压力容器设计基本知识问答

1、 何为压力容器？如何对其分类？

答：容器按所承受的压力分为常压容器和压力容器两大类。最高工作压力PW≥0.1MPa(不包括液体静压力)的称为压力容器。

分类见《容规》P75，具体如下：

（1） 设计压力P分为低压、中压、高压各超高压四类；

压力等级 压力等级代号 设计压力范围（MPa）

低压 L 0.1≤P＜1.6MPa

中压 M 1.6≤P＜10MPa

高压 H 10≤P＜100MPa

超高压 U P≥100MPa

（2）按压力容器在生产工艺过程中的作用原理分：反应压力容器（R）、换热压力容器（E）、分离压力容器（S）、储存压力容器（C）四种。

2、 压力容器主要由哪几部分构成？

答：压力容器一般构造有：筒体、封头、法兰、密封元件、开孔与接管以及支座六大部分构成外壳，对于贮存容器，外壳即是容器；而反应、换热、分离等容器，还需装入工艺所需内件，才能构成完整的容器。

3、 什么叫应力？

答：在物体单位截面上承受的压力，叫应力。

4、 什么叫应力集中？

答：对于等截面构件在简单拉伸或压缩过程中横截面上的应力可以认为是均匀分布的，但是在工程上常有好些零件因有切口、螺纹、开孔等以致截面急剧改变，或者由于温度不均，构件承受弯曲应力等，在构件的某些小范围内，应力数值较高，离开此区域稍远，应力即大为降低，这种现象叫应力集中。

5、 什么是金属材料的机械性能？它与哪些因素有关？

答：金属受外力作用所表现的性能叫金属材料的机械性能。它与强度、硬度、弹性、塑性、韧性有关。

6、 什么是钢？什么是铁？它们含的主要元素是什么？

答：含碳量小于2%的铁碳合金，叫作钢；

含碳量大于2%的铁碳合金，叫作铁；

它们的主要元素是：C、Si、Mn、S、P。

7、 什么是碳当量？其适用范围是什么？

答：在钢材中，除碳以外，把其它合金元素的作用折合成若干碳的作用。适用于碳素钢和低合金钢的可焊性估计。

8、 试述碳元素对碳钢可焊性和机械性能的影响。

答：含碳量越高，可焊性越低；含碳量增加，强度、硬度增高，塑性、韧性降低。

9、 钢材中常见的缺陷有哪些？

答：钢材中常见的缺陷有：疏松、偏心（析）、白点（微裂纹）、裂纹、白斑、分层。

10、什么叫热处理？

答：热处理是将金属材料通过加热、保温、冷却，使其内部组织发生变化，从而获得所需性能的一种工艺手段。

11、常见的热处理方法有哪几种？

答：常见的热处理方法有：退火、正火、淬火、回火。

12、什么叫退火？其目的是什么？

答：退火是将工件缓慢加热到一定温度，保温一定的时间，缓慢冷却。

目的：（1）降低硬度，改善切削加工性能。

（2）消除应力，稳定尺寸。

（3）作为淬火前的热处理工序。

（4）消除一些缺陷，改善组织。

13、什么叫正火？其目的是什么？

答：正火是将工件缓慢加热到临界温度（AC3+30～50℃），保温一定时间后在空气中冷却下来的一种热处理工艺。

目的：（1）消除工件内部应力。

（2）细化晶粒、均匀组织。

（3）改善组织、提高性能、消除组织缺陷。

（4）能够获得一定的机械性能。

14、什么叫氩弧焊？

答：氩弧焊是用氩气在焊接区造成保护气流，使熔化金属不与空气接触的一种气电联合电弧焊。

15、某些钢材在焊接后为什么要进行热处理？

答：为了（1）消除焊接应力。

（2）改善焊缝及热影响区组织，提高接头的塑性和韧性。

（3）使焊缝中氢气很快溢出来。

（4）稳定结构尺寸。

16、什么叫冷裂纹？

答：冷裂纹是指焊缝在较低温度下产生的裂纹。＜200℃～300℃。

17、从焊缝工艺角度，如何防止冷裂纹的产生？18、请问热裂纹和冷裂纹如何区分，具体有何不同呢？又是如何形成的？该怎样解决？（1）热裂纹的特征：热裂纹常发生在焊缝区，在焊缝结晶过程中产生的叫结晶裂纹，也有发生在热影响区中，在加热到过热温度时，晶间低熔点杂质发生熔化，产生裂纹，叫液化裂纹。特征：沿晶界开裂（故又称晶间裂纹），断口表面有氧化色。（2）热裂纹产生原因：①晶间存在液态间层焊缝：存在低熔点杂质偏析}形成液态间层热影响区：过热区晶界存在低熔点杂质②存在焊接拉应力（3）热裂纹的防止措施：冶金因素}热裂纹拉应力限制钢材和焊材的低熔点杂质，如S、P含量。②控制焊接规范，适当提高焊缝成形系数（即焊道的宽度与计算厚度之比）枣焊缝成形系数太小，易形成中心线偏析，易产生热裂纹。③调整焊缝化学成分，避免低熔点共晶物；缩小结晶温度范围，改善焊缝组织，细化焊缝晶粒，提高塑性，减少偏析。④减少焊接拉应力⑤操作上填满弧坑冷裂纹（1）冷裂纹的形态和特征焊缝区和热影响区都可能产生冷裂纹，常见冷裂纹形态有三种，如图6-2-17冷裂纹形态{焊道下裂纹：在焊道下的热影响区内形成的焊接冷裂纹，常平行于熔合线发展焊指裂纹：沿应力集中的焊址处形成的冷裂纹，在热影响内扩展焊根裂纹：沿应力集中的焊缝根部所形成的冷裂纹，向焊缝或热影响发展图5-2-17焊接冷裂纹a-焊道下裂纹；b-焊趾裂纹；c-焊根裂纹特征：无分支、穿晶开裂、断口表面无氧化色。最主要、最常见的冷裂纹为延迟裂纹（即在焊后延迟一段时间才发生的裂纹-------因为氢是最活跃的诱发因素，而氢在金属中扩散、聚集和诱发裂纹需要一定的时间）。（2）延迟裂纹的产生原因①焊接接头存在淬硬组织，性能脆化。②扩散氢含量较高，使接头性能脆化，并聚集在焊接缺陷处形成大量氢分子，造成非常大的局部压力。（氢是诱发延迟裂纹的最活跃因素，故有人将延迟裂纹又称氢致裂纹）③存在较大的焊接拉应力（3）防止延迟裂纹的措施①选用碱性焊条，减少焊缝金属中氢含量、提高焊缝金属塑性②