫分析容器。GB150是压力容器标准是设计、制造压力容器产品的依照；压力容器安全技术督查规程是政府对压力容实行安全技术督查和管理的依照，属技术法规范围。GB150、JB4732和JB/T4735三个标准有何不一样？它们的合用范围是什么？答：JB/T4735钢制焊接常压容器与GB150钢制压力容器属于常例设计标准；JB4732钢制压力个人资料整理仅限学习使用容器分析设计标准是分析设计标准。JB/T4735与GB150及JB4732没有互相覆盖范围，但GB150与JB4732互相覆盖范围较广。GB150的合用范围：错误!设计压力为0.1MPap35MPa，真空度不低于0.02MPa；错误!设

6、计温度为按钢材同意的使用温度确立最高为700，最低为-196）；错误!对介质不限；错误!采纳弹性无效设计准则和失稳无效设计准则；错误!应力分析方法以资料力学、板壳理论公式为基础，并引入应力增大系数和形状系数；错误!采纳最大应力理论；错误!不合用疲惫分析容器。JB4732的合用范围：错误!设计压力为0.1MPap100MPa，真空度不低于0.02MPa；错误!设计温度为低于以钢材蠕变控制其设计应力强度的相应温度最高为475）；错误!对介质不限；错误!采纳塑性无效设计准则、失稳无效设计准则和疲惫无效设计准则，局部应力用极限分析和平定性分析结果来评定；错误!应力分析方法是弹性有限元法、塑性分析、弹性

7、理论和板壳理论公式、实验应力分析；错误!采用切应力理论；错误!合用疲惫分析容器，有免去条件。JB/T4735的合用范围：错误!设计压力为-0.02MPap；错误!不合用于盛装高度毒性或极度危害的介质的容器；错误!采纳弹性无效设计准则和失稳无效设计准则；错误!应力分析方法以资料力学、板壳理论公式为基础，并引入应力增大系数和形状系数；错误!采纳最大应力理论；错误!不合用疲惫分析容器。2.压力容器应力分析思虑题1.一壳体成为辗转薄壳轴对称问题的条件是什么?答：几何形状、承受载荷、界限支承、资料性质均对旋转轴对称。推导无力矩理论的基本方程时，在微元截取时，能否采纳两个相邻的垂直于轴线的横截面取代教材中

8、与经线垂直、同壳体正交的圆锥面？为何？答：不可以。假如采纳两个相邻的垂直于轴线的横截面取代教材中与经线垂直、同壳体正交的圆锥面，这两截面与壳体的两表面订交后获取的两壳体表面间的距离大于实质壳体厚度，不是实质壳体厚度。建立的均衡方程的内力与这两截面正交，而不是与正交壳体两表面的平面正交，在该截面上存在正应力和剪应力，而不是只有正应力，使问题复杂化。3.试分析标准椭圆形封头采纳长短轴之比a/b=2的原由。答：a/b=2时，椭圆形封头中的最大压应力和最大拉应力相等，使椭圆形封头在相同壁厚的状况下承受的内压力最大，所以GB150称这类椭圆形封头为标准椭圆形封头4.何谓辗转壳的不连续效应？不连续应力有哪

9、些特色，此中与两个参数的物理意义是什么？答：辗转壳的不连续效应：附带力和力矩产生的变形在组合壳连接处周边较大，很快变小，对应的边沿应力也由较高值很快衰减下来，称为“不连续效应”或“边沿效应”。不连续应力有两个特色：局部性和自限性。局部性：从边沿内力惹起的应力的表达式可见，这些应力是的函数跟着距连接处距离的增大，很快衰减至0。不自限性：连续应力是因为毗邻壳体，在连接处的薄膜变形不相等，两壳体连接边沿的变形遇到弹性拘束所致，对于用塑性资料制造的壳体，当连接边沿的局部产生塑性变形，弹性拘束开始缓解，变形不会连续发展，不连续应力也自动限制，这类性质称为不连续应力的自限性。的物理意义：反响了资料性能和壳

10、体几何尺寸对边沿效应影响范围。该值越大，边沿个人资料整理仅限学习使用效应影响范围越小。的物理意义：该值与边沿效应影响范围的大小成正比。反响边沿效应影响范围的大小。单层厚壁圆筒承受内压时，其应力分布有哪些特色？当承受内压很高时，能否仅用增添壁厚来提升承载能力，为何？答：应力分布的特色：错误!周向应力及轴向应力z均为拉应力正当），径向应力r为压应力负值）。在数值上有以下规律：内壁周向应力有最大值，其值为：，而在外壁处减至最小，其值为，内外壁之差为pi；径向应力内壁处为-pi，跟着r增添，径向应力绝对值逐渐减小，在外壁处r=0。错误!轴向应力为一常量，沿壁厚均匀分布，且为周向应力与径向应力和的一半，

11、即。错误!除z外，其余应力沿厚度的不均匀程度与径比K值有关。不可以用增添壁厚来提升承载能力。因内壁周向应力有最大值，其值为：，随K值增添，分子和分母值都增添，当径比大到必定程度后，用增添壁厚的方法降低壁中应力的成效不明显。6.单层厚壁圆筒同时承受内压p与外压p用时，能否用压差代入仅受内压或仅受外压io的厚壁圆筒筒壁应力计算式来计算筒壁应力？为何？答：不可以。从Lam公式可以看出各应力重量的第一项与内压力和外压力成正比，其实不是与成正比。而径向应力与周向应力的第二项与成正比。因此不可以用表示。单层厚壁圆筒在内压与温差同时作用时，其综合应力沿壁厚如何分布？筒壁恭敬发生在何处？为何？答：单层厚壁圆筒

12、在内压与温差同时作用时，其综合应力沿壁厚分布状况题图。内压内加热时，综合应力的最大值为周向应力，在外壁，为拉伸思虑题7图个人资料整理仅限学习使用应力；轴向应力的最大值也在外壁，也是拉伸应力，比周向应力值小；径向应力的最大值在外壁，等于0。内压外加热，综合应力的最大值为周向应力，在内壁，为拉伸应力；轴向应力的最大值也在内壁，也是拉伸应力，比周向应力值小；径向应力的最大值在内壁，是压应力。筒壁恭敬发生在：内压内加热时，在外壁；内压外加热时，在内壁。是因为在上述两种状况下的应力值最大。8.为何厚壁圆筒微元体的均衡方程，在弹塑性应力分析中相同合用？答：因均衡方程的建立与资料性质没关，只要弹性和弹塑性状

13、况下的其余假定条件一致，建立的均衡方程完好相同。9.一厚壁圆筒，两头关闭且能靠谱地承受轴向力，试问轴向、环向、径向三应力之关系式，对于理想弹塑性资料，在弹性、塑性阶段能否都建立，为何？答：对于理想弹塑性资料，在弹性、塑性阶段都建立。在弹性阶段建立在教材中已经有推导过程，该式是建立的。由拉美公式可见，建立的原由是轴向、环向、径向三应力随内外压力变化，三个主应力方向一直不变，三个主应力的大小按同一比率变化，由式可见，该式建立。对理想弹塑性资料，从弹性段进入塑性段，在保持加载的状况下，三个主应力方向保持不变，三个主应力的大小仍按同一比率变化，吻合简单加载条件，依据塑性力学理论，可用全量理论求解，上式

14、仍建立。10.有两个厚壁圆筒，一个是单层，另一个是多层圆筒，二者径比K和资料相同，试问这两个厚壁圆筒的爆破压力能否相同？为何？答：从爆破压力计算公式看，理论上相同，但实质状况下一般不相同。爆破压力计算公式中没有考虑圆筒焊接的焊缝区资料性能降落的影响。单层圆筒在厚壁状况下，有较深的轴向焊缝和环向焊缝，这两焊缝的焊接热影响区的资料性能变劣，不易保证与母材一致，使承载能力降落。而多层圆筒，无论是采纳层板包扎、还是绕板、绕带、热套等多层圆筒没有轴向深焊缝，而轴向深焊缝承受的是最大的周向应力，圆筒强度比单层有轴向深焊缝的圆筒要高，实质爆破时比单层圆筒的爆破压力要高。预应力法提升厚壁圆筒恭敬承载能力的基根

15、源理是什么？答：使圆筒内层资料在承受工作载荷前，早先遇到压缩预应力作用，而外层资料处于拉伸状态。当圆筒承受工作压力时，筒壁内的应力分布按拉美公式确立的弹性应力和节余应力叠加而成。内壁处的总应力有所降落，外壁处的总应力有所上涨，均化沿筒壁厚度方向的应力分布。从而提升圆筒的初始恭敬压力，更好地利用资料。承受横向均布载荷的圆形薄板，其力学特色是什么？其承载能力低于薄壁壳体的承载能力的原由是什么？答：承受横向均布载荷的圆形薄板，其力学特色是：错误!承受垂直于薄板中面的轴对称载荷；错误!板弯曲时此中面保持中性；错误!变形前位于中面法线上的各点，变形后仍位于弹性曲面的同一法线上，且法线上各点间的距离不变；

16、错误!平行于中面的各层资料互不挤压。其承载能力低于薄壁壳体的承载能力的原由是：薄板内的应力分布是线性的曲折应力，最大应力出现有板面，其值与成正比；而薄壁壳体内的应力分布是均匀分布，其值与成正比。相同的状况下，按薄板和薄壳的定义，而薄板承受的压力p就远小于薄壳承受的压力个人资料整理仅限学习使用了。试比较承受均布载荷作用的圆形薄板，在周边简支和固支状况下的最大曲折应力和挠度的大小和地点。答：错误!周边固支状况下的最大曲折应力和挠度的大小为：错误!周边简支状况下的最大曲折应力和挠度的大小为：错误!应力分布：周边简支的最大应力在板中心；周边固支的最大应力在板周边。二者的最大挠度地点均在圆形薄板的中心。

17、错误!周边简支与周边固支的最大应力比值周边简支与周边固支的最大挠度比值其结果绘于以下图试述承受均布外压的辗转壳破坏的形式，并与承受均布内压的辗转壳对比有何异同？答：承受均布外压的辗转壳的破坏形式主若是失稳，当壳体壁厚较大时也有可能出现强度无效；承受均布内压的辗转壳的破坏形式主若是强度无效，某些辗转壳体，如椭圆形壳体和碟形壳体，在其深度较小，出此刻赤道上有较大压应力时，也会出现失稳无效。试述有哪些要素影响承受均布外压圆柱壳的临界压力？提升圆柱壳弹性失稳的临界压力，采纳高强度资料能否正确，为何？答：影响承受均布外压圆柱壳的临界压力的要素有：壳体资料的弹性模量与泊松比、长度、直径、壁厚、圆柱壳的不圆

18、度、局部地域的折皱、鼓胀或凹陷。提升圆柱壳弹性失稳的临界压力，采纳高强度资料不正确，因为高强度资料的弹性模量与低强度资料的个人资料整理仅限学习使用弹性模量相差较小，而价格相差常常较大，从经济角度不适合。但高强度资料的弹性模量比低强度资料的弹性模量还量要高一些，不计成本的话，是可以提升圆柱壳弹性失稳的临界压力的。求解内压壳体与接收连接处的局部应力有哪几种方法？答：有：应力集中系数法、数值解法、实验测试法、经验公式法。圆柱壳除遇到压力作用外，还有哪些从附件传达过来的外加载荷？答：还有经过接收或附件传达过来的局部载荷，如设施自重、物料的重量、管道及附件的重量、支座的拘束反力、温度变化惹起的载荷等。组

19、合载荷作用下，壳体上局部应力的求解的基本思路是什么？试举例说明。答：组合载荷作用下，壳体上局部应力的求解的基本思路是：在弹性变形的前提下，壳体上局部应力的总应力为组合载荷的各分载荷惹起的各应力重量的分别叠加，获取总应力重量。忧如时承受内压和温度变化的厚壁圆筒内的综合应力计算。习题1.试应用无力矩理论的基本方程，求解圆柱壳中的应力壳体承受气体内压p，壳体中面半径为R，壳体厚度为t）。若壳体资料由20R）改为16MnR）时，圆柱壳中的应力如何变化？为何？解：错误!求解圆柱壳中的应力应力重量表示的微体和地域均衡方程式：圆筒壳体：R1=，R2=R，pz=-p，rk=R，=/2错误!壳体资料由20R改为

20、16MnR，圆柱壳中的应力不变化。因为无力矩理论是力学上的静定问题，其基本方程是均衡方程，并且仅经过求解均衡方程就能获取应力解，不受资料性能常数的影响，所以圆柱壳中的应力分布和大小不受资料变化的影响。对一标准椭圆形封头以以下图）进行应力测试。该封头中面处的长轴D=1000mm，厚度t=10mm，测得E点x=0）处的周向应力为50MPa。此时，压力表A指示数为1MPa，压力表B的指示数为2MPa，试问哪一个压力表已失灵，为何？解：错误!依据标准椭圆形封头的应力计算式计算标准椭圆形封头的长轴与短轴半径之比为2，即在x=0处的应力式为：E的内压力：a/b=2，a=D/2=500mm。错误!从上边计算

21、结果可见，容器内压力与压力表A的一致，压力表B已失灵。3.有一球罐以以下图），其内径为20m可视为中面直径），厚度为20mm。内贮有液氨，球罐上部3心角为120，试确立该球壳中的薄膜应力。个人资料整理仅限学习使用解：错误!球壳的气态氨部分壳体内应力分布：R1=R2=R，pz=-ph0错误!支承以上部分，任一角处的应力：R1=R2=R，pz=-p+gR120：R1=R2=R，pz=-p+gRcos0-cos），r=Rsin，dr=Rcosd个人资料整理仅限学习使用个人资料整理仅限学习使用有一锥形底的圆筒形密闭容器，以以下图，试用无力矩理论求出锥形底壳中的最大薄膜应力与的值及相应地点。已知圆筒形容

22、器中面半径R，厚度t；锥形底的半锥角，厚度t，内装有密度为的液体，液面高度为H，液面上承受气体压力pc。解：圆锥壳体：R1=，R2=r/cos，=/2-,个人资料整理仅限学习使用rx试用圆柱壳有力矩理论，求解列管式换热器管子与管板连接边沿处以以下图）管子的不连续应力表达式管板刚度很大，管子两头是张口的，不承受轴向拉力）。设管内压力为p，管外压力为零，管子中面半径为r，厚度为t。解：错误!管板的转角与位移错误!内压作用下管子的挠度和转角内压惹起的周向应变成：转角：个人资料整理仅限学习使用错误!边沿力和边沿边矩作用下圆柱壳的挠度和转角错误!变形协调条件错误!求解边沿力和边沿边矩错误!边沿内力表达式

23、错误!边沿内力惹起的应力表达式错误!综合应力表达式个人资料整理仅限学习使用两根几何尺寸相同，资料不一样的钢管对接焊以以下图。管道的操作压力为p，操作温度为0，环境温度为tc，而资料的弹性模量相等，线膨胀系数分别1和2，管道半径为r，厚度为t，试求得焊接处的不连续应力不计焊缝余高）。解：错误!内压和温差作用下管子1的挠度和转角内压惹起的周向应变成：温差惹起的周向应变成：转角：错误!内压和温差作用下管子2的挠度和转角内压惹起的周向应变成：温差惹起的周向应变成：个人资料整理仅限学习使用转角：错误!边沿力和边沿边矩作用下圆柱壳1的挠度和转角错误!边沿力和边沿边矩作用下圆柱壳2的挠度和转角错误!变形协调

24、条件错误!求解边沿力和边沿边矩错误!边沿内力表达式个人资料整理仅限学习使用错误!边沿内力惹起的应力表达式错误!综合应力表达式一单层厚壁圆筒，承受内压力pi=36MPa时，测得用千分表）筒体表面面的径向位移w0=0.365mm，圆筒外直径D0=980mm，E=2105MPa，=0.3。试求圆筒内外壁面应力值。解：周向应变物理方程仅承受内压时的Lam公式在外壁面处的位移量及内径：个人资料整理仅限学习使用内壁面处的应力值：外壁面处的应力值：有一超高压管道，其外直径为78mm，内直径为34mm，承受内压力300MPa，操作温度下资料的b=1000MPa，s=900MPa。此管道经自增强办理，试求出最正

25、确自增强办理压力。解：最正确自增强办理压力应当对应经自增强办理后的管道，在题给工作和结构条件下，其最大应力取最小值时对应的塑性区半径Rc状况下的自增强办理压力。对应当塑性区半径Rc的周向应力为最大拉伸应力，其值应为经自增强办理后的节余应力与内压力共同作用下的周向应力之和：令其一阶导数等于0，求其驻点解得：Rc=21.015mm。依据节余应力和拉美公式可知，该值对应周向应力取最大值时的塑性区半径。由自增强内压pi与所对应塑性区与弹性区交界半径Rc的关系，最正确自增强办理压力为：承受横向均布载荷的圆平板，当其厚度为一准时，试证明板承受的总载荷为一与半径没关的定值。证明：错误!周边固支状况下的最大曲

26、折应力为个人资料整理仅限学习使用错误!周边简支状况下的最大曲折应力为：10.有一周边固支的圆板，半径R=500mm，板厚=38mm，板面上承受横向均布载荷p=3MPa，试求板的最大挠度和应力取板材的E=2105MPa，=0.3）解：板的最大挠度：板的最大应力：上题中的圆平板周边改为简支，试计算其最大挠度和应力，并将计算结果与上题作一分析比较。解：板的最大挠度：板的最大应力：简支时的最大挠度是固支时的4.077倍；简支时的最大应力是固支时的1.65倍。12.一穿流式泡沫塔其内径为1500mm，塔板上最大液层为800mm液体密度为=1.5103kg/m3），塔板厚度为6mm，资料为低碳钢E=210

27、5MPa，=0.3）。周边支承可视为简支，试求塔板中心处的挠度；若挠度一定控制在3mm以下，试问塔板的厚度应增添多少？解：周边简支圆平板中心挠度挠度控制在3mm以下需要的塔板厚度个人资料整理仅限学习使用需增添10.4mm以上的厚度。s13.三个几何尺寸相同的承受周向外压的短圆筒，其资料分别为碳素钢=220MPa，E=25510MPa，=0.3）、铝合金s=110MPa，E=0.710MPa，=0.3）和铜s=100MPa，E=1.1510MPa，=0.31），试问哪一个圆筒的临界压力最大，为何？答：碳素钢的大。从短圆筒的临界压力计算式可见，临界压力的大小，在几何尺寸相同的状况下，其值与弹性模量

28、成正比，这三种资猜中碳素钢的E最大，所以，碳素钢的临界压力最大。两个直径、厚度和材质相同的圆筒，承受相同的周向均布外压，此中一个为长圆筒，另一个为短圆筒，试问它们的临界压力能否相同，为何？在失稳前，圆筒中周向压应力能否相同，为何？跟着所承受的周向均布外压力不停增添，两个圆筒先后失稳时，圆筒中的周向压应力能否相同，为何？答：错误!临界压力不相同。长圆筒的临界压力小，短圆筒的临界压力大。因为长圆筒不可以遇到圆筒两头部的支承，简单失稳；而短圆筒的两头对筒体有较好的支承作用，使圆筒更不易失稳。错误!在失稳前，圆筒中周向压应力相同。因为在失稳前圆筒保持稳固状态，几何形状仍保持为圆柱形，壳体内的压应力计算

29、与承受内压的圆筒计算拉应力相同方法。其应力计算式中无长度尺寸，在直径、厚度、材质相同时，其应力值相同。错误!圆筒中的周向压应力不相同。直径、厚度和材质相同的圆筒压力小时，其壳体内的压应力小。长圆筒的临界压力比短圆筒时的小，在失稳时，长圆筒壳内的压应力比短圆筒壳内的压应力小。承受均布周向外压力的圆筒，只要设置增强圈均可提升其临界压力。对否，为何？且采纳的增强圈愈多，壳壁所需厚度就愈薄，故经济上愈合理。对否，为何？答：错误!承受均布周向外压力的圆筒，只要设置增强圈均可提升其临界压力，对。只要设置增强圈均可提升圆筒的刚度，刚度提升即可提升其临界压力。错误!采纳的增强圈愈多，壳壁所需厚度就愈薄，故经济

30、上愈合理，不对。采纳的增强圈愈多，壳壁所需厚度就愈薄，是对的。但增强圈多到必定程度后，圆筒壁厚降落较少，并且考虑腐化、制造、安装、使用、维修等要求，圆筒需要必需的厚度，增强圈增添的花费比圆筒的花费减少要大，经济上不合理。16.有一圆筒，其内径为1000mm，厚度为10mm，长度为20m，资料为20Rb=400MPa，s=245MPa，E=2105MPa，=0.3）。错误!在承受周向外压力时，求其临界压力pcr。错误!在承受内压力时，求其爆破压力pb，并比较其结果。解：错误!临界压力pcr属长短圆筒，其临界压力为个人资料整理仅限学习使用错误!承受内压力时，求其爆破压力pb，承受内压时的爆破压力远

31、高于承受外压时的临界压力，高出18.747倍。题16中的圆筒，其长度改为2m，再进行上题中的错误!、错误!的计算，并与上题结果进行综合比较。解：错误!临界压力pcr，属短圆筒，其临界压力为错误!承受内压力时，求其爆破压力pb，承受内压时的爆破压力高于承受外压时的临界压力，高出3.092倍，但比长圆筒时的倍数小了很多。3压力容器械料及环境和时间对其性能的影响思虑题压力容器用钢有哪些基本要求？答：有较高的强度，优异的塑性、韧性、制造性能和与介质相容性。影响压力容器钢材性能的环境要素主要有哪些？答：主要有温度高低、载荷颠簸、介质性质、加载速率等。为何要控制压力容器用钢中的硫、磷含量？答：因为硫能促进

32、非金属夹杂物的形成，使塑性和韧性降低。磷能提升钢的强度，但会增添钢的脆性，特别是低温脆性。将硫和磷等有害元素含量控制在很低水平，即大大提升钢材的纯净度，可提升钢材的韧性、抗中子辐照脆化能力，改进抗应变时效性能、抗回火脆性性能和耐腐化性能。为何说资料性能劣化惹起的无效常常拥有突发性？工程上可采纳哪些措施来预防这类无效？答：资料性能劣化主要表现是资料脆性增添，韧性降落，如资料的低温脆化；高温蠕变的断裂呈脆性、珠光体球化、石墨化、回火脆化、氢腐化和氢脆；中子辐照惹起资料辐照脆化。外观检查和无损检测不可以有效地发现脆化，在断裂前不可以被及时发现，出现事故前无任何征兆，拥有突发性。工程上可采纳预防这类无

33、效的措施有：对低温脆化选择低温用钢、高温蠕变断裂在设计时按蠕变无效设计准则进行设计、珠光体球化采纳热办理方法恢复性能、石墨化采纳在钢中加入与碳联合能力强的合金元素方法、回火脆性采纳严格控制微量杂质元素的含量和使设施起落温的速度尽量缓慢、氯腐化和氢脆在设计时采纳抗氢用钢、中子辐照资料脆化在设计时展望及时更换。压力容器选材应试虑哪些要素？答：应综合考虑压力容器的使用条件、零件的功能和制造工艺、资料性能、资料使用经验、资料价格和规范标准。个人资料整理仅限学习使用4压力容器设计思虑题为保证安全，压力容器设计时应综合考虑哪些条件？详细有哪些要求？答：压力容器设计时应综合考虑：资料、结构、许用应力、强度、

34、刚度、制造、检验等环节。压力容器设计的详细要求：压力容器设计就是依据给定的工艺设计条件，依照现行的规范标准规定，在保证安全的前提下，经济、正确地选择资料，并进行结构、强刚）度和密封设计。结构设计主若是确立合理、经济的结构形式，并满足制造、检验、装置、运输和维修等要求；强刚）度设计的内容主若是确定结构尺寸，满足强度或刚度及稳固性要求；密封设计主若是选择适合的密封结构和资料，保证密封性能优异。压力容器的设计文件应包含哪些内容？答：包含设计图样、技术条件、强度计算书，必需时还应包含设计或安装、使用说明书。若按分析设计标准设计，还应供应给力分析报告。压力容器设计有哪些设计准则？它们和压力容器无效形式有

35、什么关系？答：压力容器设计准则有：错误!强度无效设计准则：弹性无效设计准则、塑性无效设计准则、爆破无效设计准则、弹塑性无效设计准则、疲惫无效设计准则、蠕变无效设计准则、脆性断裂无效设计准则；错误!刚度无效设计准则；错误!稳固无效设计准则；错误!泄漏无效设计准则。弹性无效设计准则将容器整体部位的初始恭敬视为无效，以危险点的应力强度达到许用应力为依照；塑性无效设计准则以整个危险面恭敬作为无效状态；爆破无效设计准则以容器爆破作为无效状态；弹塑性无效设计准则以为只要载荷变化范围达到平定载荷，容器就无效；疲惫无效设计准则以在载荷频频作用下，微裂纹于滑移带或晶界处形成，其实不停扩展，形成宏观疲惫裂纹并贯穿

36、容器厚度，从而以致容器发生无效；蠕变无效设计准则以在高温下压力容器产生蠕变脆化、应力松驰、蠕变变形和蠕变断裂为无效形式；脆性断裂无效设计准则以压力容器的裂纹扩展断裂为无效形式；刚度无效设计准则以构件的弹性位移和转角超出规定值为无效；稳固无效设计准则之外压容器失稳破坏为无效形式；泄漏无效设计准则以密封装置的介质泄漏率超出许用的泄漏率为无效。什么叫设计压力？液化气体存储压力容器的设计压力如何确立？答：压力容器的设计载荷条件之一，其值不得低于最高工作压力。液化气体存储压力容器的设计压力，依据大气环境温度，考虑容器外壁有否保冷设施，依据工作条件下可能达到的最高金属温度确立。一容器壳体的内壁温度为Ti，

37、外壁温度为To，经过传热计算得出的元件金属截面的温度均匀值为T，请问设计温度取哪个？选材以哪个温度为依照？答：设计温度取元件金属截面的温度均匀值T。选材以元件金属截面的温度均匀值为依照。依据定义，用图标出计算厚度、设计厚度、名义厚度和最小厚度之间的关系；在上述厚度中，满足强度刚度、稳固性）及使用寿命要求的最小厚度是哪一个？为何？答：错误!计算厚度、设计厚度、名义厚度和最小厚度之间的关系度dn厚i度nm算厚计度度计腐化裕量C2厚厚设义小厚度负误差C1名最第一次厚度圆整值腐化裕量C2个人资料整理仅限学习使用错误!满足强度刚度、稳固性）及使用寿命要求的最小厚度是设计厚度。因为设计厚度是计算厚度加腐化

38、裕量，计算厚度可以满足强度、刚度和稳固性的要求，再加上腐化裕量可以满足寿命的要求。因为腐化裕量不必定比厚度负误差加第一厚度圆整值的和小，最小厚度有可能比计算厚度小，而不可以保证寿命。影响资料设计系数的主要要素有哪些？答：影响资料设计系数的主要要素有：应力计算的正确性、资料性能的均匀必、载荷的确切程度、制造工艺和使用管理的先进性以及检验水相同要素。压力容器的常例设计法和分析设计法有何主要差别？答：压力容器的常例设计法和分析设计法的主要差别：错误!常例设计法只考虑承受“最大载荷”按一次施加的静载，不考虑热应力和疲惫寿命问题；错误!常例设计法以资料力学及弹性力学中的简化模型为基础，确立筒体与零件中均

39、匀应力的大小，只要此值限制在以弹性无效设计准则所确立的许用应力范围内，则以为筒体和零件是安全的；错误!常例设计法只解决规定容器结构形式的问题，没法应用于规范中未包含的其余容器结构和载荷形式，不利于新式设施的开发和使用；错误!分析设计法对承受各种载荷、任何结构形式的压力容器进行设计时，先进行详细的应力分析，将各种外载荷或变形拘束产生的应力分别计算出来，而后进行应力分类，再按不一样的设计准则来限制，保证容器在使用期内不发生各种形式的无效。薄壁圆筒和厚壁圆筒如何区分？其强度设计的理论基础是什么？有何差别？答：错误!当满足/D0.1或K1.2属薄壁圆筒，不然属厚壁圆筒。错误!强度设计的理论基础是弹性无

40、效设计准则。弹性无效设计准则是以危险点的应力强度达到许用应力为依照的。错误!。对于各处应力相等的构件，如内压薄壁圆筒，这类设计准则是正确的。但是对于应力分布不均匀的构件，如内压厚壁圆筒，因为资料韧性较好，当危险点设计准则就显得有些守旧。高压容器的圆筒有哪些结构形式？它们各有什么特色和合用范围？答：错误!高压容器的圆筒的结构形式有：多层包扎式、热套式、绕板式、整体多层包扎式、绕带式。错误!特色和合用范围：错误!多层包扎式：目前生界上使用最广泛、制造和使用经验最为丰富的组合式圆筒结构；制造工艺简单，不需要大型复杂的加工设施；与单层式圆筒对比安全靠谱性高，层板缝隙拥有阻挡缺点和裂纹向厚度方向扩展的能

41、力，减少了脆性破坏的可能性，同时包扎预应力可有效改进圆筒的应力分布；但多层包扎式圆筒制造工序多、周期长、效率低、钢板资料利用率低，特别是筒节间对接的深环焊缝对容器的制造质量和安全有明显影响。对介质适应性强，可依据介质的特征选择适合的内筒材料。其制造范围为最高操作压力290MPa、操作温度-30350、筒体最小内径380mm、筒体最大外直径6000mm、重量8501000吨。错误!热套式：采纳厚钢板卷焊成直径不一样但可过盈配合的筒节，而后将外层筒节加热到计算的温度进行套合，冷却缩短后便获取密切贴合的厚壁筒节。热套式外筒对内筒产生有必定量的预压应力，可提升容器的承载能力。拥有包扎式圆筒的大多数长处

42、外，还拥有工序少，周期短的长处。热套式需较大尺寸的加工设施，热套工艺要求技术高，不易制造较大直径和长度的容器。其适用范围与多层包扎式基实情同。错误!绕板式：资料利用率高、生产率高、资料供应方便、制造过程中机械化程度高，占用生产面积小，工序少，合用于大量量生产。合用于直径大而长度短的容器，直径越大，绕制越方便。错误!整体多层包扎式：包扎时各层的环焊缝互相错开，战胜了多层包扎式筒节间的深环焊缝，圆筒与封头或法兰间的环焊缝改为必定角度的斜面焊缝，承载面积增大，拥有高的靠谱性。适用范围与多层包扎式相同。错误!绕带式：有型槽绕带式和扁平钢带倾角错绕式两种。生产过程机械化程度高、生产效率高、资料消耗少、存

43、在预紧力，在内压作用下，筒壁应力分布均匀。型槽绕带式的钢带尺寸公差要求严、技术要求高，需采纳精度较高的专用环绕机床。扁平钢带设计灵巧、制造方便、靠谱个人资料整理仅限学习使用性高、在线安全监控简单。因为扁平钢带倾斜环绕使筒体周向强度有所削弱。合用范围与多层包扎式相同。高压容器圆筒的对接深环焊缝有什么不足？如何防范？答：错误!高压容器圆筒的对接深环焊缝的不足：错误!无损检测困难，环焊缝的双侧均有层板，没法使用超声检测，仅能依靠射线检测；错误!焊缝部位存在很大的焊接节余应力，且焊缝晶粒变粗大而韧性降落，因此焊缝质量较难保证；错误!环焊缝的坡口切削工作量大，且焊接复杂。错误!采纳整体多层包扎式、绕带式

44、方法防范。对于内压厚壁圆筒，中径公式也可按第三强度理论导出，试作推导。解：高压厚壁圆筒承受内压时沿壁厚分布的应力，可分为两类：均匀应力和应力梯度。均匀应力满足与载荷均衡的条件。假如载荷加大，均匀应力和所相应的形变也因此增大，当均匀应力超出资料的恭敬限，将惹起整体过分变形、甚至破坏，使筒体无效。应力梯度是筒壁内应力中不均匀部分，在筒体内壁面的应力值最大，但不过是局部地点，随半径增添，应力值降落，属边沿应力，拥有局部性，在资料塑性和韧性较好时，拥有自限性。使容器无效的应力是均匀应力。周向均匀应力和径向均匀应力为：按第三强度理论13.为何GB150中规定内压圆筒厚度计算公式仅合用于设计压力p0.4t

45、？答：因形状改变比能恭敬无效判据计算出的内压厚壁圆筒初始恭敬压力与实测值较为吻合，因此与形状改变比能准则相对应的应力强度eq4能较好地反响厚壁圆筒的实质应力水平与中径公式相对应的应力强度为随径比K的增大而增大。当K=1.5时，比值表示内壁实质应力强度是按中径公式计算的应力强度的1.25倍。因为GB150取ns=1.6，若圆筒径比不超出1.5，仍可按中径公式计算圆筒厚度。因为液压实验/2=0.25Di，代入中i径公式得：这就是中径公式的合用范围规定为：pc0.4t的依照。椭圆形封头、碟形封头为何均设置短圆筒？答：短圆筒的作用是防范封头和圆筒的连接焊缝处出现经向曲率半径突变，以改进焊缝的受力状况。

46、个人资料整理仅限学习使用从受力和制造双方面比较半球形、椭圆形、碟形、锥壳和平盖封头的特色，并说明其主要应用处合。答：从受力状况排序挨次是半球形、椭圆形、碟形、锥壳和平盖封头，由好变差；从制造状况序次正好相反。半球形封头是从受力分析角度，最理想的结构形式，但弊端是深度大，直径小时，整体冲压困难，大直径采纳分瓣冲压其拼焊工作量较大。半球形封头常用在高压容器上。椭圆形封头的椭球部分经线曲率变化光滑连续，应力分布比较均匀，且椭圆形封头深度较半球形封头小得多，易于冲压成型，是目前中、低压容器中应用许多的封头之一。碟形封头由半径为R的球面体、半径为r的过渡环壳和短圆筒等三部分构成。碟形封头是一不连续曲面，

47、在经线曲率半径突变的两个曲面连接处，因为曲率的较大变化而存在着较大边沿曲折应力。该边沿曲折应力与薄膜应力叠加，使该部位的应力远远高于其余部位，故受力状况不好。但过渡环壳的存在降低了封头的深度，方便了成型加工，且压制碟形封头的钢模加工简单，使碟形封头的应用范围较为广泛。锥壳：因为结构不连续，锥壳的应力分布其实不理想，但其特别的结构形式有益于固体颗粒和悬浮或黏稠液体的排放，可作为不一样直径圆筒的中间过渡段，因此在中、低压容器中使用较为广泛。平盖封头的应力分布属曲折应力，最大应力与平盖直径的平方成正比，与板厚的平方成反比，受力状况最差。但制造方便，在压力容器上常用于平盖封头、人孔和手孔盖、塔板等。螺

48、栓法兰连接密封中，垫片的性能参数有哪些？它们各自的物理意义是什么？答：错误!有垫片比压力y和垫片系数m两个。错误!垫片比压力y的物理意义为形成初始密封条件时垫片单位面积上所受的最小压紧力；垫片系数m的物理意义为保证在操作状态时法兰的密封性能而一定施加在垫片上的压应力。法兰标准化有何意义？选择标准法兰时，应按哪些要素确立法兰的公称压力？答：错误!简化计算、降低成本、增添互换性。错误!容器法兰的公称压力是以16Mn在200时的最高工作压力为依照制定的，所以当法兰资料和工作温度不一样时，最大工作压力将降低或高升。在容器设计采纳法兰时，应采纳设计压力周边且又略微高一级的公称压力。当容器法兰设计温度高升

49、且影响金属资料强度极限时，则要按更高一级的公称压力采纳法兰。法兰强度校核时，为何要对锥颈和法兰环的应力均匀值加以限制？答：当锥颈有少许恭敬时，锥颈部分和法兰环所承受的力矩将重新分配，锥颈已恭敬部分不可以再承受载荷，此中大多数需要法兰环来担当，这就使法兰环的实质应力有可能超出单独对锥颈和法兰环的强度限制条件。所以为使法兰环不产生恭敬，保证密封靠谱，需对锥颈部分和法兰环的均匀应力加以限制。简述强迫式密封，径向或轴向自紧式密封原理，并以双锥环密封为例说明保证自密切封正常工作的条件。答：强迫密封的密封原理：依靠主螺栓的预紧作用，使垫片产生必定的塑性变形，填满压紧面的高低不平处，从而达到密封目的。径向自

50、紧式密封原理：依靠密封元件在容器内部介质压力下，使径向刚度小的密封元件产生径向变形，压紧在径向刚度大的被连接件上，形成密封比压达到密封的目的。轴向自紧式密封原理：依靠密封元件在容器内部介质压个人资料整理仅限学习使用力下，使轴径向刚度小的密封元件产生轴径向变形，压紧在轴径向刚度大的被连接件上，形成密封比压达到密封的目的。以以下图的双锥环密封，在预紧状态，拧紧主螺栓使衬于双锥环两锥面上的软金属垫片和平盖、筒体端部上的锥面相接触并压紧，以致两锥面上的软金属垫片达到足够的预密切封比压；同时，双锥环自己产生径向缩短，使其内圆柱面和平盖凸出部格外圆柱面间的缝隙消逝而紧靠在封头凸出部分上。为保证预密切封，两

51、锥面上的比压应达到软金属垫片所需的预密切封比压。内压高升时，平盖有向上抬起的趋向，从而使施加在两锥面上的、在预紧时所达到的比压趋于减小；双锥环因为在预紧时的径向缩短产生回弹，使两锥面上连续保留一部分比压；在介质压力的作用下，双锥环内圆柱表面向外扩大，以致两锥面上的比压进一步增大。为保持优异的密封性，两锥面上的比压一定大于软金属垫片所需要的操作密封比压。按GB150规定，在什么状况下壳体上开孔可不另行补强？为何这些孔可不另行补强？答：GB150规定：当在设计压力2.5MPa的壳体上开孔，两相邻开孔中心的间距对曲面间距以弧长计算）大于两孔直径之和的两倍，且接收公称外径89mm时，满足下表的状况下，

52、可不补强接收公称外径253238454857657689最小厚度3.54.05.06.0因为这些孔存在必定的强度裕量，如接收和壳体实质厚度常常大于强度需要的厚度；接收根部有填角焊缝；焊接接头系数小于1但开孔地点不在焊缝上。这些要素相当于对壳体进行了局部增强，降低了薄膜应力从而也降低了开孔处的最大应力。所以，可以不预补强。采纳补强圈补强时，GB150对其使用范围作了何种限制，其原由是什么？答：用在静载、常温、中低压状况下；资料标准抗拉强度低于540MPa；补强圈厚度1.5n；n38mm。原由为：补强圈与壳体金属之间不可以完好贴合，传热成效差，在中温以上使用时，二者存在较大的热膨胀差，因此使补强局

53、部地域产生较大的热应力；补强圈与壳体采纳搭接连接，难以与壳体形成整体，所以抗疲惫性能差。在什么状况下，压力容器可以同意不设置检查孔？答：吻合以下条件之一可不开孔：错误!筒体内径300mm的压力容器；错误!容器上设有可拆卸的封头、盖板或其余可以开关的盖子，其封头、盖板或盖子的尺寸不小于所规定检查孔的尺寸；错误!无腐化或略微腐化，无需做内部检查和清理的压力容器；错误!制冷装置用压力容器；错误!换热器。试比较安全阀和爆破片各自的优弊端？在什么状况下一定采纳爆破片装置？答：安全阀的长处：仅排放容器内高于规定值的部分压力，当容器内的压力降至稍低于正常操作压力时，能自动关闭，防范一旦容器超压就把所有气体排

54、出而造成浪费和中断生产；可重复使用多次，安装调整也比较简单。安全阀的弊端：密封性能较差，阀的开启有滞后现象，泄压反响较慢。爆破片的长处：密闭性能好，能做到完好密封；破裂速度快，泄压反响迅速。爆破片的弊端：泄压后爆破片不可以连续使用，容器也被迫停止运转，一旦容器超压就把所有气体排出而造成浪费和中断生产。当安全阀不可以起到有效保护作用时，一定使用爆破片或爆破片与安全阀的组合装置。压力实验的目的是什么？为何要尽可能采纳液压实验？答：压力实验的目的：在超设计压力下，核查缺点能否会发生迅速扩展造成破坏或开裂造成泄漏，检验密封结构的密封性能。对外压容器，在外压作用下，容器中的缺点受压应力的作用，不行能发生

55、开裂，且外压临界失稳压力主要与容器的几何尺寸、制造精度有关，与缺点没关，一般不用外压实验来核查其稳固性，而之内压实验进行“试漏”，检查能否存在穿透性缺点。因为在相同压力和容积下，实验介质的压缩系数越大，容器所存储的能量也越大，爆炸也就越危险，故应用压缩系数小的流体作为实验介质。气体的压缩系数比液体的大，所以选择液体作为实验介质，进行液压实验。简述带夹套压力容器的压力实验步骤，以及内筒与夹套的组装序次。答：对于带夹套压力容器，先进行内筒液压实验，合格后再焊夹套，而后进行夹套内的液压实验。在确个人资料整理仅限学习使用定了夹套实验压力后，还一定校核内筒在该实验压力下的稳固性。如不可以满足外压稳固性要

56、求，则在作夹套液压实验时，一定同时在内筒保持必定的压力，以保证夹套试压时内筒的稳固性。为何要对压力容器中的应力进行分类？应力分类的依照和原则是什么？答：对压力容器中的应力进行分类的原由：应力产生的原由不一样，如薄膜应力是因为与外力均衡而产生的；边沿应力是因为保持不连续处的变形协调而产生的；应力沿壳体壁厚的分布规律不一样，如薄膜应力是均匀分布，边沿曲折应力是线性分布；对壳体无效的贡献不一样，与外力均衡产生的应力无自限性，对无效的贡献大，有自限性的应力对无效的贡献小。压力容器分类的依照：是应力对容器强度无效所起的作用的大小。压力容器分类的原则：满足外载荷与内力及内力矩均衡的应力，即“非自限性”的应

57、力；相邻零件的拘束或结构的自己拘束所惹起的应力，在资料为塑性资料时拥有“自限性”的应力；局部结构不连续和局部热应力的影响而叠加在上述两原则下的应力之上的应力增量，拥有高度的“局部性”。一次应力、二次应力和峰值应力的差别是什么？答：一次应力拥有“非自限性”，二次应力在资料为塑性资料时拥有“自限性”，峰值应力拥有高度的“局部性”。分析设计标准区分了哪五组应力强度？许用值分别是多少？是如何确立的？答：五组应力强度为：错误!一次整体薄膜应力强度S；错误!一次局部薄膜应力强度S；错误!一次薄膜整体或局部）加一次曲折应力PL+Pb）强度S；错误!一次加二次应力PL+Pb+Q）强度S；错误!峰值应力强度S由

58、PL+Pb+Q+F算得）。前四组强度的许用值是在所考虑点上，每组对应与该点的最大主应力与最小主应力之差；峰值应力强度S是该点的最大主应力与最小主应力之差值的一半。在疲惫分析中，为何要考虑均匀应力的影响？如何考虑？答：错误!在非对称循环的交变应力作用下，均匀应力增添将会使疲惫寿命降落，所以一定考虑均匀应力的影响。错误!考虑均匀应力对疲惫寿命的影响，将拥有均匀应力的相应交变应力幅依照等寿命原则，依照某些修正方法，折算到相当于均匀应力为零的一个当量交变应力幅。修正相应的对称循环疲惫曲线。习题一内压容器，设计计算）压力为0.85MPa，设计温度为50；圆筒内径Di=1200mm，对接焊缝采纳双面全熔透

59、焊接接头，并进行局部无损检测；工作介质列毒性，非易燃，但对碳素钢、低合金钢有略微腐化，腐化速率K0.1mm/a，设计寿命B=20年。试在Q2305-AF、Q235-A、16MnR三种资猜中采纳两种作为圆筒资料，并分别计算圆筒厚度。解：pc=1.85MPa，Di=1000mm，=0.85，C2=0.120=2mm；钢板为4.516mm时，Q235-A的t=113MPa，查表4-2，C1=0.8mm；钢板为616mm时，16MnR的t=170MPa，查表4-2，C1=0.8mm。资料为Q235-A时：资料为16MnR时：个人资料整理仅限学习使用一顶部装有安全阀的卧式圆筒形存储容器，两头采纳标准椭圆

60、形封头，没有保冷措施；内装混杂液化石油气，经测试其在50时的最大饱和蒸气压小于1.62MPa即50时丙烷饱和蒸气压）；圆筒内径Di=2600mm，筒长L=8000mm；资料为16MnR，腐化裕量C2=2mm，焊接接头系数=1.0，装量系数为0.9。试确立：错误!各设计参数；错误!该容器属第几类压力容器；错误!圆筒和封头的厚度10MPam3，属三类压力容器。错误!圆筒的厚度标准椭圆形封头的厚度错误!水压实验压力应力校核今欲设计一台乙烯精馏塔。已知该塔内径Di=600mm，厚度n=7mm，资料采纳16MnR，计算压力pc=2.2MPa，工作温度t=-20-3。试分别采纳半球形、椭圆形、碟形和平盖作