第5章 课外思考题
一. 判断题（对的在括号内打“√”，错的打“×”）
1. 因为从受力分析角度来说，半球形最好，所以不论在任何情况下，都必须
首先考虑采用半球形封头。 （ × ） 2. 在凸形封头中，相同条件下半球形封头承压性能最好。 （ √ ） 3. 确定容器压力试验的试验压力时，式中P应为容器的设计压力或最大允许
工作压力。 （ √ ） 4. 外压计算图表中，系数B与材料和温度都有关。 （ √ ）
5. 当焊接接头结构形式一定时，焊接接头系数随着检测比率的增加而减小。
（ × ）
6. 在化工生产中，腐蚀问题是选材的重要考虑因素之一。化工设备设计中，
对零部件的尺寸要根据设备腐蚀情况，考虑一定的腐蚀裕度。 ( √ ) 7. 从受力的角度分析，椭圆形封头比半球形封头受力更加均匀。 ( × ) 8. 真空容器属于低压容器。 （ × ） 9. 假定外压长圆筒和短圆筒的材质绝对理想，制造的精度绝对保证，则在任
何大的外压下也不会发生弹性失稳。 （ × ） 10. 钢材最主要的有害元素是P、S和Cr元素。 （ × ） 11. 外压容器的失稳是在外压将要达到容器临界压力Pcr值时发生的。 ( × ) 12. 外压计算图表中，系数A是应力与弹性模量的比值，是无量纲参数。（√） 二. 填空
1. 《压力容器安全技术监察规程》中根据受压容器的压力高低、介质的危害
程度以及在生产过程中的重要作用，将该规程适用范围内的容器划分为__三__类，其中以第__三 类潜在的危害性最大。
2. 设备及零部件标准的最基本参数是公称 压力 和公称 直径 。 3. 不连续应力具有 局限性 和 自限性 两个特性。
4. 筒体的壁厚附加量包括 钢板厚度负偏差 与 腐蚀裕量 两部分。 5. 外压圆筒的加强圈，其作用是将 长 圆筒转化为 短 圆筒，以提高临界失稳压力，减薄筒体壁厚。
6. 内压凸形封头包括半球形封头、椭圆形封头、球冠形封头和碟形封头四种。 三. 选择题(单选)
1. 属于三类容器的是 C
A. 非易燃的低压容器； B. 剧毒介质的低压容器；
C. 高压、超高压容器； D. 内径小于1m的低压废热锅炉。 2. 水压试验压力的选取，应按以下 C 种方法计算选取。
A.pT?σ???1.25p； ???σ?t MPa（取两者较小者）
?p?0.1??σ??1.15p???； ?σ?t MPa（取两者较大者）?p?0.1??σ???1.25p??； ?σ?t MPa（取两者较大者）?p?0.1?B. pTC. pTD. pT?p
3. 容器设计中，容器的有效厚度应按下式计算 B 。
A. ?e???C2； B. ?e??n?C； C. ?e???C2 D. ?e??d?C 4. 有效厚度一定不小于 B 。
A．名义厚度 B．计算厚度 C．设计厚度 5. 在筒体上开椭圆孔，长轴应与筒体轴线 B 。
A．平行 B．垂直 C．任意角度 6. 设计新容器时，焊缝系数是按 C 确定的。
A、焊缝的结构形式； B、探伤比例；
C、只能根据焊缝的结构形式和探伤比例来确定； D、与安全系数相同，可以任意取值。
7. 外压筒体壁厚计算中，以下 B 情况是满足设计要求的。 A. 计算外压p??p?，且接近?p?； B. 许用外压?p??p，且接近?p?； C.许用外压?p??p，且大很多。 D. 计算外压p??p?，且大很多。 四. 简答题
1. 什么是外压容器？什么是内压容器？
答：容器内部的介质压力大于外部压力时为外压容器,反之为内压容器。
2. 设计外压容器时采用加强圈的作用是什么？
答：外压圆筒的加强圈，其作用是将长圆筒转化为短圆筒，以提高临界失稳压力，减薄筒体壁厚。
3. 压力试验的目的是什么？常用的有哪几种方法？
答：压力试验的目的是：验证容器在超工作压力条件下，器壁材料的宏观强度，焊接的致密性，容器密封结构的可靠性，容器在制造过程中存在的质量问题，使压力容器在投产前对不安全情况用压力试验方法检验出来。常用的压力试验方法为液压试验，相对安全。
4. 根据定义，用式子列出计算厚度，设计厚度，名义厚度，有效厚度之间的
关系。
答：壳体的计算壁厚是指按强度公式计算得到的厚度?；设计厚度是计算
壁厚加上腐蚀裕量，?d???C2；名义厚度是将设计厚度加上钢板负偏差后向上圆整至钢板标准厚度，即?n??d?C1??；有效厚度是名义厚度减去附加量之后的值，即?e??n?C。
5. 椭圆形封头，碟形封头和带折边锥形封头为何均设置短圆筒？ 答：避免封头与筒体之间的连接焊缝处出现经向曲率半径突变，使焊接应力与边缘应力分开，改善焊缝的受力状况。
6. 什么是外压容器的临界压力？影响筒体临界压力的因素有哪些？
答：外压容器的临界压力是外压容器发生失稳时的临界值，影响临界压力的因素主要有筒体尺寸、筒体的长度、直径、壁厚等，筒体的材料、筒体操作温度以及筒体的加工质量等。 五. 计算题
1. 有一圆筒形锅炉汽包，其内径为Di=1000mm，工作压力为15.6MPa，汽包
上装有安全阀，设计温度为350℃，材质为18MnMoNbR，双面焊对接接头，100%探伤。已知 [?]=190MPa，[?]t=190 MPa，C1=0， C2=1mm，
?s=410MPa，试设计该汽包厚度，并校核水压试验强度。
2.0 14 46 115
2.5 16 50 120
3.0 18 55 125
3.5 20 60 130
钢板的常用厚度(GB/T709-2001) mm
4.0 22 65 140
4.5 25 70 150
(5.0) 28 75 160
6.0 30 80 165
7.0 32 85 170
8.0 34 90 180
9.0 36 95 185
10 38 100 190
11 40 105 195
12 42 110 200
解：（1）确定参数
P=1.1×15.6=17.16MPa D=1000mm ??? =190 MPa ?=1 C2=1mm
（2）计算厚度：
?=
PD2?????P=
17.16?10002?190?1?17.16=47.29(mm)
?d=?+ C2=47.29+1=48.29(mm) ?d+ C1=48.29+0=48.29mm
园整后取厚度为?n=50mm,该汽包可用50mm厚的18MnMoNbR钢板制造.
(3)校核水压试验强度
??PT(Di??e)2?e?190190?0.9??
式中 P=1.25p
???=1.25?17.16???=21.45MPa(p=P=17.16MPa)
?e??n?C?50?1?49mm
?=
21.45?(1000?49)2?49=229.60MPa
而 0.9??=0.9?1?410=369MPa
可见?＜0.9?? ，所以水压试验强度足够。
2. 一个低合金钢内压反应塔，筒体内径Di?1000mm，标准椭圆形封头，工作
压力2.0MPa（装有安全阀），工作温度2700C，塔体采用单面手工电弧焊，100%无损探伤，内部介质有轻微腐蚀性。设计塔体壁厚，并校核水压试验强度。（
?T?pT?Di??e?2?e???t?144MPa，????170MPa，?s?345MPa，
?0.9??s）
表 钢板负偏差Cl （mm）
钢板厚度 负偏差 4.5～5.5 0.2 6～7 0.6 8～25 0.8 26～30 0.9 32～34 1 36～40 1.1 解：根据题意，C2?1mm，??0.9，p?1.05?2?2.1MPa
?d?pDi2???C2?2?1.05?10002?144?0.9?2?1.05?1.0?9.17mm??t?p
再加上钢板负偏差C1?0.8mm，然后圆整，取?n?10mm厚。 水压试验校核：
pT?Di??e?2?e1.25?2?1.05??1701442?8.2??1000?8.2??190.5MPa
?T?0.9??s?0.9?0.9?345?279.5MPa，
?T?0.9??s，
所以水压试验时强度足够。
3. 一个低合金钢内压反应塔，筒体内径Di?500mm，标准椭圆形封头，工作
压力2.0MPa（装有安全阀），工作温度3000C，塔体采用单面手工电弧焊（有垫板），局部无损探伤，内部介质有轻微腐蚀性。（1）设计塔体壁厚，并校核水压试验强度。（2）设计封头壁厚。（????144MPa，????170MPa，
t?s?345MPa，?T?pT?Di??e?2?e?0.9??s）
表 钢板负偏差Cl （mm） 钢板厚度 4.5～5.5 负偏差 0.2 6～7 0.6 8～25 0.8 ?0.6mm26～30 0.9 32～34 1 36～40 1.1 解：（1）设筒体壁厚7mm，C1?d?pDi2??，C2?1mm
?1.6?6.2mm??t?p?C?2?1.05?5002?144?0.8?2?1.05
圆整，取?n?7mm厚。
pT?Di??e?2?e1.25?2?1.05??170水压试验校核：?T0.9??s?1442?5.4?500?5.4??145.0MPa
?0.9?0.8?345?248.4MPa，?T?0.9??s
所以水压试验时强度足够。 （2）设封头壁厚5mm，C1?d?KpD2??i?0.2mm，C2?1mm
?1.2?4.9mm??t?0.5p?C?2?1.05?5002?144?1?0.5?2?1.05
圆整，取?n?5mm厚。
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