陕西某大学期末考试复习题第二十六期

倏晶翁孩大学

SHAANXIUNIVERSITYOFSCIENCE&TECHNOLOGY

陕西科技大学期末考试复习题

第二十六期（压力容器设计问答篇）

陕西科技大学编

机电过控系审

第一章法规与标瘠

1-1压力容器设计必须哪些主要法规和规程？

答：1.《特种设备安全监察条例》国务院2003.6.1

2.《压力容器安全技术监察规程》质检局2000.1.1

3.《压力容器、压力管道设计单位资格许可与管理规则》质检局2003.1.1

4.《锅炉压力容器制造监督管理办法》质检局2003.1.1

5.GB150《钢制压力容器》

6.JB4732《钢制压力容器-分析设计标准》

7.JB/T4735《钢制焊接常压容器》

8.GB151《管壳式换热器》o

1-2压力容器设计单位的职责是什么？

答：1.应对设计文件的准确性和完整性负责。

2.容器的设计文件至少应包括设计计算书和设计图样。

3.容器设计总图应盖有压力容器设计单位批准书标志。

1—3GB150-1998《钢制压力容器》的适用和不适用范围是什么？

答：

适用范围：

1.设计压力不大于35Mpa的钢制压力容器。

2.设计温度范围根据钢材允需的使用温度确定.

不适用范围：

1.直接火焰加热的容器。

2.核能装置中的容器。

3.经常搬运的容器。

4.诸如泵、压缩机、涡轮机或液压缸等旋转式或往复式机械设备中自成整体或作为

组成部件的受压容器。

5.设计压力低于0.IMpa的容器。

6.真空度低于0.02Mpa的容器。

7.内直径小于150mm的容器。

8.要求做疲劳分析的容器。

9.已有其它行业标准管辖的压力容器，如制冷、制糖、造纸、饮料等行业中的某些

专用压力容器和搪玻璃容器。

1-4《压力容器安全技术监察规程》的适用与不适用范围是什么？

答：使用范围：（同时具备以下条件）

1.最高工件压力（PW）大于等于0.IMpa（不含液体压力）的容器。

2.内直径（非圆形截面指断面最大尺寸）大于0.15m,且容积V大于等于0.25m3的

容器；

3.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的容器。

不适用范围：

1.超高压容器。

2.各类气瓶。

3.非金属材料制造的压力容器。

4.核压力容器、船舶和铁路机车上的附属压力容器、国防或军事装备用的压力容器、

锅炉安全技术监察适用范围内的直接受火焰加热的设备（如烟道式余热锅炉等）。

5.正常运行最高工件压力小于0.IMpa的压力容器（包括在进料或出料过程中需瞬时

承受压力大于等于0.IMpa的压力容器，不包括消毒、冷却等工艺过程中需要短时承受

压力大于等于0.1Mpa的压力容器）。

6.机器上非独立的承压部件（如压缩机、发电机、泵、柴油机的承压壳或气缸，但

不含造纸、纺织机械的烘缸、压缩机的辅助压力容器）。

7.无壳体的套管换热器、波纹管换热器、空冷换热器、冷却排管。

1一5《容规》和GB150-98对压力容器的范围如何划定？

答：

1.压力容器与外部管道、装置连接的：容器接管与外管道连接的第一道环向接头坡

口端面；法兰连接的第一个法兰密封面；螺纹连接的第一个螺纹螺纹接头端面；专用连

接或管件的第一个密封面。

2.压力容器开孔部分的承压封头、平盖及其坚固件。

3.非受压元件与受压元件的焊接接头。

1—6何谓易燃介质？

答:易燃介质指与空气混合的爆炸下限小于10%,或爆炸上限和下限之差值大于等于20%的气

体。如甲胺、乙烷、甲烷等。

1—7介质的毒性程度如何划分？

答：参照HG《压力容器中化学介质毒性危害和爆炸危险程度分类》：

1.极度危害：〈0.Img/m、'；

2.高度危害：0.1Y1.0mg/m，;

3.中度危害：l.O-GOmg/n?;

3

4.轻度危害：>10mg/m;

1—8如何确定混合介质的性质？

答：应以介质的组成并按毒性程度或易燃介质的划分原则，由设计单位的工艺设计或使用单

位的生产技术部门，决定介质毒性程度或是否属于易燃介质。

1-9如何划分压力容器的压力等级？

答：按压力容器的设计压力（P）分为低压、中压、高压、超高压四个等级：

1.低压：0.lMpa^P<1.6Mpa

2.中压：1.60MpaWP<10Mpa

3.高压：10.OMpaWPCIOOMpa

4.超高压：P>100Mpa

1-10压力容器的品种主要划分为哪几种？

答：按容器在生产工艺过程中的作用原理，分反应压力容器、换热压力容器、分离压力容器、

储存压力容器。

1.反应压力容器：主要用于完成介质的物理、化学反应的压力容器。如反应器、反

应釜、分解锅、分解塔、聚合釜、合成塔、变换炉、煤气发生炉。

2.换热压力容器：主要用于完成介质的热量交换的压力容器，管壳式余热锅炉、热

交换器、冷却器、冷凝器等。

3.分离压力容器：主要用于完成介质的流体压力平衡和气体净化分离的压力容器，

如分离器、过滤器、集油器、缓冲器、洗涤器、吸收塔、铜洗器、干燥塔、分汽缸、除

氧器等。

4.储存压力容器;主要是用于盛装生产用的原料气体、液体、液化气体的压力容器,

如各种型式的储罐。

1-11压力容器分为三类，其划分的原则是什么？分类的目的是什么？

答：为有利于安全技术监督和管理，将《容规》适用范围内的压力容器分为三类：

1.低压容器为一类压力容器。

2.下列情况之一的为二类压力容器：

（1）中压容器；

（2）易燃介质或毒性程度为中度危害的低压反应容器的储存容器；

（3）毒性程度为极度和高度介质的低压容器。

（4）低压管壳式余热锅炉。

（5）低压搪玻璃压力容器。

3.下列之一的为第三类压力容器：

（1）身压容器。

（2）中压容器（仅限毒性程度为极度和高度危害介质）。

（3）中压储存容器（仅限易燃介质或毒性程度为中度的介质，且PV乘积大于等于

lOMpa.m'!）o

（4）中压反应容器（仅限易燃介质或毒性程度为中度的介质，且PV乘积大于等于

0.5Mpa.m''）。

（5）低压容器：（仅限毒性程度为极度和高度危害介质，且PV乘积大于等于

0.2Mpa.m1）。

（6）高压、中压管壳式余热锅炉。

（7）中压搪玻璃压力容器。

（8）使用强度级别较高（指相应标准中抗拉强度值下限大于等于540Mpa的材料）

制造的压力容器。

（9）移动式压力容器，包括铁路罐车（介质为液化气体、低温液体）罐式汽车（液

化气体运输半挂车、低温液体运输半挂车、永久气体运输半挂车和罐式集装箱（介

质为液化气体、低温液体）。

3）

（10）球形储罐（容积大于等于50mo

（11）低温液体储存压力容器（容积大于等于5m3）o

1-12《容规》与《条例》及标准有何关系？

国务院发布的《特种设备安全监察条例》属行政法规，是我国压力容器安全监察工作的基

本法规，是压力容器安全监察工作的依据和准则。依据《条例》制订的《容规》也属行政

法规，是从安全角度，对压力容器安全监督提出的最基本的要求。

国家标准、行业标准属民事诉讼范围，是设计、制造压力容器产品的依据。《容规》是压

力容器安全监督和管理的依据。由于安全技术监督的内容同标准的任务、性质、工作进度

和角度不同，有些与标准一致，有些可能不一致，这是正常的，并不矛盾。二者无大小之

分，作为产品的设计和制造单位，遵守《容规》和执行标准是一致的，二者不协条时宜按

高的要求执行。但作为压力容器安全监察部门，只要产品符合《容规》要求即可。

第二章材料

2—2碳素钢镇静钢Q235B级、C级的区别是什么？适用范围是什么？

主要区别是冲击试验温度不同：Q235B级做常温20CV型冲击试验：Q235C级做0CV型冲击

试验。

适用范围：

1.Q235B级：容器设计压力PW1.6Mpa,钢板使用温度0~350℃。用于容器壳体时，

钢板厚度不大于20mm,不得用于毒性为高度、极度危害介质的压力容器。

2.Q235c级：容器设计压力PW2.5Mpa,钢板使用温度0~400℃。用于容器壳体时，

钢板厚度不大于30mm。

2-3碳素钢和碳锦钢在高于4250c温度下长期使用时，应注意什么问题？

答：GB150-98规定，碳素钢和碳钵钢在高于425℃温度下长期使用时，应考虑钢中碳化物

的石墨化倾向。因为碳素钢和钵碳钢在上述情况下，钢中的渗碳体会产生分解，

Fe3C_3Fe+C（石墨），而这一分解及石墨化最终会使钢中的珠光体部分或全部消失，使材

料的强度及塑性下降，而冲击值下降尤甚，钢材明显变脆。

2—4奥氏体的使用温度高于525℃,时应注意什么问题？

答：GB150-98规定，奥氏体的使用温度高于525℃,钢中含碳量应不小于0.04%,这是因为

奥氏体钢在使用温度500~550℃时，若含碳量太低，强度及抗氧化性会显著下降。因些一般

规定超低碳（CW0.03%）奥氏体不锈钢的使用温度范围，18-9型材料用到400℃左右，18-12-2

型材料用到450℃左右,使用温度超过650℃时，国外对于304、316型材料一般要求用H级，

即含碳量要稍高一些，主要也是考虑耐腐蚀，而且耐热及有热强性。

2-5不锈钢复合钢板的的使用温度范围是什么？

答：不锈钢复合钢板的的使用温度范围是应同时符合基材和复材使用温度范围的规定。

2—6压力容器用碳素钢和低合金钢，当达到何种厚度时应在正火状态下使用？为什么？

壳体厚度大于30mm的20R和16MnR;其它受压元件（法兰、管板、平盖等）厚度大于50mm

的20R和16MnR,以及大于16mm的15MnVR,应在正火状态下使用。这主要是考虑国内轧制

设备条件限制，较厚板轧制比小，钢板内部致密度及中心组织质量差；另外对钢板正火处

理可细化晶粒及改善组织，使钢板有较好的韧性、塑性及有较好的综合机械性能。

2—7调质状态和用于多层包扎容器内筒的碳素钢和低合金钢钢板为何应逐张进行拉力试验

和夏比（V型）常温或低温冲击试验？

答：低合金钢经调质处理后，屈服点大大提高了，但冲击韧性不够稳定，为了正确判断综

合力学性能，所以要逐张进行拉力和冲击试验来验证。

多层包扎容器内筒是一种承受较高工作压力的设备内筒，其设计压力为10~100Mpa；同时高

压容器还往往承受较高的温度和各种介质的腐蚀，操作条件苛刻，故高压容器的材料验收、

制造、与检验要求都比较高，这样才能保证高压容器的使用安全。

2—8设计温度小于0℃时，名义厚度8n大于25mm的20R和6n大于38mm的16MnR、15MnVR、

15MnVNR或任何厚度的18MnMoNbR和13MnNiMoNbR为何要进行夏比（V型）低温冲击试验？

试样为何取横向？低温冲击功的指标是什么？

因为国产钢材：16MnR、15MnVR、15MnVNR当厚度达到一定限度时，或18MnMoNbR和

13MnNiMoNbR强度级别较高的任何厚度钢板，无延性转变温度可能就在T9.9~0℃之间，非

常危险，但又未按低温材料对待，为避免这个问题，就要在上述温度区间做母材和试板V

型冲击以验证能否满足设计要求。

由于浇铸钢锭时形成化学成分不匀或含有杂质,则在热轧形后不均匀部分和杂质就顺

着金属伸长方向延伸，形成所谓“流线”或纤维状组织，这时金属力学性能就表现出各项异

性，即平行于流线方向的力性能要高于垂直于流线方向的力学性能，尤其塑性和韧性更为

突出，所以制造压力容器钢板标准中取力学性能低的横向作为冲击值标准，以提高材料安

全使用可靠性。

低温冲击功的指标为：20R的Akv218J；16MnR、15MnVR的Akv220J,18MnMoNbR和

13MnNiMoNbR的Akv227J。

2-9用于容器壳体的碳素钢和低合金钢板，什么情况下要逐张做超声波检验？

答：凡符合下列条件之一的，应逐张做超声波检验：

1.盛装介质毒性程度为极度、高度危害的压力容器。

2.盛装介质为液化石油气且硫化氢含量大于100mg/L的压力容器。

3.最高工作压力大于等于lOMpa的压力容器。

4.GB150第2章和附录C、GB151《管壳式换热器》、GB12337《钢制球形储罐》及其它

国家标准和行业标准中规定应逐张进行超声波检测的钢板。

2-10低合金钢钢板使用温度等于或低于-20C时;其使用状态及最低冲击试验温度应符合

什么要求？

答：其使用状态及最低冲击试验温度应符合下列要求：

16MnR热轧状态厚度6~25mm,最低冲击试验温度为-20℃

正火状态厚度6120mm,最低冲击试验温度为-20℃

16MnDR正火状态厚度6~36mm，最低冲击试验温度为-40℃

正火状态厚度36'100mm,最低冲击试验温度为-30℃

0.9Mn2VDR正火，正火加回火状态厚度6~36mm，最低冲击试验温度为-50℃

0.9MnNiDR正火，正火加回火状态厚度6飞0mm,最低冲击试验温度为-70℃

15MnNiDR正火，正火加回火状态厚度6~60mm，最低冲击试验温度为-45C

2-11什么是奥氏体不锈钢的敏化范围？

答：奥氏体不锈钢在400~850℃范围内缓慢冷却时;在晶界上有高倍的碳化物Cn3c6析出，

造成邻近部分贫格，引起晶间腐蚀倾向，这一温度范围称敏化范围。

2-12何谓固溶热处理？它对奥氏体不锈钢性能有何作用？

答：将合金加热至高温单项区恒温保持，使过剩项充分溶解到回溶体中去后快速冷却，以

得到饱和回溶体的工艺称回溶处理。通过固溶处理铭锲不锈钢将高温组织在室温下固定下

来，获得被碳过饱和的奥氏体，以改善铝银不锈钢的耐腐蚀性。此外还能提高格银不锈钢

的塑性和韧性。

2-13目前防止晶间腐蚀的措施大致有几种？

1.固溶化处理。

2.降低钢中的含碳量。

3.添加稳定碳的元素。

2-14什么是应力腐蚀破裂？奥氏体不锈钢在哪些介质中易产生应力体腐蚀？

答：应力腐蚀是金属在应力（拉应力）和腐蚀的共同作用下（并有一定的温度条件）所引

起的破裂。应力腐蚀现象较为复杂，当应力不存在时，腐蚀甚微；当有应力后，金属在腐

蚀并不严重的情况下发生破裂，由于破裂是脆性的，没有明显预兆，容易造成灾难性事故。

可产生应力腐蚀的金属材料与环境组合主要有以下几种：

1.碳钢及低合金钢：介质为碱性、硝酸盐溶液、无水液氨、湿硫化氢、醋酸等。

2.奥氏体不锈钢：氯离子、氯化物+蒸汽、湿硫化氢、碱液等。

3.含铜奥氏体不锈钢：碱液、氯化物水溶液、硫酸+硫酸铜水溶液等。

4.黄铜：氨气及溶液、氯化铁、湿二氧化硫等。

5.钛：含盐酸的甲醇或乙醇、熔融氯化钠等。

6.铝：湿硫化氢、含氧硫化氢、海水等。

2-15奥氏体不锈钢焊缝能否采用超声波检测，为什么？

由于奥氏体不锈钢中存在双晶晶界等显著影响超声波的衰减及传播，因此目前超声波检测

未能在这种不锈钢中得到广泛采用。

2-16选用新研制的钢材设计压力容器时，应满足什么要求？

选用新研制的钢材设计压力容器，必须具有完整的技术评定文件，该文件应经全国压力容

器标准化技术委员会审定合格。

2-17用GB713-86《锅炉用碳素钢和低合金钢板》中的20g钢板可否代用什么容器用钢板？

GB713-86《锅炉用碳素钢和低合金钢板》中的20g钢板可代用Q235-C钢板。

2—18用GB712-88《船体用结构钢》中的B级钢板代用Q235-C钢板时，应符合什么要求？

代用Q235-C板时，钢厂必须按按标准进行冲击试验。对经船检部门同意钢厂未进行冲击试

验的B级钢板只能代用Q235-B钢板。

2-19碳素钢和低合金钢钢管，当使用温度W-20C时，其使用状态及最低冲击试验温度按

下表的规定：

钢号使用状态壁厚，mm最低冲击试验温度，°C

10正火W16-30

20G正火W16-20

16Mn正火W20-40

09MnD正火W16-50

因尺寸限制无法制备5X10X55小尺寸冲击试样的钢管，免做冲击试验，各钢号钢管的最低

使用温度按附录C的规定.

2—20锻件的级别如何确定？对于公称厚度大于300mm的碳素钢和低合金钢锻件应选用什

么级别？

锻件级别按JB4726《压力容器锻件技术条件》的规定选用。对于公称厚度大于300mm碳素

钢和低合金钢锻件应选用III级或W级。

2-2116MnD钢锻件，当使用温度等于或低于-20℃时其热处理状态及最低冲击试验温度是

什么？

答：应符合下列规定：

钢号热处理状态公称厚度，mm最低冲击试验温度，C

16MnD正火加回火，调质W200-40

>200^300-30

2—22低合金钢螺栓，当使用温度等于或低于-20℃时，其使用状态及最低冲击试验温度是

什么？

答：应符合下列规定：

钢号规格mm最低冲击试验温度CAkv(J)使用状态

30CrMoA<M56-100227

35CrMoAWM56-100227

35CrMoAWM60、M80-70227

2-23压力容器受压元件采用国外钢材应符合什么要求？

选用国外材料•时，应是国外相应压力容器最新标准所允许使用的钢材，其使用范围一般不

超过该标准的规定，且不超出GB150-98第4章材料部分和技术要求的钢材的规定。并符合

《容规》第22条的规定。

2-24铝和铝合金用于压力容器受压元件应符合什么要求？

1.设计压力不应大于8Mpa,设计温度为-269~200℃。

2.设计温度大于65℃时，一般不选含镁量大于等于3%的铝合金。

2-25钛和钛合金用于压力容器受压元件应符合什么要求？

1.设计温度：工业纯钛不应高于250℃,钛合金不应高于300℃,复合板不应高于350℃。

2.用于制造压力容器壳体的钛材应在退火状态下使用。

2-26铜及铜金用于压力容器受压元件应为什么状态？

一般应为退火状态。

第三章辆制焊接人力容器

3-1什么叫设计压力？什么叫计算压力？如何确定？

设计压力是指设定的容器顶部的最高压力，与相应的设计温度一起作为载荷条件，其值不低

于工作压力。确定设计压力时应考虑：

1.容器上装有超压泄放装置时，应按附录B的规定确定设计压力。

2.对于盛装液化石油气体的容器，在规定的充装系数范围内，设计压力应根据工作条件

下可能达到的金属温度确定。且不应低于《容规》中的相关规定。

3.确定外压容器时，应考虑在正常工作情况下可能出现的最大设计差。

4.确定真空容器的壳体厚度时，设计压力按承受外压考虑。（1）当装有安全控制装置时

设计压力取1.25倍最大内外压力差或0.IMpa两者中的低值；当无安全控制装置时取

0.IMpao

5.由两室或两室以上压力室组成的压力容器，如夹套容器，确定设计压力时，应根据各

自的工作压力确定各压力室自己的设计压力。

计算压力是指在相应设计温度下，用以确定元件厚度的压力，其中包括液柱静压力（当液

柱静压力小于5%设计压力时，可忽略不计）。由两个或两室以上压力室组成的压力容器，

如夹套容器，确定计算压力时，应考虑各室之间的最大压力差。

3-2固定式液化气体容器设计中，如何确定设计压力？

盛装临界温度大于等于50C的液化气体的压力容器，如设计有可靠的保冷设施，其设

计压力应为盛装液化气体在可能达到的最高工作温度下的饱和蒸汽压力；如无保冷设施，其

设计压力不得低于该液化气体在50℃时的饱和蒸汽压力。

盛装临界温度小于50℃的液化气体的压力容器，如设计有可靠的保冷设施，并能确保

低温储存的，其设计压力不得低于试验实测最高温度下的饱和蒸汽压力；没有实测数据或没

有保冷设施的压力容器，其设计压力不得低于所装液化气体在规定最大充装量时，温度为

50℃时的气体压力。

3—3GB150-98标准对压力容器设计应考虑的载荷有哪些？

1.内压、外压或最大压差。

2.液体静压力。

必要时还应考虑以下载荷：

1.容器的自重（包括内件和填料）以及正常操作条件下或试验状态下内装物料的重量：

2.附属设备及隔热材料、衬里、管道、扶梯、平台等的重力载荷。

3.风载荷和地震载荷。

4.支座的作用反力。

5.连接管道和其它部件所引起的作用力。

6.温度梯度、热膨胀量不同而引起的作用力。

7.包括压力急剧波动的冲击载荷。

8.冲击反力，如由流体冲击引起的反力等。

9.容器在运输或吊装时承受的作用力。

3-4GB150-98标准除了规定的常规设计方法以外还允许采用什么方法进行设计？

允许用以下方法进行设计，但需经全国压力容器标准化委员会评定认可。

1.以应力分析为基础的设计（包括有限元法分析）。

2.验证性试验分析（如应力测定、验证性水压试验）。

3.用可比的已投入使用的结构进行对比的经验设计。

3-5什么叫计算厚度、设计厚度、名义厚度、有效厚度？

计算厚度系指用公式计算得到的厚度，需要时;尚应计入其它载荷所需厚度，不包括厚

度附加量。

设计厚度系指计算厚度与腐蚀余量之和。

名义厚度是将设计厚度加上钢材厚度负偏差后向上圆整至钢材标准规格的厚度，即

图样标注的厚度。对于容器壳体在任何情况下其名义厚度不得小于最小厚度与腐蚀裕量之

和；

有效厚度是指名义厚度减去厚度附加量。

3—6什么叫最小厚度？如何确定？

为满足制造工艺要求，根据工程实践经验对壳体元件规定了不包括腐蚀裕量的最小厚度。圆

筒的最小厚度6min按下列规定：

1.对碳素钢和低合金钢容器：6min23mm。

2.对高合金钢容器：6min22mm。

3—7厚度附加量C由哪两部分组成？

厚度附加量C按下式计算：

C=C1+C2mm

式中Cl为钢板或钢管的厚度负偏差，按相应钢板或钢管标准选取，C2为腐蚀裕量。

3-8对于钢材各种强度性能如何选取其安全系数？螺栓的安全系数选用较高，为什么？

常温下最低抗拉常温或设计温度设计温度下经设计温度下经

强度。b下的屈服点。S10万小时断裂10万小时蠕变

或0st的持久强度。率为1%的蠕变

D(极限。n

XI)nsnl)nn

碳素钢、低合金23.021.621.521.0

钢、铁素体高合

金钢

奥氏体高合金钢23.021.51)21.521.0

1)当部件的设计温度不到蠕变温度范围，且允许有微量永久变形时，可适当提高

许用应力，但不超过0.9。st.此规定不适用于法兰或其它有微量变形就产生泄漏或

故障的场合。

螺栓的安全系数在选项取时应考虑：

1.使在旋紧螺栓的初始应力大于设计值，以保证其密封。

2.压力试验时因试验压力高于工作压力，因而螺栓可能伸长，垫片松驰，必须再次拧紧

螺栓。

3.法兰与螺栓的温度差，以及两者材料的线膨胀系数不同所引起的应力。因而螺栓的安

全系数较高。

材料螺栓直径热处理状态设计温度下的屈设计温度下经

服点。S10万小时断裂

ns的持久强度。

D'平均值的nD

碳素钢WM22热轧、正火3.7

M24~M482.5

低合金钢、WM22调质3.51.5

马氏体M24~M484.3.0

高合金钢2525.2.7

奥氏体高合金钢WM22固溶1.6

M24~M481.5

3-9不锈钢复合钢板在设计中如需计入复层材料的强度时，设计温度下的许用应力［。］如

何计算？

对于复层与基层结合率达到JB4733-96的B2级以上的复合钢板，在设计计算中需计入复层

材料的强度时，设计温度下的许用应力［。］按下式计算：

［oL8i+［O］262

［0］=-----------

8j+82

51—基层钢板的名义厚度

62—为复层材料的厚度，不计入腐蚀裕量。

［。］1—设计温度下基层的许用应力

［。］2一设计温度下复层材料的许用应力

3—10对容器直径不超过800mm，不能检测的单面焊，如何处理？

对容器直径不超过800mm的圆筒与封头的最后一道环向封闭焊缝，当采用不带垫板的单面

焊对接接头，且无法进行射线或超声波检测时，允许不进行检测，但需采用气体保护焊底。

3-11钢制焊接压力容器液压试验的压力如何确定？

1.内压容器液压试验压力PT按下式确定：

P尸1.25p[o]/[O]t

P—设计压力

[。]-试验温度下材料的许用应力

[o]t设计温度下材料的许用应力

2.外压容器和真空容器按内压容器进行液压试验，试验压力PT按下式确定：

PT=1.25p

P—设计压力

3.夹套容器应在图样上分别注明内筒和夹套的试验压力。

a.内筒：内筒的试验压力按上述1,2款确定。

b.夹套：夹套内的试验压力按上述1款确定，但必须校核内筒在试验外压力作

用下的稳定性。如不能满足稳定性要求，则应规定在作夹套的液压试验时，必须同

时在内筒内保持一定压力，以使整个试验过程（包括升压、保压、和卸压）中的任

一时间内，夹套的内筒的压力差不超过设计压差。

3—12液压试验中，对试验液体有什么要求？

试验液体一般采用水，需要时也可采用不会导致发生危险的其它液体。试验时液体的温度应

低于其闪点或沸点。奥氏体不锈钢制容器用水进行液压试验后应将水渍去除干净。当无法达

到这一要求时，应控制水的氯离子含量不超过25mmg/L.

试验温度：

1.碳素钢、16MnR和正火15MnVR钢制压力容器液压试验时，液体温度不得低于5C,其

它低合金钢制容器液压试验时液体温度不得低于15℃。如果由于板厚等原因造成材料延

性转变温度升高，则需相应提高试验液体温度。

2.其它钢种制容器液压试验温度按图样规定。

3—13何种情况下方可进行气压试验？如何进行？

1.容器容积过大，无法承受水的重量。

2.结构复杂，水压试验不足以充分检验各个部位的试压要求。

3.由于设计结构的原因，用水不适合的（如不允许容器内残留试验液体）。

4.其它难以克服的困难诸如大型容器供水困难者。

气压试验应有安全措施。该安全措施需经试验单位技术总负责人批准，并经本单位安全

部门检查监督。试验所用气体应为干燥、洁净的空气、氮气或其它惰性气体。碳素钢和

低合金钢容器，气压试验时介质温度不得低于15C；其它容器气压试验温度按图样规定。

试验时压力应缓慢上升，至规定试验压力的10%,保压5~10分钟，然后对所有焊缝和连

接部位进行初次泄漏检查，如有泄漏，修补后重新试验。初次泄漏检查合格后，再继续

缓慢升压至规定试验压力的50%,如无异常现象，其后按每级规定的试验压力的10%的

级差增至规定的试验压力。保压30分钟后将压力降至规定试验压力的87%,并保持足够

长的时间后现进行泄漏检查。如有泄漏，修补后再按上述规定重新试验。检查无漏气、

无可见异常变形为合格。不得采用连续加压来维持试验压力不变。气压试验过程中严禁

带压坚固螺栓。

3-14何种情况下要做气密性试验？如何进行？

1.介质毒性程度为极度、高度危害或设计上不允许有微量泄漏的压力容器，必须进行气

密性试验。

2.气密性试验应在液压试验合格后进行。对设计图样要求作气压试验的压力容器，是否

再做气密性试验，应在设计图样上规定。

3.碳素钢和低合金钢制压力容器，其试验用气的温度应不低于5℃,其它材料制压力容

器按设计图样规定。

4.压力容器进行气密性试验时，安全附件应安装齐全。

5.气密性试验所用的气体应为干燥，洁净的空气、氮气或其它惰性气体。

6.气密性试验压力应在图样上注明。试验压力应缓慢上升，达到归定的试验压力后保压

30分钟，然后降至设计压力，对所有焊缝和连按部位进行泄漏检查，小型容器也可浸入

水中检查。如有泄漏，修补后重新进行液压试验和气密性试验。经检查无泄漏即为合格。

3-15试述第一、三、四强度理论？

第一强度理论即最大主应力理论，其当量应力强度S=。"它认为引起材料断裂破坏的因素

是最大主应力。亦即不论材料处于何种应力状态，只要最大主应力达到材料单项拉伸时的最

大应力值，材料即发生断裂破坏。

第三强度理论即最大剪应力理论，其当量应力强度§=。「。3,它认为引起材料发生屈服破

坏的主要因素是最大剪应力。亦即不论材料处于何种应力状态，只要最大剪应力达到材料屈

服时的最大剪应力值，材料即发生屈服破坏。

第四强度理论亦称最大变形能理论，其当量应力强度

爰J（5一丐>+（丐-巧）'+（巧-卬，

（它认为引起材料发生屈服破坏的主要因素是材料的最大变形能。亦即不论材料处于何种应

力状态，只要其内部积累的变形能达到材料单向拉伸屈服时的变形能，材料即发生屈服破坏。

我国GB150-98标准中计算式主要是以第一强度理论为基础的。

我国JB4732《钢制压力容器一分析设计标准》中应力强度计算均采用第三强度理论。

3—16GB150-98《钢制压力容器》标准中的圆筒公式采用了哪种强度理论？涵义是什么？

圆筒计算公式用lame公式，该公式用四种强度理论又派生出四个应力计算公式。GB150-98

《钢制压力容器》标准中的圆筒公式是由壳体薄膜理论环向应力表达式演变而来，即平均直

径处的薄膜应力公式（中径公式）；这个公式当外径与内径比值KW1.5时推演可证明它与

lame公式的第一强度理论表达式近似相等。因此，在工程上就将中径公式视为第一强度理

论公式，亦可用于厚壁容器（KW1.5）时的计算。

3-17GB150-98《钢制压力容器》标准中，内压圆筒强度计算的基本公式和使用范围是什

么？

基本公式：

PcDi

8=-----------------

2[。]t6-Pc

适用范围为：Do/DiW1.5或PW0.4[o]t©

3-18GB150-98《钢制压力容器》标准中，内压球壳强度计算的基本公式和使用范围是什

么？

基本公式：

PcRi

6=-----------------

2[o]t4>-0.5Pc

适用范围为：或PWO.6[o]td>

3-19内压圆筒与球壳厚度计算公式中的焊缝系数指的是何焊缝系数？

圆筒中的焊缝系数为纵焊缝系数（即A类焊缝系数）。球壳公式中的焊缝系数为球壳上各焊缝

的最小焊缝系数，其中包括球壳与圆筒相连接的环焊缝系数（即A类焊缝系数）。

3-20外压容器破坏形式有哪两种？外压容器的设计压力应包括哪两个方面的内容？

外压容器破坏的主要形式有强度破坏和失稳破坏两种。设计应包括强度计算和稳定校核。因

失稳往往在强度破坏前发生，所以稳定性计算是外压容器计算中主要考虑的问题。

3—21GB150—98《钢制压力容器》标准中，外压圆筒（Do/6e^2O）的有效厚度如何计算？

1.假设6n令3e=6n-C,定出L/Do和D（>/8n.

2.在图中利用L/D。和D。/6查出相应系数A。

3.由A和材料的弹性模量E查图得B值，用下式计算出许用外压应力［P］。

B

［P］=-------------

DO/6e

2AE

或［p］=-------------

3(DO/8e)

4.［P］应大于或等于Pc,否则须再假设名义厚度6n,重复上述计算步骤，直至［P］大于且接

近Pc为止。

3—22常见的容器封头有哪几种？各有何优缺点？

常见的容器封头有半球形、碟形、椭圆形、无折边球形、锥形、平盖生等。

从受力情况看，依次为：半球形、椭圆形、碟形、锥形、平盖最差。从制造上看，平盖最容

易，其次为锥形、碟形、椭圆形、球形。

锥形封头受力不佳，但有利于流体均匀分布和排料，使用也较多。

3-23碟形封头的球面部分的内半径和封头转角内半径有何要求？

碟形封头的球面部分的内半径应不大于封头的内直径，通常取0.9倍的封头内直径，封头转

角内半径应不小于封头内直径的10%,且不得小于3倍名义厚度8n0

3-24受内压的碟形封头和椭圆形封头的形状系数是什么？

碟形封头形状系数M按下式计算：

*7卜手］

式中：Ri为球面部分的内半径，r为转角内半径。

椭圆形封头的形状系数K按下式计算：

”他+第］

式中Di为封头内直径，hi为封头不包括直边部分的高度。

标准椭圆形封头K=l»

3-25受内压碟形封头厚度的计算公式是什么？

计算厚度

*哥+阴

式中M为封头形状系数:

3—36GB150-98对碟形封头的有效厚度有何限制？

对于Ri=0.9Di,r=0.17Di的碟形封头,其有效厚度应不小于封头内直径的0.15%,其它碟形封

头的有限厚度应不小于封头内直径的0.3虬但当确定封头厚度时已考虑了内压下的弹性失

稳问题,或是按分析法进行设计者可不受此限制.

3-27受内压椭圆形形封头的厚度计算公式是什么？

5=/

计算厚度公式是：0.5ft

£=

式中K为封头形状系数：

3—28GB150—98对椭圆形封头的有效厚度有何限制？

标准椭圆形封头（K=l）的有效厚度应不小于封头内直径的15%,其它椭圆形封头的有效厚度

应不小于0.30%,但当确定封头厚度时已考虑了内压下的弹性失稳问题，或是按分析法进行

设计者，可不受此限。

3-29受内压（凹面受压）无折边球形封头的计算厚度公式是什么？

旌分

答：封头的计算厚度按下式确定：W"一比

式中0——系数，可查图表取得。

3—30受外压（凸面受压）无折边球形封头的计算厚度公式是什么？

下列两种方法取较大值：

1.外压球壳所需的有效厚度计按下以下步骤确定：

a.假设6e=8n-C,定出Ri/6e

b.按下式计算系数A

Ri

A=0.125/*

c.根据所有材料从有关图中找到系数B,并按下式计算许用外压力［P］：

B

画

［P］=&

0.0831g

或［P］=（&，W’

d.［P］应大于或等于Pc,否则再假设名义厚度8n重复上术计算,直到［P］应大于

且接近Pc为止。

2.按下式计算计算封的计算厚度：

QPca

6=刎”一史

式中：0-系数，由图查取。

3—31两侧受压的无折边球面中间封头的厚度如何计算？

当不能保证在任何情况下封头两侧的压力都同时作用时，应分别按下列两种情况计算，取较

大值：

a.只考虑封头凹面受压计算厚度按：

8_QP^a

计算，式中Q值按GB150-98的图7-6查取。

b.只考虑封头凸面受压，计算公式同上,但其中Q值按GB150-98的图7-7查取。

此外，还应不小于按GB150-98第6.2.2条确定的有效厚度。

当能够保证任何任何情况下封头两侧的压力同时作用时，可以按封头两侧的压差进行

设计，当封头一侧是正压，另一侧为负压，则必须按两恻差值进行设计。

a.当压力差的作用使封头凹面受压时，计算厚度的公式同上，

式中Q值按GB150-98的图7-6查取；

b.当压力差的作用使封头凸面受压时，算公式仍按上式确定，但

其中Q值按GB150-98的图7-7查取。此外，还应不小于按GB150-98第6.2.2

条确定的有效厚度。

3-32GB150-98对锥形封头的设计范围有何限制？对其几何形状有何要求？

对锥形封头只规定适用轴对称的无折边或折边锥形封头，且其锥壳半顶角aW60°。

1.锥壳大端：当锥壳半顶角aW30度时可采用无折边结构；当a>30度时应采用有折边结

构，否则应按应力分析方法进行设计。

2.大端折边锥形封头的过渡段转角半径r应不小于封头大端内径Di的10%,且不小于该

过渡段厚度的3倍。

3.锥壳小端：当锥壳半顶角aW45度时可采用无折边结构；当a>45度时应采用折边结构,

否则应按应力分析方法进行设计。

4.小端折边锥形封头的过渡段转角半径“应不小于封头小端内径Dis的5%,且不小于该

过渡段厚度的3倍。

5.锥壳与圆筒的连接应采用全焊透结构。

3—33当锥形封头的锥壳半顶角a>60时，应如何计算？

当锥壳半顶角a>60时，锥形封头的厚度可按平盖进行计算。也可以用应力分析（包括有限

元）法确定。

3-34锥形封头的锥壳，其厚度如何计算？De的含义为何？

锥壳厚度的计算公式为：

aPeDeI

o=------------------------

oosa

式中De的含意是：GB150-98允许锥壳同一个半顶角的几个不同厚度的锥壳段组成，锥壳的

直径是逐段变化的，因此，锥壳段的厚度也是逐段变化的。各锥壳段的厚度均按此式计算,

式中De分别为各锥壳段大端内直径。

3-35受内压无折边锥形封头大小端如需补强时，对加强段有何要求？加强段厚度如何计

算？有何限制？

若需要增加厚度予以加强时，锥壳加强段与圆筒加强段应有相同的厚度。

受内压无折边锥形封头大端加强段的厚度按下式计算：

6=驾

2（offt

式中Q值由GB150-98的图7-12查取。

受内压无折边锥形封头小端加强段的厚度按下式计算：

4寸.一氏

式中Q值由GB150-98的图7-14查取。

加强段的限制：在任何情况下，加强段厚度不得小于边接处锥壳的计算厚度。锥壳加

/O.5Q&\a&

V85。；对于小端，应不小于Vcosa。圆筒加强

强段的长度，对于大端，应不小于

段的长度，对于大端，应不小于2dh5n斤；对于小端，应不小于3"。

3—36受内压折边锥形封头大端厚度，在GB150-98中是如何确定的？

受内压折边锥形封头大端厚度的确定，在GB150-98中，是以过渡段与锥壳相连接处的过渡

段厚度与锥壳厚度相比较，取其大者。将过渡段视作碟形封头的过渡区，因而按碟形封头计

算其厚度。与之相连的锥壳，山于此处的直径已小于过渡区前的圆筒直径，此处直径可根据

其过渡区半径和锥壳半项角值计算得出，而后用锥壳厚度计算式计算。

GB150-98中的折边锥形封头大端的过注段厚度计算式：

KPea

6=2[<rf#-0.5ft

和过渡区相接处的锥壳厚度计算式:

l-^0-cos<d

f=....------------

2cosa

jp«a

6=Q"-Q.5&

均系按此机理推导得出。其中的系数K值的f值分别由GB150-98中的表7—4和表7

—5查取。

3-37圆形平盖厚度计算公式化是什么？如何推导而来？

圆形平盖厚度计算公式是基于假定薄的圆形平板受均布载荷，周边简支或钢性固支连接

情况下推导而得的。其计算公式为：

3-38紧缩口封头作用于纵向截面弯曲应力按什么公式校核？

一GM=M-

作用于纵向截面的弯曲应力是z

此弯曲应力不得大于紧缩口封头所用钢材的施用应力的0.8倍，即

omWO.8[o]'

这就是GB150-98对紧缩口封头纵向截面上作用的弯曲应力校核公式。

3-39GB150-98规定在什么情况下压力容器壁上开孔可不另行补强？

允许不另行补强需满足下述条件：

1.相邻两开孔中心的间距（对曲面间距以弧长计算）应不小于两孔直径之和的两倍。

2.接管公称外径小于或等于89mm。

3.不补强接管的外径和最小壁厚的规格采用：625X3.5、632X3.5、638X3.5、@45

X4、657X5、@65X5、<l>76X6@89X6mm。（接管的腐蚀裕量为Imm）

以上规定适用于设计压力PW2.5Mpa的容器。

3-40压力容器开孔补强有几种？采用补强圈结构补强应遵循什么规定？

压力容器的开孔补强，从设计方法区分大致下述几种：

1.等面积补强法。

2.极限补强法。

3.安定性分析。

4.其它方法，如试验应力分析法、采用增量塑性理论方法研究容器开孔及补强等等。

从补强结构区分，其基本结构大致分为两大类：

1.补强圈搭焊结构。

2.整体补强结构。

当采用补强圈结构补强时，应遵循下列规定：

1.所采用钢材的标准常温抗拉强度：ObW540Mpa.

2.壳体名义厚度6nW38mm。

3.补强圈厚度应小于或等于1.58n„

3-41在应用等面积补强时，为什么要限制d/D之比和长圆形孔的长短轴之比？

开孔不仅削弱容器壁的强度，而且在开孔附近的局部区域形成很高的应力集中。较大的局部

应力，加上接管有各种载荷所产生的应力、温度应力，以及容器材质和制造缺陷等等因素的

综合作用，往往会造成容器的破坏源。因此，对于开孔的补强首先应研究开孔的受力分析。

其基本方法是从弹性力学的大平板上开小孔分析。

一、大平板上开小圆孔：

1.单向拉伸应力集中系数：K=3

2.双向拉力应力集中系数：K=2.5

二、大平板上开孔问题，椭圆孔边缘应力集中系数可比圆孔大。特别是长轴垂直于主

应力方向时，a/b越大，应力集中系数就越大。

三、圆柱上开小圆孔，当将圆柱展平，小孔的变形不会很大，仍近似圆孔；若是开大

孔，展开后将近似于椭圆孔，应力集中系数可能增大。尤其是当d/D之比较大时,

由于壳体曲率影响，开孔边缘将引起附加弯矩，更加大了其应力水平，危及安全。

四、d/D之比较大时，已超出了“大平板上开小孔”的假设。运用的计算就不可能正

确。因此对d/D必须给予限制。

3-42压力容器壳体上开孔的最大直径有何限制？

限制如下：

la

1.对于筒体：当其内径Di500mm时，开孔的最大直径dW2,且dW520mm;

当其内径Di>1500mm时，开孔的最大直径dW3，且dW1000mm;

s

2.凸形封头或球壳的开孔最大直径d<2

5

3.锥形封头的开孔最大直径dW3,Di为开孔中心处的锥壳内直径。

3-43内压容器开孔补强所需补强面积按什么公式计算？

A=d8+28(8m-C)(1-fr)

对于内压容器中平盖开孔所需补强面积：

A=0.5d8p

3—44外压容器开孔所需补强面积按什么公式计算？

A=0.5[d8+28(6m-C)(1-fr)]

3-45等面积补强法与压力面积法有什么异同？

压力面积法是西德受压容器规范和西德蒸汽锅炉技术规程中的采用的开孔补强方法，并说明

可用于开孔率达0.8的大开孔结构情况下。该计算方法的通式为：

喏今人团

式中Ap---为补强范围内的压力作用面积；

A。-一为补强范围内的壳体、接管、补强金属的面积；

P--设计压力

[。]材料许用应力。

该式是以受压面积和承载面积的平衡为基础的。

等面积法的含义是:补强壳体的平均强度，用开孔等面积的外加金属来补偿削弱的壳壁强度。

它们的基本出发点是一致的。

由于有效范围考虑不同，所以引起了整外补强计算的结果。

d/2J(a+s-cxs-c)或/iD-壳体中径

3-46压力容器开孔的有效补强范围及有效补强面积是什么？

有效补强范围是指：

1.有效宽度：B=2d

2.B=d+26n+26nt

取两者中较大值。

有效高度hl=4而hl=接近实际外伸伸高度取两者较小值

h2=m面h2=接近实际内伸伸高度取两者较小值

有效补强面积是指：在有效补强范围内可作为补强的金属面积：

A1—壳体受内压或外压所需设计厚度之外的多余金属面积：

Al=(B-d)(8e-8)-2(6nt-C)(8e-6)(1-fr)

A2一接管承受内压或外压所需设计厚度之外的多余金属面积：

A2=2hl(8nt-6t-C)fr+2h2(6nt-C-C2)fr

A3一补强区内的焊缝面积；

A4一补强区内另加的补强面积。

3-47螺栓法兰联接设计包括哪些内容？

1.确定垫片材料、型式及尺寸。

2.确定螺栓材料、规格及数量。

3.确定法兰材料、密封面型式及结构尺寸。

4.进行应力校核(计算中所有尺寸均不包括腐蚀裕量)。

3-48用钢板制造整体带颈法兰时，须符合什么要求？

必须符合下列要求：

1.钢板应超声波探伤，无分层缺陷。

2.应沿钢板轧制方向切割出板条。经弯制，对焊成为圆环，并使钢板的表面形成环的柱

面。

3.圆环的对接焊缝应采用全熔透焊缝。

4.圆环对接焊缝应进行焊后热处理，并经100%射线或超声波探伤检验，其合格标准按相

应法兰标准的规定。

3—49法兰在什么情况下应进行正火或完全退火处理？

答：在下列任一情况下应进行正火或完全退火热处理：

1.法兰断面大于76mm的碳素钢或低合金钢制法兰

2.焊制整体法兰。

3.锻制法兰。

3-50什么叫窄面法兰？什么叫宽面法兰？

垫片的接触面位于法兰螺栓孔包围的圆周范围内，称作窄面法兰。

垫片的接触面分布在法兰螺栓孔中心圆内外两侧的，称作宽面法兰。

3-51GB150-98中法兰按其整体性程度分为几种型式？各型式的特点是什么？

分为三种型式：

1.松式法兰法兰未能有效地与之容器或接管连成一体，计算中认为容器或接管不与法兰

共同承受法兰力矩的作用。

2.整体法兰法兰、法兰颈部及容器或三者能有效地连接成一整体结构，共同承受法兰

力矩的作用。

3.任意式法兰是一些焊接法兰(见GB150-98中图(9-1)、(h)、(I)、(J)、(k),

其计算按整体法兰。但为简便起见，