壓力容器設(shè)計習(xí)題答案

1、壓力容器設(shè)計”習(xí)題答案一、選擇題：1.我國鋼制壓力容器設(shè)計規(guī)范<<GB150-89>>采用的強度理論為：(A)(A) I；(B)II；(C)III；(D)W。2毒性為高度或極度危害介質(zhì)PV>0.2MPam3的低壓容器應(yīng)定為幾類容器？(C(A)I類；(B)II類；(C)III類；(D)其他。3. 空氣貯罐，操作壓力為0.6Mpa，操作溫度為常溫，若設(shè)計厚度超過10毫米，則下列碳素鋼材中不能夠使用的鋼種為：(A)(A)Q235AF(A3F；(B)Q235A(A3)；(C)20R。4在彈性力學(xué)平面應(yīng)力問題中，應(yīng)力和應(yīng)變分量分別為：(C)(A)6H0、£=0；(

2、B)6HO、£HO；(C)6=0、£H0。ZZZZZZ5. 受均勻內(nèi)壓作用的球形容器，經(jīng)向薄膜應(yīng)力和周向薄膜應(yīng)力牛的關(guān)系為(C)(A)c<a(B)c>a(C)a=%=pR/21(D)c=pR/10甲090甲06. 受均勻內(nèi)壓作用的圓柱形容器，經(jīng)向薄膜應(yīng)力c和周向薄膜應(yīng)力印的關(guān)系為(B(A)c=2c=pR/2t；(B)c=2c=pR/t；(C)c=2c=pR/t；(D)c=2c=pR/2t0甲09甲0甲07. 均勻內(nèi)壓作用的橢圓形封頭的頂點處，經(jīng)向薄膜應(yīng)力c和周向薄膜應(yīng)力印的關(guān)系為0(A)。A、c=c0B、c<c0C、c>c0D、c>1/2c8.

3、由邊緣力和彎矩產(chǎn)生的邊緣應(yīng)力，影響的范圍為(A)JRt；(B)j2R7；(C)2儷；(D)Rt9. 受均布橫向載荷作用的周邊簡支圓形薄平板，最大徑向彎曲應(yīng)力在：(A)(A)中央；(B)周邊；(C)1/2半徑處；D.3/8半徑處。10. 受均布橫向載荷作用的周邊固支圓形薄平板，板上最大應(yīng)力為周邊徑向彎曲應(yīng)力當(dāng)載荷一定時，降低最大應(yīng)力的方法有：(A)(A)增加厚度(B)采用高強鋼；(C)加固周邊支撐；(D)增大圓板直徑。11. 容器下封頭采用圓平板，由于封頭與筒體和裙座全部焊牢，其受力狀態(tài)近似于固支工作時，板上最大應(yīng)力和撓度變形為：C)23(A)最大應(yīng)力為徑向應(yīng)力c，位于封頭中心，最大撓度變形位于

4、封頭周邊;r(B) 最大應(yīng)力為周向應(yīng)力Q0，位于封頭中心，最大撓度變形位于封頭周邊；(C) 最大應(yīng)力為徑向應(yīng)力b,位于封頭周邊，最大撓度變形位于封頭中心；r(D) 最大應(yīng)力為周向應(yīng)力b0，位于封頭周邊，最大撓度變形位于封頭中心；12. 工程上，當(dāng)殼體的厚度與中面最小曲率半徑R的比值t/R,<(C),則視為薄殼,反之，視為厚殼。A、1/5；B、1/10；C、1/20D、1/3013. 受均勻內(nèi)壓作用的薄壁圓筒，其中部筒體上的周向薄膜應(yīng)力為軸向薄膜應(yīng)力的：(A(A)2倍；(B)1倍；(C)1.5倍；(D)1/2倍。14. 鋼制橢圓形封頭受超工作內(nèi)壓(靜載荷時)，可能導(dǎo)致最終的失效形式為(C)

5、。A、韌性破壞B、失穩(wěn)破壞C、韌性破壞或失穩(wěn)破壞15. 液壓試驗的壓力為設(shè)計壓力的：(D)(A)1.05倍；(B)1.10倍；(C)1.15倍；(D)1.25倍16. 氣壓試驗的壓力為設(shè)計壓力的：(C)(A)1.05倍；(B)1.10倍；(C)1.15倍；(D)1.25倍17. 受均勻內(nèi)壓的橢圓形封頭，在赤道處周向薄膜應(yīng)力出現(xiàn)壓應(yīng)力，a/b為(A)。A、>V2BW2C、=V218. 有一直徑為D的圓柱形容器，兩端分別采用球形封頭和標(biāo)準(zhǔn)橢圓形，筒體與封頭厚度全部為t,當(dāng)承受內(nèi)壓P時，容器上最大應(yīng)力點在(C)。(A)圓柱形筒體中部；(B)橢圓形封頭頂點；(C)筒體與橢圓形封頭連接處；(D)筒

6、體與球形封頭連接處。最大應(yīng)力比與球形封頭連接的圓筒大10%左右。19. 按照GB150設(shè)計一直徑D=1200mm,總高度H=42m的塔器，已知工作過程中塔器充滿i密度p=1.32g/ml的介質(zhì)，最高壓力1.2MPa,最高工作溫度150°C,試回答下列問題：若忽略風(fēng)載荷與地震載荷，其設(shè)計壓力P的合理取值為：(B)(A)1.2MPa(B)2.0MPa(C)2.5MPa；(D)3.0MPa。20. 若容器采用16MnR板材制造，已知16MnR板材的許用應(yīng)力o=ot=170MPa,焊縫系數(shù)為0.9,進(jìn)行水壓水壓，試驗壓力P應(yīng)為：(C)T(A)1.2MPa；(B)2.0MPa(C)2.5MPa

7、(D)3.0MPa。21. 取介質(zhì)的腐蝕裕量C=1.5mm，則容器的合理厚度(名義厚度)為：(B(A)6mm(B)8mm(C)10mm；(D)12mm。22承受內(nèi)壓的厚壁容器，當(dāng)內(nèi)壁溫度高于外壁時，筒體壁上應(yīng)力狀況改善較大是(A)A.筒體內(nèi)壁；B.筒體外壁；C.筒體中層；D.筒體內(nèi)壁和外壁。23液壓試驗時，容器內(nèi)產(chǎn)生的最大薄膜應(yīng)力應(yīng)不超過(C)。A.at；B.a；C.0.9bs；D.0.8as.24氣壓試驗時，容器內(nèi)產(chǎn)生的最大薄膜應(yīng)力應(yīng)不超過(D)。A.at；B.a；C.0.9as；D.0.8bs.25對于碳素鋼制容器，液壓試驗時液體溫度不得低于(B)。A、0oCB、5oCC、15oCD、20

8、oC26對于低合金鋼制容器，液壓試驗時液體溫度不得低于(C)。A、0oCB、5oCC、15oCD、20oC27受壓容器進(jìn)行耐壓試驗時，要求試驗壓力下容器中的最大薄膜應(yīng)力為(A)。A、W09bB、W0.8qC、Wqyyy28在制造壓力容器時，應(yīng)盡可能避免的焊縫結(jié)構(gòu)是：(B)(A)對接焊；(B)搭接焊；(C)丁字焊；(D)角接焊29當(dāng)在受均勻內(nèi)壓作用的豎直放置的薄壁圓筒上開孔時，孔周邊的的最大應(yīng)力出現(xiàn)在：(A)孔周邊任一點；(B)孔周邊與水平線成45。夾角處；(C)孔周邊與水平線成60。夾角處；(D)孔周邊與水平線成90。夾角處；(D30為了使跨中截面彎矩與與支座截面彎矩數(shù)值上相近，對臥式容器鞍座

9、的位置宜取(A)。A、AW02LB、AW0.5RC、A20.2LD.A=L/331對于支承在雙鞍座上正壓操作的臥式容器，器壁中出現(xiàn)最大軸向拉伸應(yīng)力的工況是：(B)。(A)裝滿物料而未升壓；(B)裝滿物料同時升壓；(C)未裝物料而升壓。32臥式容器筒體上的最大周向壓縮應(yīng)力發(fā)生在(D)(A)跨中截面最高處；(B)跨中截面最低處；(C)支座截面最高處；(D)支座截面最低處；33現(xiàn)需設(shè)計一個在常溫下操作的夾套冷卻容器，內(nèi)筒為真空，無安全控制裝置，夾套內(nèi)為0.8MPa(表壓)冷卻水，則校核內(nèi)筒穩(wěn)定性時的設(shè)計壓力應(yīng)取(A)(A)0.1MPa(B)0.8MPa(C)0.9MPa(D)1.0MPa34現(xiàn)設(shè)計一

10、不銹鋼制真空精餾塔，經(jīng)穩(wěn)定性校核發(fā)現(xiàn)其壁厚不夠，合理的處理辦法是：(A)減小直徑(保持容器體積不變)；(B)增加壁厚；(C)改用強度高的材料；(D)設(shè)置加強圈。(D35.均勻內(nèi)壓作用的厚壁圓筒中，徑向應(yīng)力和周向應(yīng)力沿壁厚的分布為(C)。rVA、均勻分布B、線性分布C、非線性分布36厚壁圓筒的內(nèi)壁溫度較外壁溫度低，在外壁產(chǎn)生的周向溫度應(yīng)力為(B)。A、拉伸應(yīng)力B、壓縮應(yīng)力C、彎曲應(yīng)力37高壓容器由于操作壓力高，因此為了增加泄漏阻力，平墊密封的墊片應(yīng)選用(B)。A、寬面B、窄面C、螺栓園內(nèi)外都有的全平面38對于一按彈性準(zhǔn)則設(shè)計的厚度一定的高壓容器，為了提高其承壓能力，在生產(chǎn)加工過程中合理的做法是(

11、D)(A)減小直徑；(B)采用高強鋼；(C)減少開孔；(D)自增強處理。39. 內(nèi)壓與溫差同時作用的厚壁圓筒的內(nèi)壁周向應(yīng)力刀6出現(xiàn)最大值的工況是：(A)e(A)外部加熱；(B)內(nèi)部加熱；(C)內(nèi)外均不加熱。40. 按應(yīng)力分類觀點，僅受內(nèi)壓的圓筒與封頭連接處的應(yīng)力有(A)。A、PQB、PQC、QLM41. 按照GB150進(jìn)行壓力容器設(shè)計時，對于由于局部結(jié)構(gòu)不連續(xù)引起的高應(yīng)力，合理的處理辦法是(C)(A)不予考慮；(B)增加總體容器壁厚以降低應(yīng)力；(C) 進(jìn)行詳細(xì)的應(yīng)力分析并分類，然后按應(yīng)力性質(zhì)分別加以限制；(D) 不進(jìn)行詳細(xì)的應(yīng)力分析，按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定對結(jié)構(gòu)加以改進(jìn)。二、填空題1. 對壓力容器用鋼的

12、綜合要求是足夠的壘度、良好的塑性、優(yōu)良的韌性、以及良好的可焊性2. 我國壓力容器設(shè)計規(guī)范名稱是GB150-1998鋼制壓力容器3. 壓力容器按壓力大小分為四個等級。即低壓容器：0.1MPv1.6MPa_、中壓容器：1.6MPV10.0MPa_、高壓容器：10MPv100MPa_和_超高壓容器：PA100MPa_。4. 按設(shè)計壓力大小，容器分為四個等級：(1) 低壓容器：pV_1.6MPa_;(2) 中壓容器：pV_100MPa_；(3) 高壓容器：10<pV_100MPa；(4) 超高壓容器：p三100MPa_5. 工程上，當(dāng)殼體的厚度與中面最小曲率半徑R的比值t/RW1/20，則視為薄

13、殼，反之，視為厚殼。6. 薄壁圓筒形殼體的周向應(yīng)力為軸向應(yīng)力_的兩倍，在筒體上開長園形人孔，則其短軸必須放在圓筒的一軸向方向。7. 由邊緣力和彎矩產(chǎn)生的邊緣應(yīng)力具有一局部性_和_自限也兩個基本特性。8. 當(dāng)薄壁球形容器與薄壁圓筒形容器的壓力和厚度相同時，球形容器中的應(yīng)力只有圓筒形容器的周向應(yīng)力的一半_。9. 法蘭密封常用的壓緊面型式有：突臺面_、凹凸面_、_榫槽面_、_梯形面_。10. 一次應(yīng)力可以分為：一次總體薄膜應(yīng)力、一次彎曲應(yīng)力和一次局部薄膜應(yīng)力11. 工程上把t/R.W0.05的殼體稱為薄殼，反之為厚殼，而把t/DW0.2的稱min1!1為園形薄板，否則為厚板。12.華脫爾斯計算螺栓載

14、荷時分為_預(yù)緊工況_和_操作工況兩種工況，而在校核法蘭強度時其應(yīng)力要同時滿足遙WQft、_f、_gtW回上、_(bZ+bt)/2W回ft和_(bZ+b/2Wbf條件。13承壓容器材料的許用應(yīng)力取J/nb、_by/n或、_gyt/n、bj/nD_或_%t/nC_三者中最小值。14.安全系數(shù)的選取方法，用抗拉強度cb時，為_30_；用屈服強度咒時，為_16_用蠕變強度ctn時，為_15_；用持久強度ctD時，為_10_；1pD15. 請分別指出下列公式的用途："=2以p是圓筒形容器壁厚計算公式。t=p£一4p是_球形容器壁厚計算公式。Kpt=%口Q是_平板封頭壁厚計算公式。是_

15、橢圓形封頭_壁厚計算公式。16. 液壓試驗用水應(yīng)控制氯離子_25X10-6O17. 按照我國壓力容器標(biāo)準(zhǔn)，最小壁厚，對于碳鋼和低合金鋼容器不小于_3_mm，對高合金鋼容器不小于_2mm。18. 高壓容器筒體中應(yīng)力分布具有沿壁厚的應(yīng)力分布不均勻，彈性狀態(tài)下內(nèi)壁的應(yīng)力狀態(tài)是最惡劣的和處于三向應(yīng)力狀態(tài)，徑向應(yīng)力b匚不應(yīng)忽略的特點，進(jìn)行強度計算時可以采用彈性失效準(zhǔn)則_、塑性失效準(zhǔn)則_或_爆破失效準(zhǔn)則三個失效準(zhǔn)則。19. 外壓容器的破壞形式有兩種：，壓縮屈服破壞，失穩(wěn)或屈曲破壞20. 容器開孔后，局部補強結(jié)構(gòu)形式有：，接管補強、補強圈補強、整鍛件補強21. 二次應(yīng)力是由于容器部件的相鄰部件的約束或結(jié)構(gòu)自

16、身的約束而產(chǎn)生的正應(yīng)力或剪應(yīng)力。22. 在厚壁圓筒中，周向應(yīng)力應(yīng)力和徑向應(yīng)力應(yīng)力沿壁厚的不均勻分布，軸向應(yīng)力應(yīng)力沿壁厚均應(yīng)分布。23. 由邊緣力和彎矩產(chǎn)生的邊緣應(yīng)力具有局部范圍和衰減很快兩個基本特性。24. 容器的壁厚附加量包括：腐蝕裕量、鋼板負(fù)偏差和成型加工工程中的壁厚減薄量。25. 焊接接頭系數(shù)申是：焊縫金屬與母材強度的比值。26. 圓筒形容器承受內(nèi)壓時，在筒體與封頭連接處，除由內(nèi)壓引起的_薄膜應(yīng)力應(yīng)力外,還存在滿足_連續(xù)性_條件而產(chǎn)生的一邊緣一應(yīng)力，后者具有一局部性_和_衰減很快的特性。27. 受軸對稱橫向均布載荷的圓形薄板，當(dāng)周邊固定時，最大彎曲應(yīng)力在板邊緣處，最大撓度在板中心處。當(dāng)周

17、邊簡支時，最大彎曲應(yīng)力在_板中心處,最大撓度在板中心一處。28.應(yīng)力集中系數(shù)是指_應(yīng)力峰值_和_薄膜應(yīng)力_的比值。應(yīng)力容器開孔接管后，除了有開孔引起的應(yīng)力集中再加上_容器殼體與接管形成的結(jié)構(gòu)不連續(xù)應(yīng)力_，又由于殼體與接管連接的拐角處因不等截面過度而引起的應(yīng)力集中等因素的綜合作用，其附近就成為壓力容器的破壞源。29. 次應(yīng)力可以分為：一次總體薄膜應(yīng)力、.一次彎曲應(yīng)力和一次局部薄膜應(yīng)力30. 當(dāng)高壓容器承受內(nèi)壓后，厚壁圓筒中將產(chǎn)生三個應(yīng)力分量，即：軸向應(yīng)力周向應(yīng)力和徑向應(yīng)力31. 我國鋼制壓力容器設(shè)計規(guī)范GB150-89采用的強度理論為：第一強度理論32. 制造壓力容器時盡可能避免的焊縫結(jié)構(gòu)是：搭

18、接焊縫33. 圓筒形容器承受內(nèi)壓時，在筒體與封頭連接處，除由內(nèi)壓引起的_薄膜應(yīng)力_應(yīng)力之外，還存在滿足_連續(xù)性一條件而產(chǎn)生的邊緣應(yīng)力，后者具有局部性和_自限性_的特性。34.若容器裝有液體，液柱靜壓力應(yīng)計入該部位的設(shè)計壓力內(nèi)，即取容器設(shè)計壓力和液柱靜壓力之和。35. 在壓力容器設(shè)計中采用.第一強度理論。36. 壓力容器的設(shè)計壓力通常取最高工作壓力的105110倍。37. 設(shè)有安全閥的容器，設(shè)計壓力不應(yīng)低于.安全閥的開啟壓力38. 裝有爆破片時，容器的設(shè)計壓力則取標(biāo)定爆破壓力范圍的上限。39. 容器的厚徑比大于01時，屬于厚壁容器；容器的厚徑比小于或等于0.1時，屬于薄壁容器;40. 按照應(yīng)力分

19、類的概念，壓力容器中的應(yīng)力可以分為：一次應(yīng)力、二次應(yīng)力、和峰值應(yīng)力41. 工程上把(t/R)maW01的殼體歸為薄殼，反之為厚殼。max42實際許用應(yīng)力取下列三者中之最小者：ic=2b；或7y；口二第或cnnnnnyyDC43. 不連續(xù)應(yīng)力具有局部性、衰減性、和自限性。44. 臥式容器鞍座跨中截面上筒體的最大軸向應(yīng)力發(fā)生在截面最高點.和截面最低點。45. 臥式容器鞍座支座截面上筒體的最大軸向應(yīng)力發(fā)生在_截面最高點-和_截面最低點。46. 真空容器的設(shè)計壓力：當(dāng)裝有安全控制裝置時，取1.25倍最大內(nèi)外壓力差，或O.IMPa兩者中的較小值當(dāng)無安全裝置時，取0.1MPa帶夾套的真空容器，則按上述真空

20、容器選取的設(shè)計外壓力加上夾套內(nèi)的設(shè)計內(nèi)壓力一起作為設(shè)計外壓47. 應(yīng)力分類將應(yīng)力分為一次應(yīng)力、二次應(yīng)力和峰值應(yīng)力三類。其中一次應(yīng)力還可以再分為：一次總體薄膜應(yīng)力、一次彎曲應(yīng)力和一次局部薄膜應(yīng)力48. 法蘭密封常用的壓緊面型式有：.平面，凹凸面，榫槽面，梯形槽49. 容器開孔后，局部補強結(jié)構(gòu)形式有：接管補強、補強圈補強、整鍛件補強判斷題1. Q235鋼可以作為壓力容器鋼使用。（X2. Q235-B和Q235-C容許用于制造低參數(shù)的壓力容器。3. -20oC以下的容器中國標(biāo)準(zhǔn)定義為低溫容器。（V4. 壓力容器用鋼的韌性比強度更加重要。（V5. 設(shè)計壓力容器用鋼時，不應(yīng)片面追求采用高強度材料。（V6

21、. 容器的峰值應(yīng)力就是最大點的應(yīng)力。（X（峰值應(yīng)力是疊加到一次加二次應(yīng)力之上的應(yīng)力增量，不是最大點的應(yīng)力。7. 毒性程度為極度和高度危害介質(zhì)的中壓容器和pV大于等于0.25MPaM3的低壓容器為三類容器。（X）（pV大于等于0.2MPaM3的低壓容器）8. 按照既考慮壓力與容積，又考慮介質(zhì)危險程度以及在生產(chǎn)中重要性的綜合分類方法，把壓力容器分為三類，其中一類容器級別最高，三類容器級別最低。（X）（類容器級別最低，三類容器級別最高9. 在殼體理論中，第一曲率半徑總是比第二曲率半徑要大。（X）（不相關(guān)，第一曲率半徑由經(jīng)線上的曲率決定，第二曲率半徑由到回轉(zhuǎn)軸的距離決定。10周邊固支的圓板，在板中心轉(zhuǎn)

22、角為零，在板邊緣，轉(zhuǎn)角最大。（X）（在板邊緣，轉(zhuǎn)角為零，因為是固支。11. 周邊簡支的圓板，在板邊緣，彎矩為零，轉(zhuǎn)角也為零O（X）（在板邊緣，彎矩為零,但轉(zhuǎn)角不為零。）12. 在法蘭墊片密封結(jié)構(gòu)中，壓力越高，應(yīng)該加寬墊片的承載面積。（X（壓力越高，應(yīng)該減小墊片承載面積。）13. 在沒有溫差應(yīng)力時，厚壁容器沿壁厚的應(yīng)力分布呈線性分布。（X（周向應(yīng)力和徑向應(yīng)力均呈非線性分布，只有軸向應(yīng)力呈線性分布。）14. 溫差應(yīng)力和內(nèi)壓同時作用時，厚壁圓筒內(nèi)的應(yīng)力分布在外加熱時，外壁的綜合應(yīng)力惡化，內(nèi)壁得到改善。而內(nèi)加熱時，內(nèi)壁的綜合應(yīng)力惡化，外壁得到改善。（X（外加熱時，內(nèi)壁的綜合應(yīng)力惡化，外壁得到改善，內(nèi)加

23、熱時內(nèi)壁綜合應(yīng)力得到改善，外壁應(yīng)力惡化。）15. 根據(jù)安定性原理，當(dāng)容器內(nèi)的最大應(yīng)力超過屈服強度1.5倍，即喪失安定性。（X（根據(jù)安定性原理，超過2倍屈服強度，即喪失安定性。）16. 臥式容器支座應(yīng)盡量靠近容器封頭以利用封頭的增強作用。（X（支座到封頭焊縫距離應(yīng)該在AW0.2L，贋本取A=0.2L,而不是盡量靠近封頭。）17. 壓力容器上開孔補強的面積應(yīng)該大于等于開孔削弱的面積。（V18應(yīng)力指數(shù)與應(yīng)力強度系數(shù)的區(qū)別是：應(yīng)力指數(shù)是指具有最大應(yīng)力分量的點，只有一個，而應(yīng)力集中系數(shù)是指所考慮點的應(yīng)力分量與薄膜應(yīng)力之比，在不同部位有不同的值。（X（應(yīng)力指數(shù)是指所考慮點的應(yīng)力分量與薄膜應(yīng)力之比，在不同部

24、位有不同的值，而應(yīng)力集中系數(shù)是指具有最大應(yīng)力分量的點，只有一個。）19. 在不同的容器上開孔的應(yīng)力集中系數(shù)，是不同的。（X（開孔的應(yīng)力集中系數(shù)在不同類型的容器上是不同的，例如平板中的開孔應(yīng)力集中系數(shù)為3，球形容器中為2，圓筒形容器中為2。5。但是對于同一種容器，不同的大小的容器，開不同大小的圓孔，它們的應(yīng)力集中系數(shù)是一樣的。）20. 外壓容器經(jīng)穩(wěn)定性校核后壁厚不夠，可改用強度級別較高的材料。（X（外壓容器承壓的穩(wěn)定性與材料強度級別無關(guān)，最好的方法是加上加強圈，以降低其計算長度。）三、簡答題（3X10=30分）1壓力容器用鋼與其他用鋼有什么區(qū)別？請從化學(xué)成分、力學(xué)性能、熱處理、可焊性等四個方面說

25、明。答（1）化學(xué)成分：許多元素成分的允許范圍要比同鋼號的非容器用鋼嚴(yán)格。（2）力學(xué)性能：韌性對壓力容器用鋼十分重要。韌性是材料對缺口或裂紋敏感程度的反映。韌性好的材料即使存在宏觀缺口或裂紋而造成應(yīng)力集中時，也具有相當(dāng)好的防止發(fā)生脆性斷裂和裂紋快速失穩(wěn)擴展的能力。（3）熱處理：通過熱處理改善材料的韌性與塑性，有時寧可犧牲一些強度，也要保證材料的韌性。（4）可焊性：必須具有良好的焊接性能。2什么叫無力矩理論？什么叫有力矩理論？答：在殼體上分別作用有兩類內(nèi)力，即法向力N和N。，以及橫向力Q、彎矩M和M法向力來自中面的拉伸和壓縮變形，橫向力、彎矩是由中面的彎曲變形產(chǎn)生的，故將法向力稱為薄膜應(yīng)力，而將橫

26、向力、彎矩稱為彎曲應(yīng)力。在殼體理論中，如果考慮上述全部內(nèi)力，這種理論稱為“有力矩理論”或“彎曲理論”。但對部分容器，在某些特定的殼體形狀、載荷和支撐條件下，其彎曲應(yīng)力與薄膜應(yīng)力相比很小，可以略去不計，使殼體計算大大簡化，這時殼體的應(yīng)力狀態(tài)僅由法向力N和N。確定，基于這一近似假0設(shè)求解這些薄膜內(nèi)力的理論，稱為“無力矩理論”或“薄膜理論?！?無力矩理論使用的條件是什么？答：（1）殼體的厚度、曲率沒有突變，構(gòu)成同一殼體的材料物理性能相同（如E,卩等），對于集中載荷區(qū)域附近無力矩理論不能適用。（2）殼體邊界處不能有垂直于殼面法向力和力矩的作用。（3）殼體邊界處只可有沿經(jīng)線切線方向的約束，邊界處轉(zhuǎn)角與擾

27、度不應(yīng)受到約束。4螺栓墊片法蘭連接的密封原理是什么？答：法蘭連接由法蘭對、墊片和螺栓組成，借助螺栓緊固力把兩部分設(shè)備連在一起，同時壓緊墊片，使連接處達(dá)到密封。上緊螺栓后，墊片發(fā)生彈性或塑性變形，以填滿法蘭壓緊面上的不平間隙，阻止泄漏。當(dāng)應(yīng)力升高時，法蘭的壓緊面趨于分開，墊片產(chǎn)生部分回彈，保持一定的密封比壓，從而達(dá)到密封。5比較圖示兩種補強結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點和適用場合。答：A是補強容器筒體的補強接管，為密集補強，且將焊縫移到應(yīng)力集中區(qū)外，焊縫采用對接焊，補強效果好。缺點：加工困難，加工成本高，它適用于高壓容器。B優(yōu)點：加工簡單，成本較低。缺點：焊縫在應(yīng)力集中區(qū)以內(nèi)，且采用角焊縫，不宜保證焊縫質(zhì)量，補強

28、效果比A差，可適用于中、低壓容器。6在進(jìn)行壓力容器壓力試驗時，需要考慮哪些問題？為什么？ 壓力試驗一般用水，進(jìn)行液壓試驗。液壓試驗壓力為：p二1.25pG.】其中：TPT為內(nèi)壓試驗的壓力，p為試驗內(nèi)壓，6為試驗溫度下的許用應(yīng)力，Qt為設(shè)計溫度下的許用應(yīng)力。奧氏體不銹鋼為防止氯離子的腐蝕，應(yīng)控制Cl-<25*10-6。 為防止試驗時發(fā)生低溫脆性破壞，碳素鋼、16MnR、正火15MnVR溫度不能低于5oC，其他低合金鋼，溫度不能低于15oC。 不宜作液壓試驗的容器，可用清潔的干空氣、氮氣或者其他惰性氣體，氣壓試驗的壓力為：p二1.15p6.】且p>p+0.1MPa。T'T 氣壓

29、試驗時，介質(zhì)溫度不得低于15oC。 液壓或者氣壓試驗時，須按下式校核圓筒的應(yīng)力：6二p(D+12tp，液壓TTiee試驗時，此應(yīng)力值不得超過試驗溫度下材料屈服點的90%，氣壓試驗不得超過80%。7在設(shè)計中低壓容器時，要確定哪些設(shè)計參數(shù)？如何確定？設(shè)計壓力和設(shè)計溫度：不得小于容器最大工作壓力；通常取最大工作壓力的1.051.10倍。設(shè)計溫度不得低于金屬可能達(dá)到的最高溫度。焊縫系數(shù)； 壁厚附加量：由鋼材厚度的負(fù)偏差，腐蝕裕度組成。 許用應(yīng)力和安全系數(shù)：許用應(yīng)力取下列三者中最小者：=乞；二匕或匕；t=D或NnnnnnbyyDC2D 最小壁厚：碳鋼和低合金鋼容器，內(nèi)徑D.<3800mm時，最小壁

30、厚t>mmimin1000且不小于3mm，腐蝕裕度另加。不銹鋼取t>2mmmin8請簡述自增強原理。采用熱套法生產(chǎn)的厚壁容器是否有自增強？自增強是將厚壁筒在使用前進(jìn)行大于工作壓力的超壓處理，目的是形成預(yù)應(yīng)力使工作時壁內(nèi)應(yīng)力趨于均勻。超壓是可形成塑性層和彈性層，卸壓后，塑性層將有殘余應(yīng)變，而彈性層又受到該殘余應(yīng)變的阻擋也恢復(fù)不到原來的位置，兩層之間便形成相互作用力。塑性層中形成殘余壓應(yīng)力，彈性層中形成殘余拉應(yīng)力，也就是筒壁中形成了預(yù)應(yīng)力。用熱套法生產(chǎn)的厚壁容器有自增強。9對壓力容器用鋼的基本要求是什么？答：要有良好的塑性、韌性和可焊性，很好的低溫韌性。10什么叫材料的韌性？答：韌性是

31、材料對缺口或裂紋敏感程度的反映。韌性好的材料即使存在宏觀缺口或裂紋而造成應(yīng)力集中時也具有相當(dāng)好的防止脆性斷裂和裂紋快速失穩(wěn)擴展的能力。韌性對壓力容器是十分重要的，是壓力容器用鋼的必檢項目。塑性好的材料一般韌性也好，但塑性不等于韌性。11.請概述一、二、三類壓力容器的分類方法答：一類壓力容器：低壓容器。二類壓力容器：(1) 中壓容器；(2) 易燃介質(zhì)或毒性程度為中度危害介質(zhì)的低壓容器和儲存容器；(3)毒性程度為極度和高度危害介質(zhì)的低壓容器；(4) 低壓管殼式余熱鍋爐；(5) 搪玻璃壓力容器。三類壓力容器：(1)毒性程度為極度和高度危害介質(zhì)的中壓容器和pV大于等于0.2MPam3的低壓容器；易燃或

32、毒性程度為中度危害介質(zhì)且PV大于等于0.5MPam3的中壓反應(yīng)容器和PV大于等于10MPam3的中壓儲存容器；(3) 高壓、中壓管殼式余熱鍋爐；(4) 高壓容器。12保證法蘭連接緊密不漏的兩個條件是什么？(1) 必須在預(yù)緊時，使螺栓力在壓緊面與墊片之間建立起不低于y值的比壓力；(2) 當(dāng)設(shè)備工作時，螺栓力應(yīng)能夠抵抗內(nèi)壓的作用，并且在墊片表面上維持m倍內(nèi)壓的比壓力。13壓力容器開孔接管后對應(yīng)力分布和強度帶來什么影響？(1) 開孔破壞了原有的應(yīng)力分布并引起應(yīng)力集中；(2) 接管處容器殼體與接管形成結(jié)構(gòu)不連續(xù)應(yīng)力；(3) 殼體與接管的拐角處因不等截面過渡而引起應(yīng)力集中。14外壓容器中，長圓筒和短圓筒

33、的分界線是什么？當(dāng)L>L=1.17D.'Do是長圓筒，反之，是短圓筒。cr°t15對壓力容器進(jìn)行壓力試驗的要求是什么？(1)液壓試驗壓力：(p+0.1)其中：p為設(shè)計內(nèi)壓，P為試驗壓力，B為試驗溫度下材料的許用應(yīng)力，bh為設(shè)計溫度下材料的許用壓力。(2) 直立容器臥置試壓時，試驗壓力應(yīng)加上液柱靜壓力。(3) 不宜作液壓試驗的容器，可用清潔的干空氣、氮氣或其他惰性氣體代替，氣壓試對于碳鋼、16MnR、正火15MnVR鋼制容器，水壓試驗時液體溫度不得低于5°C。其他低合金鋼容器，液體溫度不得低于15°C。(5) 對于奧氏體不銹鋼容器，為防止氯離子腐蝕，試

34、壓用水應(yīng)控制C1-W25*10-6。(6) 液壓或氣壓試驗時，需按下式校核圓筒的應(yīng)力：p(D+1)C=鳥ieT2t申e對液壓試驗，此應(yīng)力值不得超過該試驗溫度下材料屈服點的90%，對氣壓試驗，此應(yīng)力值不得超過該試驗溫度下材料屈服點的80%。(7) 致密性試驗壓力為設(shè)計壓力的1.05倍，但做過氣壓試驗，檢查合格的容器可免做氣密性試驗。16壓力封頭和筒體連接處，為什么需要有直邊段？在封頭與圓筒交接的切線處，總存在結(jié)構(gòu)不連續(xù)應(yīng)力，理應(yīng)在不連續(xù)應(yīng)力最大的地方避免設(shè)置焊縫，因此必須使封頭具有一直邊段。在直邊段之外不連續(xù)應(yīng)力已得到一定的衰減，這樣焊縫中即使存在一些小的缺陷以及焊接殘余應(yīng)力，也不致對安全有太大

35、的影響。17怎樣把角焊縫變成對接焊縫？圖示的球形封頭與管板相連接的結(jié)構(gòu)，由于焊縫所處的位置正是球與平板結(jié)合的不連續(xù)處，存在較大的不連續(xù)應(yīng)力。加上此處的焊縫為單面角焊縫，又無法作內(nèi)部探傷。這種結(jié)構(gòu)在實際使用中已多次發(fā)生爆炸，不得不使數(shù)百臺同類設(shè)備報廢。從爆炸斷口分析可知，此處存在許多未焊透缺陷。較為理想的做法是采用圖338(b)的結(jié)構(gòu)，使管板周圍突出，把角焊縫變成對接焊縫，既可保證焊接質(zhì)量，又可有利于無損檢測。且焊縫又不處于不連續(xù)應(yīng)力最大的地方。但這也帶來了新的問題，即管板毛坯太厚，加工較復(fù)雜。18焊縫可以分為幾類？容器殼體的縱向焊縫及凸形封頭的拼接焊縫承受最大主應(yīng)力，均屬于A類焊縫。殼體的環(huán)向

36、焊縫受的主應(yīng)力僅為縱焊縫應(yīng)力的一半，將其分類為B類焊縫。球形封頭與圓筒殼的連接環(huán)縫不屬于B類而屬于A類，因這條環(huán)縫相當(dāng)于凸形封頭上的拼接焊縫。A類及B類焊縫全部應(yīng)為對接焊縫。接管、人孔或集液槽等與殼體或封頭的連接焊縫屬于D類焊縫，這基本上是不同尺寸的回轉(zhuǎn)殼體相貫處的填角焊縫。法蘭、平封頭、管板等厚截面部件與殼體及管道的連接焊縫屬C類焊縫，C類焊縫是填角焊縫19怎樣區(qū)分長圓筒和短圓筒？它們的臨界長度為當(dāng)L>Lcr時為長圓筒，當(dāng)L<Lcr時為短圓筒。它們的臨界長度為L1.17Dcrot20請簡述安定性準(zhǔn)則?！鞍捕ㄐ浴盨hakedown的含義是，結(jié)構(gòu)在初始階段少數(shù)幾個載荷循環(huán)中產(chǎn)生一定的

37、塑性變形外，在繼續(xù)施加的循環(huán)外載荷作用下不再發(fā)生新的塑性變形，即不會發(fā)生塑性疲勞，此時結(jié)構(gòu)處于安定狀態(tài)。(1)CTy<£T<2<7y(2)6>2巧(3)=2cry四、計算題l. 承受內(nèi)壓的薄壁筒體形容器，設(shè)計工作壓力l.oMPa，最高溫度280oC，筒身由18MnMoNbR鋼板熱卷雙面對接焊接而成，焊縫進(jìn)行局部無損探傷，半球形底封頭及橢圓形頂蓋的材料與筒身相同，都為拼焊結(jié)構(gòu)容器內(nèi)徑Di=1850mm,筒體長度L=12m,橢圓形頂蓋的Di/2h=2,分別計算筒身、頂蓋和底封頭的名義壁厚。已知：(1)容器內(nèi)的介質(zhì)為氣體；(2)18MnMoNbR板材在常溫時q=44

38、0MPa；(3)18MnMoNbR板材在常溫時6=197MPa；(4)18MnMoNbR板材在450oC時ct=177MPa；(5)壁厚附加量C2=2mm；(6)局部探傷的焊縫系數(shù)申=0.85(10分)解：P=1.0MPa，T=280oC,設(shè)設(shè)p-D1.0x1850(1)筒身：t=i+C=+2=6.17+2=8.17mmd2匚叩-p22x177x0.85-1.0最小壁厚：t>竺二2x1850二3.7mmmin100010001x1.0x1850t二817>3加加,該計算數(shù)據(jù)符合要求，可圓整到tn=10mm。頂蓋t二千P*D+C二+2二6.16+2二8.16mmd2la_r-p-0.

39、5p22x177x0.85-0.5x1.01.0x1850pd底封頭：丁4口叩-p+C2=4x177x0點-1.0*2二3.08*2二5.08mm頂蓋圓整為t=10mm。底封頭圓整為t=6mm。nn液壓試驗：曾5屏=心x1-0x罟=1-39MPa由于筒身有效壁厚t=8mm，中徑D=D.+t=1850+8=1858mmeiPD1.39x1858液壓試驗時的應(yīng)力：b=一=161.41MPa,T2t2x80.9OS=0.9x440二396MPa,S液壓試驗時的應(yīng)力：b二161.4小于0.9c二396MPa,.該設(shè)計滿足要求。TS2.臥式圓筒形儲罐，內(nèi)裝99%的液氨，筒體內(nèi)徑Di=2200mm,筒長L

40、=3200mm,兩端采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，最高操作溫度不超過50oC,具有可靠保冷措施，罐頂有安全閥，請計算容器及封頭的壁厚，并進(jìn)行水壓試驗校核。（氨作為液化氣，在50oC時的飽和蒸汽壓為1.973MPa，材料選用16MnR鋼板?；?0°c=i63MPa,筒體縱焊縫采用全焊透雙面對焊，100%無損探傷，鋼板負(fù)偏差C1=0.8mm，屈服點=325MPa,臥1y置靜壓）解：筒體計算壁厚：t1pD2口d_p2.2x22002x163x1-2.2二14.95mm封頭計算壁厚：t2pDK2鼻1q-0.5p2.2x2200x12x163x1-0.5x2.2二14.9mm 筒體設(shè)計厚度：t二t+C二

41、16.45mmd112 封頭設(shè)計厚度：t二t+C二16.4mmd222 考慮到C1=0.8mm，封頭與筒體名義厚度均取為：t=18mm，1n 最小厚度校核：筒體：t二2D1000二4.4mm<(t-C)=16.5mm,滿足要求；minin12封頭：t=G-C)=15.7mm>0.15%D=3.3mm,滿足要求；e2n1i 筒體水壓試驗校核：對16MnR材料，試驗時水溫應(yīng)高于5oC，其常溫許用應(yīng)力6=163MPa,試驗壓力：p=max.25p佢,p+0.1Lmax£.25x2.2x1,2.2+0.1=2.75MPat壓力校核時應(yīng)計入液柱靜壓pL，此時，p=Dpg=2.2x9

42、800x10-6u0.022MPa,故：Li水g=(p+p)D+1)2tq=(2.75+0.022)b200+15.7)(2x15.7x1)=195.6MPa,Liee195.6MPav0.9G=292.5MPa,(滿足要求)y3一臥式圓筒形儲罐，內(nèi)裝99%的液氨，筒體內(nèi)徑Di=2200mm，筒長L=3200mm，兩端采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，夏季最高操作溫度不超過50oC,具有可靠保冷措施，罐頂有安全閥，請設(shè)計其壁厚并進(jìn)行水壓試驗校核。(oy=325MPa)設(shè)計參數(shù)及材料：(1)因有可靠保冷措施，最高操作溫度T=50oC，(2)設(shè)計壓力：液氨在50oC時的飽和蒸汽壓為1.973MPa，安全閥開啟壓

43、力為1.1*1.973=2.17MPa，取p=2.2MPa，(3)材料選用16MnR,6=163MPa，(4)腐蝕裕量：腐蝕速率K=0.1mm/年，設(shè)計壽命為15年，(5)焊縫系數(shù)：焊縫采用全焊透雙面對焊，100%無損探傷，)=1(6)鋼板負(fù)偏差：C1=0.8mm。解：筒體計算壁厚：t1二益匕-金2亀二14.95mm封頭計算壁厚：t二十4肇=2.2X2200X1=14.9mm22b_l-0.5p2x163x1-0.5x2.2筒體設(shè)計壁厚：td1=t1+C2=14.95+1.5=16.45mmd112封頭設(shè)計壁厚：td2=t2+C2=14.9+1.5=16.4mm考慮到C=0.8mm，封頭與筒體名義厚度均取為tn=18mm最小厚度校核：筒體t.=