1.蠕变：在高温时，在一定的应力下，应变随时间而增加的现象。或者金属在高温和应力的作用下逐渐产生塑性变形的现象。
2.延伸率：试件受拉力拉断后，总伸长的长度与原始长度之比的百分率。
3.弹性模数(E)：材料在弹性范围内，应力和应变成正比，即σ=Eε,比例系数E为弹性模数。
4.硬度：金属材料表面上不大的体积内抵抗其他更硬物体压入表面发生变形或破裂的能力。
5.冲击功与冲击韧性：冲击功是冲击负荷使试样破断所做的功。冲击韧性是材料在外加动载荷突然袭击时的一种及时和迅速塑性变形的能力。6.泊桑比（μ）：拉伸试验中试件单位横向收缩与单位纵向伸长之比。对于钢材，μ=0.3 。
7.耐腐蚀性：金属和合金对周围介质侵蚀（发生化学和电化学作用引起的破坏）的抵抗能力。
8.抗氧化性：金属和合金抵抗被氧化的能力。
9.屈服点：金属材料发生屈服现象的应力，即开始出现塑性变形的应力。它代表材料抵抗产生塑性变形的能力。
10.抗拉强度：金属材料在受力过程中，从开始加载到发生断裂所能达到的最大应力值。B组：
1.镇静钢： 镇静钢在用冶炼时用强脱氧剂 Si, Al等完全脱氧脱氧，是脱氧完全的钢。把FeO中的氧还原出来，生成SiO2和Al2O3。钢锭膜上大下小，浇注后钢液从底部向上，向中心顺序地凝固。钢锭上部形成集中缩孔，内部紧密坚实。
2.沸腾钢：沸腾钢在冶炼时用弱脱氧剂Mn脱氧，是脱氧不完全的钢。其锭模上小下大，浇注后钢液在锭模中发生自脱氧反应，放出大量CO气体，造成沸腾现象。沸腾钢锭中没有缩孔，凝固收缩后气体分散为很多形状不同的气泡，布满全锭之中，因而内部结构疏松。
3.半镇静钢：介于镇静钢和沸腾钢之间，锭模也是上小下大，钢锭内部结构下半部像沸腾钢，上半部像镇静钢。4.低碳钢：含碳量低于0.25%的碳素钢。
5.低合金钢：一般合金元素总含量小于5%的合金钢。
6.碳素钢：这种钢的合金元素含量低，而且这些合金元素不是为了改善
钢材性能人为加入的。
7.铸铁：含碳量大于2%的铁碳合金。
8.铁素体：碳溶解在α-Fe中所形成的固溶体叫铁素体。9.奥氏体：碳溶解在γ-Fe中所形成的固溶体叫奥氏体。
10.马氏体：钢和铁从高温奥氏体状态急冷下来，得到一种碳原子在α铁中过饱和的固溶体。C.
1.热处理：钢铁在固态下通过加热,保温和不同的冷却方式，以改变其组织、满足所需要的物理,化学与机械性能，这样的加工工艺称为热处理。
2.正火：将加热到临界点以上的一定温度，保温一段时间后的工件从炉中取出置于空气中冷却下来，冷却速度比退火快，因而晶粒细化。3.退火：把工件加热到临界点以上的一定温度，保温一段时间，然后随炉一起冷却下来，得到接*衡状态组织的热处理方法。
4.淬火：将钢加热至淬火温度（临界点以30～50oC）并保温一定时间，然后再淬火剂中冷却以得到马氏体组织的一种热处理工艺。淬火可以增加工件的硬度、强度和耐磨性。
5.回火：在零件淬火后再进行一次较低温度的加热与冷却处理工艺。回火可以降低和消除工件淬火后的内应力，使组织趋于稳定，并获得技术上所要求的性能。
6.调质：淬火加高温回火的操作。要求零件的强度、韧性、塑性等机械性能都较好时，一般采用调质处理。
7.普通碳素钢：这种钢含硫,磷等有害杂质较多，要求S≤0.055%，
P≤0.045%。普通碳素结构钢的牌号由代表钢材屈服点的字母、屈服点数值、材料质量等级符号、脱氧方法符号等四个部分按顺序组成，例如： Q235—A•F。
8.优质碳素钢：含硫,磷等较少（含硫S、磷P均≤0.04%），非金属杂质少，组织均匀，表面质量较好。
9.不锈钢和不锈耐酸钢：不锈钢是耐大气腐蚀的钢；耐酸钢是能抵抗强烈腐蚀性介质的钢。不锈耐酸钢是不锈钢和耐酸钢的总称。
10.锅炉钢：有锅炉钢管和锅炉钢板。锅炉钢管主要用作锅炉及某些换热设备的受热面和蒸汽管路，锅炉钢板则常用于锅炉和其他压力容器的承压壳体。由于锅炉钢常处于中温高压状态，而且还受冲击、疲劳、水和蒸汽的腐蚀作用，以及各种冷热加工，因此，对其性能要求也较高。D.
1.容器钢：化工生产所用容器与设备的操作条件较复杂，制造技术要求比较严格，对压力容器用钢板有比较严格的要求。
2.耐热钢：能耐高温的钢，抗氧化性能强且强度大。
3.低温用钢：由于普通碳钢在低温下（-20℃以下）会变脆，冲击韧性会显著下降。因此用作低温场合的钢要求具有良好的韧性（包括低温韧性），良好的加工工艺性和可焊性的钢。4.腐蚀速度：评定金属的腐蚀有两种方法。
（1） 根据重量评定金属的腐蚀的速度。它是通过实验的方法测出金属试件在单位表面积、单位时间腐蚀引起的重量变化。即：（g/m2•h）
K：腐蚀速度，g/cm2•h；p0：腐蚀前试件的重量，g；p1：腐蚀后试件的重量，g；
F： 试件与腐蚀介质接触的面积，m2； t ： 腐蚀作用的时间， h；
（2） 根据金属的腐蚀深度评定金属的腐蚀速度。根据重量变化表示腐蚀速度时，没有考虑金属的相对密度，因此当重量损失相同时，相对密度不同的金属其截面的尺寸的减少则不同。为了表示腐蚀前后尺寸的变化，常用金属厚度减少量，即腐蚀深度来表示腐蚀速度。即： （mm/a）
式中：Ka：用每年金属厚度的减少量表示的腐蚀速度，mm/a； ρ：金属的相对密度，g/cm3。
5.化学腐蚀：金属遇到干燥的气体和非电解质溶液发生
化学作用引起的腐蚀。化学腐蚀在金属表面上，腐蚀过程没有电流产生。
6.电化学腐蚀：金属与电解质溶液间产生电化学作用而引起的破坏，其特点是在腐蚀过程中有电流产生。
7.氢腐蚀：氢气在高温高压下对普通碳钢及低合金钢产生腐蚀，使材料的机械强度和塑性显著下降，甚至破坏的现象。8.晶间腐蚀：一种局部的,选择性的破坏。
9.应力腐蚀：金属在腐蚀性介质和拉应力的共同作用下产生的一种破坏形式。
10.阴极保护：把盛有电解质的金属设备和直流电源负极相连，电源正极和一辅助阳极相连。当电路接通后，电源便给金属设备以阴极电流，使金属的电极电位向负向移动，当电位降至阳极起始电位时，金属设备的腐蚀即停止。
二. 指出下列钢材的种类、含碳量及合金元素含量 Ａ组
牌号 种类 含碳量% 合金元素含量（%） 符号意义
Q235-A•F 普通碳素甲类钢 — — F：沸腾钢Q:钢材屈服点
Q235-A 普通碳素甲类钢 — — A:甲类钢20g 优质碳素结构钢 0.2% — g:锅炉钢
16Mn R 普通低合金钢 0.16% <1.5% R:容器钢20MnMo 普通低合金钢 0.2% MnMo<1.5% —
16MnDR 普通低合金钢 0.16% Mn:<1.5% D:低温钢
14Cr1Mo 普通低合金钢 0.14% Cr:0.9-1.3%;Mo:<1.5% —0Cr13 铬不锈钢 <0.08% Cr:13% —
1Cr18Ni9Ti 奥氏体不锈钢 0.1% Cr:18%;Ni:9%;Ti:<1.5% —00Cr19Ni10 奥氏体不锈钢 <0.03% Cr:19%;Ni:10% —B组：
钢号 种类 含碳量% 合金元素含量（%） 符号意义Q235-B 普通碳素乙类钢 — — F：沸腾钢Q:钢材屈服点
Q235-AR 普通碳素甲类容器钢 — — R:容器钢16Mng 普通低合金钢 0.16% Mn:<1.5% g:锅炉钢18Nbb 普通低合金钢 0.18% Nb:<1.5% b:半镇静钢
18MnMoNbR 普通低合金钢 0.18% Mn.Mo.Nb:<1.5% —09MnNiDR 普通低合金钢 0.09% Mn.Ni:<1.5% R:容器钢06MnNb 普通低合金钢 0.06% Mn.Nb:<1.5% —2Cr13 铬不锈钢 0.2% Cr:13% —
12Cr2Mo1 普通低合金钢 0.12% Cr:1.5～2.49%;Mo:0.9～1.3% —
0Cr18Ni12Mo2Ti 奥氏体不锈钢 <0.08% Cr:18%;Ni:12%;Mo:1.5～2.49%;Ti:<1.5% —C组：
钢号 种类 含碳量% 合金元素含量（%） 符号意义Q235-C 普通碳素特类钢 — — Q:钢材屈服点
15MnNbR 普通低合金容器钢 0.15% Mn.Nb:<1.5% R:容器钢06AlCu 普通低合金钢 0.06% Al.Cu:<1.5% —
Cr22Ni14N 奥氏体钢 0.10% Cr:22%;Ni:14%;N:<1.5% —Cr25Ni20 奥氏体钢 0.10% Cr:25%;Ni:20% —
0Cr17Ti 奥氏体不锈钢 <0.08% Cr:17%;Ti:<1.5% —
40Mn2A 普通低合金钢 0.40% Mn:1.5～2.49% A:高级优质钢15g 优质碳素结构钢 0.15% － g:锅炉钢
20R 优质碳素结构钢 0.20% － R:容器钢
三、选择材料设备 介质 设计温度/℃ 设计压力/MPa 供选材料 应选材料
氨合成塔外筒 氮、氢、少量氨 ≤200 15 0Cr18Ni9Ti，20，Q235-A•F ，18MnMoNbR，15MnVR, 13MnNiMoNbR 18MnMoNbR或13MnNiMoNbR
氯化氢吸收塔 氯化氢气体，盐酸，水 80~120 0.2 Q235-A•R ，1Cr18Ni9Ti，铜，铝，硬聚氯乙烯塑料，酚醛树脂漆浸渍的不透性石墨 Q235-A•R+铜衬里
溶解乙炔气瓶蒸压釜 水蒸汽 ≤200 15 Q235-A，0Cr19Ni10，20，16MnR，18MnMoNbR，07MnCrMoVR 18MnMoNbR高温高压废热锅炉的高温气侧壳体内衬 转化气（H2,CO2,N2,CO,H2O,CH4,Ar） 890~
1000 3.14 18MnMoNbR，0Cr13，Q235-A•R，Cr25Ni20，0Cr18Ni9Ti，Cr22Ni14N Cr25Ni20
五、填空题
1．对于铁碳合金，其屈服点随着温度的升高而（降低），弹性模量E随着温度的升高而（降低）。
2．δ、ψ是金属材料的（塑性）指标；σb、σs是金属材料的（强度）指标；Ak是金属材料的（冲击韧性）指标。3．对钢材，其泊桑比μ＝（0.3）。
4．氢腐蚀属于化学腐蚀与电化学腐蚀中的（化学）腐蚀，而晶间腐蚀与应力腐蚀属于（电化学）腐蚀。
5．奥氏体不锈钢发生晶间腐蚀的温度范围是（450）～（850）℃，防止晶间腐蚀的方法一是减少奥氏体不锈钢中的含（碳）量，二是在奥氏体不锈钢中加入（Ti）和（Nb）元素。
6．应力腐蚀只有在（拉）应力状态下才能发生，在（压应力）和（剪切）应力状态下则不会发生应力腐蚀。2 衡量换热器好坏的标准大致有哪些？答：传热效率高，流体阻力小，强度足够，结构可靠，节省材料；成本低；制造、安装、检修方便。
4 列管式换热器机械设计包括哪些内容？答：①壳体直径的决定和壳体壁厚的计算；②换热器封头选择，压力容器法兰选择；③管板尺寸确定；
④管子拉脱力的计算；⑤折流板的选择与计算；⑥温差应力计算。
此外还应考虑接管、接管法兰选择及开孔补强等。
5 我国常用于列管式换热器的无缝钢管规格有哪些？通常规定换热管的长度有哪些？答：我国管壳式换热器常用无缝钢管规格（外径壁厚），如下表2所示。换热管长度规
定为：1500mm, 2000mm, 2500mm, 3000mm, 4500mm, 5000mm, 6000mm,7500mm, 9000mm,
12000mm。换热器的换热管长度与公称直径之比，一般在4~25之间，常用的为6~10。立
式换热器，其比值多为4~6。表 2 换 热 管 规 格（mm）
碳钢低合金钢 ￠192 ￠252.5 ￠323 ￠383不 锈 钢 ￠192 ￠252 ￠322.5 ￠382.5
6 换热管在管板上有哪几种固定方式？各适用范围如何？答：固定方式有三种：胀接、焊接、胀焊结合。
胀接：一般用在换热管为碳素钢，管板为碳素钢或低合金钢，设计压力不超过
4.0MPa，设计温度在350℃以下，且无特殊要求的场合。
焊接：一般用在温度压强都较高的情况下，并且对管板孔加工要求不高时。
胀焊结合：适用于高温高压下，连接接头在反复的热冲击、热变形、热腐蚀及介
质压力作用，工作环境极其苛刻，容易发生破坏，无法克服焊接的“间隙腐蚀” 和“应力腐蚀”的情况下。
8 换热管与管板的焊接连接法有何优缺点？焊接接头的形式有哪些？答：焊接连接比胀接连接有更大的优越性：在高温高压条件下，焊接连接能保持连接
的紧密性；管板孔加工要求低，可节省孔的加工工时；焊接工艺比胀接工艺简单；
在压力不太高时可使用较薄的管板。
焊接连接的缺点是：由于在焊接接头处产生的热应力可能造成应力腐蚀和破裂；
同时管子与管板间存在间隙，这些间隙内的流体不流动，很容易造成“间隙腐蚀”。
焊接接头的形式有：①管板孔上不开坡口；②管板孔端开60坡口；③管子头部不突出管板；④孔四周开沟槽。9 换热管采用胀焊结合方法固定于管板上有何优点？主要方法有哪些？答：胀焊结合方法的优点：由于焊接连接产生应力腐蚀及间隙腐蚀，尤其在高温高压
下，连接接头在反复的热冲击、热变形、热腐蚀及介质压力作用下，工作环境极
其苛刻，容易发生破坏，无论采用胀接或焊接均难以满足要求。而胀焊结合法能
提高连接处的抗疲劳性能，消除应力腐蚀和间隙腐蚀，提高使用寿命。主要方法有：先强度焊后贴胀、先强度焊后强度胀、先强度胀后密封焊等多种。
11 管子在管板上排列的标准形式有哪些？各适用于什么场合？答：排列的标准形式有：（1）正三角形和转角正三角形排列，适用于壳程介质污垢少，
且不需要进行机械清洗的场合。
（2）正方形和转角正方形排列，一般可用于管束可抽出清洗管间的场合。
10．《钢制管壳式换热器设计规定》中换热器管板设计方法的基本思想是什么？答：其基本思想是：将管束当作弹性支承，而管板则作为放置于这一弹性基础上的圆
平板，然后根据载荷大小、管束的刚度及周边支撑情况来确定管板的弯曲应力。
由于它比较全面地考虑了管束的支承和温差的影响，因而计算比较精确。但计算
公式较多，计算过程也较繁杂。但应用计算机进行设计计算，是一种有效的设计方法。
11． 换热管分程原因是什么？一般有几种分程方法？应满足什么条件？其相应两侧的管箱隔板形式如何？答：分程原因：当换热器所需的换热面积较大，而管子做得太长时，就得增大壳体直
径，排列较多的管子。此时为了增加管程流速，提高传热效果，须将管束分程，
使流体依次流过各程管子。
分程方法：为了把换热器做成多管程，可在流道室（管箱）中安装与管子中心线
相平行的分程隔板。管程数一般有1，2，4，6，8，10，12等七种。满足条件：①各程换热管数应大致相等；②相邻程间平均壁温差一般不应超过28
℃；③各程间的密封长度应最短；④分程隔板的形式应简单。管箱隔板形式有：单层和双层两种。
12．折流板的作用如何？常用有哪些形式？如何定位？答：在对流传热的换热器中，为了提高壳程内流体的流速和加强湍流强度，以提高传
热效率，在壳程内装置折流板。折流板还起支撑换热管的作用。常用形式有：弓形、圆盘-圆环形和带扇形切口三种。
折流板的固定是通过拉杆和定距管来实现的。拉杆是一根两端皆有螺纹的长杆，
一端拧入管板，折流板就穿在拉杆上，各板之间则以套在拉杆上的定距管来保持
板间距离。最后一块折流板可用螺母拧在拉杆上予以紧固。
13．固定管板式换热器中温差应力是如何产生的？有哪些补偿温差应力的措施？答：当操作时，壳体和管子温度都升高，若管壁温度高于壳壁温度，则管子自由伸长
量比壳体自由伸长量大，但由于管子与壳体是刚性连接，所以管子和壳体的实际
伸长量必须相等，因此就出现壳体被拉伸，产生拉应力；管子被压缩，产生压应
力。此拉、压应力就是温差应力，也称热应力。
补偿温差应力的措施有：解决壳体与管束膨胀的不一致性；或是消除壳体与管子
间刚性约束，使壳体和管子都自由膨胀和收缩。①减少壳体与管束间的温度差；②装设侥性构件；
③使壳体和管束自由热膨胀；④双套管温度补偿。
14．何谓管子拉脱力？如何定义？产生原因是什么？答：换热器在操作中，承受流体压力和管壳壁的温度应力的联合作用，这两个力在管
子与管板的连接接头处产生了一个拉脱力，使管子与管板有脱离的倾向。
拉脱力的定义：管子每平方米胀接周边上所受到的力，单位为帕。15．壳程接管挡板的作用是什么？主要有哪些结构形式？答：在换热器进口处设置挡板（常称为导流筒），它可使加热蒸汽或流体导致靠近管板
处才进入管束间，更充分的利用换热面积，目前常用这种结构来提高换热器的换热能力。
1. 从力学角度对设备的要求 （1）有一定的强度 （2）有一定
的刚度 （3）具有充分的稳定性。
2. 二力平衡定理：当物体上只作用有两个外力而处于平衡时，这两个外力一定是大小相等，方向相反，作用线重合。在二力作用下处于平衡的构件称为“二力杆”：二力杆上的两个外力，其力作用线必与二力作用点的连线重合。
三力平衡汇交定理：若在刚体的A、B、C三点分别作用有力且刚体处于平衡时，那么这三个力若不彼此平行，则必定汇交于一点。
3. 自由体与非自由体：如果物体只受主动力作用，而且能够在空间沿任何方向完全自由的运动，则称该物体为自由体。如果物体受到限制不能完全自由运动，则为非自由体。限制非自由体运动的物体叫约束。
4. 约束的形式：（1）.柔软体约束 （2）光滑接触面约束 （3）铰链约束 （4）固定端约束
5. 平面力系：作用于刚体上的外力均处于同一平面时，该力系称为平面力系。若平面力系中的诸力汇交于一点则称平面汇交力系；若诸力相互平行则称为平面平行力系；若诸力既不汇交一点，也不彼此平行，则称为平面一般力系。
6. 力矩：在力矩的定义中并没有对矩心位置加以任何限制，所以力对其所作用平面内的任何一点均可取矩。但是定义中的“力可以对任何一点取矩”并不说明刚体在该外力作用下就可以产生绕任何一点的转动。
7. 力偶：力偶就是一对等值、反向、力作用线不重合的力，它对物体产生的是纯转动效应。
8. 力偶的性质：（1）等效变换性 （2）基本物理量 （3）可合成性（等效取代）
9. 力的平移定理：作用于刚体上的力矢F，可以平移到任一新作用点，但必须同时附加一力偶，此附加力偶的力偶矩等于原力F对于其新作用点的力矩，转向取决于原力绕新作用点的旋转方向。10. 塑性变形是不可恢复的变形，它与弹性形变的区别是：弹性变形量的增加必须伴之以外力的加大，而塑性变形的增长却可在恒定的外力下进行。
11. 轴力的计算法则：受轴向外力作用的直杆，其任意横截面上的轴力，在数值上等于该截面一侧所有轴向外力代数和。背向该截面的外力取正值，指向该截面的外力取负值。
12. 从拉伸试验得到的力学性能参数：（1）弹性变形阶段与虎克定律；（2）屈服阶段；（3）强化阶段；（4）颈缩阶段；（5）试件断裂后的处理
13. 冷加工硬化：经过塑形变形的材料，它的屈服极限极高，而延伸率下降的现象。
14. 塑性材料和脆性材料的区别：塑性材料抗拉能力强，脆性材料抗压强度大。
15. 直梁上外力的特点：（1）外力均与梁的轴线垂直，梁的宏观变形是由直变弯，故称弯；（2）外力彼此相距较远。
作用在梁上的已知外力分三种：集中力、集中力偶、分布力
梁的支承形式：固定铰链支座、活动铰链支座、固定端简化梁种类：简支梁、外伸梁、悬臂梁
16. 剪力和弯矩的计算： 剪力的计算法则：梁的任一横截面上的剪力等于该截面一侧所有横向外力的代数和；截面左侧向上的外力和截面右侧下的外力取正值，截面左侧向下的外力和截面右侧向上的外力取负值。
弯矩的计算法则：梁在外力作用下，其任意指定截面上的弯矩等于该截面一侧所有外力对该截面中性轴取矩的代数和；凡是向上的外力，其矩取正值，向下的外力其矩取负值。
17. 不同载荷分布剪力图和弯矩图特点： A、一段梁上无均布载荷，剪力图为一平行于x轴水平线，弯矩图为一斜直线
B、一段梁上有均布载荷，剪力图为一斜直线，弯矩图为一条二次曲线，q向下，弯矩图凸向上，q向上，弯矩图凸向下
C、弯矩的极值：若梁的某一截面上的剪力Q=0，则该截面的弯矩为一极值
D、集中力作用处：此处剪力图有突变，突变方向与集中力方向一致，突变绝对值等于集中力数值，弯矩上形成尖角
E、集中力偶作用处：此处剪力图无变化，弯矩图出现突变，突变的绝对值等于集中力偶的数值
18. 剪应力互等定理：过一个点的两个相互垂直的截面内，作用着大小相等、转向相反的剪应力
19. 梁合理截面的定义：梁在受到弯曲时，在梁的中性层附近的纵向纤维变形很小，伴随而生的拉伸和压缩应力也很小，加上这些应力的作用点至中性轴的距离又非常近，因而靠这些部分金属产生的正应力所构成的弯矩比例就很小，为了产生所要求的弯矩，在横截面至中性轴远一些处的应力势必就要大些，所以工字形截面、空心矩形截面，都属梁的合理截面第1篇 压力容器
1. 多晶体的晶粒与晶粒之间由于结晶方位不同形成的交界叫
做“晶界”2. 碳在铁碳合金中的存在形式：（1）固溶体 （碳溶解在铁的晶
格中形成） （2）化合物 （碳与铁形成） （3）石墨单质
3. 通常将碳含量2.11%作为钢与铸铁的分界，碳含量小于2.11%者叫钢，碳含量大于2.11%者叫铸铁
4. 所谓热处理就是以消除钢材的某些缺陷或改善刚体的某种性能
为目的，将钢材加热到一定的温度，在此温度下保持一定的时间，然后以不同的速度冷却下来的一种操作。
5. 热处理的操作：（1）退火和正火 （2）淬火和回火6. 居内、外表面之间，且与内外表面等距离的面为中间面，以回转
曲面为中间面的壳体就是回转壳体7. 边界应力的性质：边界应力不是由介质压力所直接引起的，它是当封头和筒体在内压作用下发生的自由变形受到相互限制时才出现。为了区别，将载荷直接引起的薄膜应力和弯曲应力称为一次应力；而把由于变形受到限制引起的应力称为二次应力，边界应力属于二次应力。
8. 边界应力的特点：（1）自限性 （2）局部性9. 强度理论：（1）最大拉应力理论 （2）最大剪应力理论 （3）
形状改变比能理论
10. 校核在用容器的目的：（1）判定在下一个检验周期内，或在剩余寿命期间内，容器是否还能在原设计条件下安全使用。如果容器已不再原设计条件下使用，应通过强度计算，为容器提出最高允许工作压力 （2）如果容器针对某一使用条件需要判废，应
为判废提供依据
11. 外压圆筒有长短之分，这是因为圆筒两端的封头或焊在圆筒内外壁的刚性较大的圆环（例如加强圈）当圆筒承受外压时，他们对筒壁会起一定的支撑作用，这种支撑作用的效果将随着圆筒的长度或二刚性圈之间的距离增加而减弱，当圆筒的长度增加到某一限度时，封头对筒体中部的支撑作用消失，这种得不到封头支撑作用的圆筒成为长圆筒。
12. 法兰连接是由一对法兰、数个螺栓和一个垫片（圈）所组成。法兰在螺栓预警力的作用下，把处于法兰压紧面之间的垫圈压紧，当垫圈单位面积上所受到的压紧力达到某一值时借助于垫圈的变形，把法兰密封表面上的凹凸不平处填满，这样就为阻止介质泄漏形成了初始密封条件，这时在垫圈单位面积上的压紧力成为垫圈的预警密封比压。
13. 法兰密封的基本条件：使法兰密封面上实际存在的比压，预警时不低于垫圈的预警密封比压，工作时应高于工作密封比压。
压力容器法兰的类型：甲型平焊法兰、乙型平焊法兰、长颈对焊法兰
法兰的密封面形式：平面型密封面、凹凸型密封面、 榫槽型密封面14. 压力容器开设检查孔，检查孔包括人孔和手孔。人孔有常压人孔和承压人孔，从人孔的开启方式及开启后人孔盖所处位置看，人孔又分为回转盖人孔、垂直吊盖人孔和水平吊盖人孔。15. 补强方式：（1）补强圈补强 （2）整体锻件补强 （3）补强管补强
16. 等面积补强准则：由于开孔，壳体承受应力所必须的金属截面被削去多少，就必须在开孔周围的补强范围内补回同样面积的金属截面
17. 为了使容器的壁温发生变化时能够沿轴线方向自由伸缩，鞍座的底板有两种，一种底板上的螺栓孔是圆形的（代号为F型），另一种底板上的螺栓孔是长圆形的（代号为S型）
18. 立式容器支座的分类：耳式支座（又称悬挂式支座）、支承式支座、裙式支座
19. 焊接接头结构三要素：接头形式、坡口形式、焊接形式接头形式：（1）对接接头 （2）角接接头和T型接头 （3）搭接接头
坡口形式：为保证焊接接头的焊接质量，根据实施焊接工艺的需要，经常将接头的熔化面加工成各种形状的坡口
焊缝形式：（1）对接焊缝 （2）角焊缝 （3）组合焊缝20. 焊接接头划类的目的：着眼于对焊接接头的检验对接接头、对接焊缝，适于采用射线或超声探伤的焊接接头，划归为A、B类
角接、搭接或层板层的对接，适用于采用磁粉或渗透探伤的焊接接头，划归为C、D类
21. 焊缝的外部缺陷：（1）焊缝截面不丰满 （2）焊缝满溢 （3）
咬边 （4）表面气孔和表面裂纹
焊缝和接头的内部缺陷主要是指气孔、裂纹、未焊透、夹渣、未熔合
22. 压力容器定期检验的目的：压力容器的定期检验是必须执行的一项制度。这一制度规定：在容器的使用过程中，每隔一定的期限，即采用各种适当而且有效的方法，对容器的各个承压部件和安全装置进行检查和必要的试验，以便能够早期发现缺陷，采取适当措施予以消除，或对容器实行特殊监护，防止在运行中发生事故
定期检验的类别：外部检查、内外部检查、耐压试验压力容器的分类：（1）压力的高低，低压、中压、高压、超高压（2）介质毒性，极度、高度、中度、轻度危害
（3）容器用途，反应容器、换热容器、分离容器、贮存容器
第2篇 典型化工设备
1. 管壳式换热器是把换热管束与管板连接后，再用筒体与管箱包起来，形成两个独立的空间：管内的通道及与其相贯通的管箱，称为管程；换热管外的通道及与其相贯通的部分，称为壳程2. 换热器类型：（1）固定管板式换热器 （2）浮头式换热器
（3）U型管式换热器 （4）填料函式换热器3. 换热管与管板的连接形式：胀接、焊接、胀焊 基本条件：一是良好的气密性，二是足够的结合力
4. 塔径小于700mm是，塔盘作成整块式，分为定距管支承式和重
叠式两种
塔盘板有矩形板和弓形板两类四种
5. 反应釜的总体结构主要有带传动装置的釜体和搅拌传动装置两大部分组成
6. 联轴器类型：凸缘联轴器、夹壳联轴器和块式弹性联轴器7. 轴封密封结构：填料密封、机械密封
一、名词解释（共10分，每小题2分）1、疲劳强度：金属材料在循环应力下，经受无限次循环而不发生破坏的最大应力称为“疲劳强度”，用表示。对于一般钢材，以106～107次不被破坏的应力，作为疲劳强度。
2、断面收缩率：主要反应材料局部变形的能力。以试件拉断后，断面缩小的面积与原始截面面积的比值的百分数来表示，，A为试件断裂后的最小截面积。
3、薄壁容器：根据容器外径与内径的比值K来判断，为薄壁容器。
4、同素异构转变：在固态下晶格构造随温度发生变化的现象，称“同素异构转变”
5、垫片密封比压力：在法兰密封中形成初始密封条件的压紧应力叫垫片密封比压力。
1、画出低碳钢和铸铁的拉伸和压缩应力—应变示意图，简要说明两种材料的的性能差别。（8分） 低碳钢拉伸和压缩时的应力—应变图 铸铁拉伸应力—应变图 铸铁压缩应力—应变图
低碳钢拉伸和压缩时的比例阶段和屈服阶段重合，表明此时拉伸和压缩的材料性能一致。低碳钢压缩时不发生断裂破坏，无强度极限。铸铁拉伸和压缩时，最终都发生断裂破坏，且塑性变形小，没有屈服阶段，铸铁的拉伸和压缩的应力—应变曲线的变化趋势一致，但拉伸时的强度极限远小于压缩时的强度极限，表明铸铁材料适用于受压缩的状况，而较少用于受拉伸状态。
2、下列钢号各代表何种钢，符号中的字母和数字各有什么意义？（8分）
Q215-B.F 代表 普通碳素钢（钢种），其中Q为 屈服强度的头一个拼音字母，215为屈服强度值，B表示质量等级，F表示沸腾钢。
20A代表高级优质碳素钢，20为含碳量0.2%。
15MnVDR 代表普通低合金钢，含碳量0.15%左右，含Mn小于1.5%，含V小于1.5%，D表示低温用钢，R代表容器用钢
H80 代表 黄铜（钢种），H为黄铜牌号，80 表示平均含铜80%，含锌20%。
3、不锈钢一般采用何种方式进行焊接，这种焊接方法的特点是什么？（4分）
不锈钢一般采用氩弧焊进行焊接。
氩弧焊特点：用氩气为保护介质，是惰性气体，既不与金属起化学反应也不溶于液态金属，可避免焊接缺陷，获得高质量的焊缝。由于氩气比较稀缺，使其焊接成本较高，目前主要用来焊接易氧化的有色金属、稀有金属、高强度合金钢及一些特殊用途的高合金钢。
5、下列容器属一、二、三类容器的哪一类？（4分）（1） 直径为2000mm，设计压力为1MPa的圆筒形容器（2） 设计压力为3.6MPa的搪玻璃压力容器（3） 设计压力为0.5MPa的管壳式余热锅炉（4） p为3MPa的氰化氢容器
（1）为一类容器；（2）为三类容器；（3）为二类容器；（4）为三类容器。
6、分析安装在户外的塔体受哪些载荷的作用？说明这些载荷将引起何种变形？（5分） 答：主要受工作压力、重量载荷、风载荷、地震载荷以及偏心载荷的作用。
对各种载荷影响的考虑：
（1）工作压力引起拉伸变形；
（2）重量载荷引起的轴向拉伸和压缩变形；（3）风载荷造成的风弯矩，引起弯曲变形；
（4）垂直地震力引起的轴向拉伸和压缩变形，水平地震力形成地震弯矩，引起弯曲变形；
（5）偏心载荷造成偏心弯矩，引起弯曲变形，同时也产生压缩变形。
1.加强圈和补强圈的作用有什么不同？
加强圈用来缩短外压容器的计算长度,提高外压容器的抗失稳能力,而补强圈用来进行开孔扑强,降低开孔接管处的应力集中系数。2.标准椭圆形封头在承受内压时规定其δe≥0.15%Di,为什么？
标准椭圆形封头在承受内压时,在赤道处产生环向压缩薄膜应力,如封头的厚度过薄,封头在赤道处可能被压出褶皱,发生失稳。为避免失稳现象发生,规定其δe≥0.15%Di。
3.什么是金属材料的高温蠕变现象？
金属材料在高温时,在一定的应力下,应变随时间延续而增加,逐渐产生塑性变形的现象。
4.等面积补强法的原则是什么？
处于有效补强范围内的可起补强作用的金属截面积等于或大雨开孔所削
去的壳体承压所需的理论截面积。5.什么是“18-8”钢的晶间腐蚀？
“18-8”钢在450℃-850℃短时加热时,晶间处C与Cr发生反应,而晶粒内部的Cr来不及向晶界扩散,使晶界成为 “贫Cr区”,其含量低于钝化所需的最低含Cr量（12.5%）,从而在腐蚀介质中,晶界处被腐蚀。这种现象称为“18-8”钢的晶间腐蚀。
6.利用弯曲正应力的分布规律解释为什么等横截面积、等高的工字梁比矩形截面梁承弯更合理？
弯曲正应力沿截面高度线性分布,在中性轴上各点的正应力为零,离中性愈远处正应力愈大,在等横截面积、等高的前提下工字梁与矩形截面梁相比,中性轴附近的金属截面积小,而离中性轴较远处的金属截面积大。因此工字梁比矩形截面梁承弯更合理。
2、 名词解释
1、薄壁容器：容器的壁厚与其最大截面圆的内径之比小于0.1的容器。2、镇静钢： 镇静钢在用冶炼时用强脱氧剂 Si, Al等完全脱氧脱氧，是
脱氧完全的钢。把FeO中的氧还原出来，生成SiO2和Al2O3。钢锭膜上大下小，浇注后钢液从底部向上，向中心顺序地凝固。钢锭上部形成集中缩孔，内部紧密坚实。
3、沸腾钢：沸腾钢在冶炼时用弱脱氧剂Mn脱氧，是脱氧不完全的钢。其
锭模上小下大，浇注后钢液在锭模中发生自脱氧反应，放出大量CO 气体，造成沸腾现象。沸腾钢锭中没有缩孔，凝固收缩后气体分散为很多形状不同的气泡，布满全锭之中，因而内部结构疏松。
4、屈服点：金属材料发生屈服现象的应力，即开始出现塑性变形的应
力。它代表材料抵抗产生塑性变形的能力。
5、薄膜理论：薄膜应力是只有拉压正应力没有弯曲正应力的一种两向应力状态，也称为无力矩理论。
6、缺口敏感性：材料由于存在缺口所引起的局部应力集中导致其名义“强度”降低的程度。
7、线膨胀系数：指温度每变化1℃材料长度变化的百分率。
8、强度：是固体材料在外力作用下抵抗产生塑性变形和断裂的特性。9、压力容器：是一种能够承受压力载荷的密闭容器。（又分：固定式容器和移动式容器）
10、公称直径：指标准化以后的标准直径。四、简答题
1、管子和管板连接方式有哪些？有何优缺点？P1992、生产中采取什么措施进行温度补偿？P214
3、化工过程开发有哪些方法？
A、相似放大法 B、逐级经验放大法C、数学模拟放大法D、部分解析法4、
1什么是外压容器的临界压力？临界压力与哪些因素有关？答：导致容器失稳的最小外压力或保持容器不失稳的最大外压力，称为外压容器的临界压力、用pcr表示。临界压力与容器的几何尺寸、材料、制造质量等因素有关。
2、在外压薄壁圆筒上设置加强圈的作用是什么？答：当圆筒的壁厚确定时，设置加强圈可减小圆筒的计算长度、增大临界压力，从而提高容器承受外压力的能力；当承载要求确定时设置加强圈可减小圆筒的壁厚，从而节省材料。3、什么是第一、二曲率半径？第一曲率半径——经线上任一点的曲率半径就是旋转壳体在该点的第一曲率半径，用r1表示。R1=K O1，O1为第一曲率中心。
第二曲率半径——用过K点并与经线在K点的切线垂直的平面切割中间面，所得交线为一曲线，此曲线在K点的曲率半径称为旋转壳体在该点的第二曲率半径，用r2表示。R2=KO2，O2为第二曲率中心。4法兰联接是由一对法兰、一个垫片、数个螺栓和螺母组成5、压力容器法兰的密封面有平面型、凹凸型和榫槽型三种形式7、补强有整体补强和局部补强，常用的局部补强结构有补强圈补强、厚壁接管补强和整锻件补强8失稳分为整体和局部失稳，整体又分为侧向和轴向失稳9薄壁圆筒受内压环向应力是轴向应力两倍。问题a：筒体上开椭圆孔，如何开?应使其短轴与筒体的轴线平行，以尽量减少开孔对纵截面的削弱程度，使环向应力不致增加很多。
10，筒体纵向焊缝受力大于环向焊缝，故纵焊缝易裂，4、简述压力容器法兰和管法兰公称直径的定义。压力容器法兰的公称直径是指与法兰相配套的容器或封头的公称直径，对于用钢板卷制的圆筒公称直径就是其内径，对用无缝钢管制作的圆筒其公称直径指钢管的外径。管法兰的公称直径（为了与各类管件的叫法一致，也称为公称通径）是指与其相连接的管子的名义直径，也就是管件的公称通径。
3、管壳式换热器按其结构特点有管壳式换热器、浮头式换热器、U形管式换热器和填料函式换热器等形式2、管壳式换热器的管板和管子胀接连接的原理是什么？胀接连接是利用管子与管板材料的硬度差，使管孔中的管子在胀管器的作用下直径变大并产生塑性变形，而管板只产生弹性变形，胀管后管板在弹性恢复力的作用下与管子外表紧紧贴合在一起，达到密封和紧固连接的目的。
5法兰公称压力的确定与法兰的最大操作压力、操作温度以及法兰材料有关。因为在制定法兰尺寸系列、计算法兰厚度时，是以16MnR在200℃时的机械性能为基准制定的。所以规定以此基准所确定的法兰尺寸，在200℃时，它的最大允许操作压力就认为是具有该尺寸法兰的公称压力。高于200时它的最大允许操作压力将减小6垫片的两个参数：垫片系数，密封比压
8管式与管板的连接方式：强度焊，强度胀，胀焊并用9填料塔种类：规整填料，乱堆填料
10法兰连接是由一对法连，数个螺栓和一个垫片
11压力容器主要由承受压力的筒体、封头以及连接件、密封件、安全附件、支座等组成。
外壳包括：筒体、封头、密封装置、开孔接管、支座和安全附件，其功能是提供能承受一定温度和压力的密闭空间。低压
0.1-1.6 中压 1.6-10mpa 高压 10-100 超高压 大于一百12板式塔的类型有哪些?泡罩塔，浮阀塔，筛板塔等
13手孔直径150mm～250mm圆形人孔直径400mm～600）
14厚壁接管补强补强处于最大应力区域，能更有效地降低应力集中系数。接管补强结构简单，焊缝少，焊接质量容易
检验，补强效果较好。
15整锻件补强优点补强金属集中于开孔应力最大部位，能最有效地降低应力集中系数；可采用对接焊缝，并使焊缝及其热影响区离开最大应力点，抗疲劳性能好，疲劳寿命只降低10～15%。缺点锻件供应困难，，制造成本较高
16容器为什么要开孔？工艺、安装、检修的要求。开孔后，为什么要补强？
削弱器壁的强度，出现不连续，形成高应力集中区。17壳体开孔满足条件 1.设计压力不大与2.5Mpa 2.两相邻开孔中心的间距应不小于两孔直径之和的两倍 3。接管公称直径小于或等于89mm
18、为什么管壳式换热器在使用一段时间后要进行清洗？换热器使用一段时间后，会在换热管及壳体等过流部位积垢和形成锈蚀物，这样一方面降低了传热效率，另一方面使管子流通截面减小而流阻增大，甚至造成堵塞。
1、 填空题
1、钢板卷制的筒体和成型封头的公称直径是指它们的（ 内）径。2、无缝钢管做筒体时，其公称直径是指它们的（ 外）径。
3、受外压的长圆筒，侧向失稳时波形数n=（2）；短圆筒侧向失稳时波形数为n>（2）的整数。
4、现行标准中规定的标准手孔的公称直径有DN（150）mm和DN（250）
mm两种。
5、防腐（发生什么腐蚀？有何措施）P37~44
6、薄膜理论：P69
7、自支撑式塔设备设计时，除了考虑操作压力以外，还必须考虑（ 自重载荷 ）、（ 风载荷 ）、（ 地震载荷 ）、（ 偏心载荷 ）等载荷。
8、椭圆形封头（标准椭圆形封头怎样定义？）K=1。P100-10116Mn R 16: 0.16%含碳量，Mn:合金元素 R：容器钢
Q235-A·F F：沸腾钢 Q:钢材屈服点 Q235-A A:甲类钢20g g:锅炉钢一、填空
力学基础部分
1．在外力的作用下,杆件可产生变形的基本形式为轴向拉、压、剪切、扭转、弯曲。
2．就所受外力而言,受剪切直杆与受弯的梁二者之间的区别是受剪横向外力作用线相距很近、受弯横向外力作用线相距很远。
3．从工程意义上讲,材料的破坏可分为二类,一类是脆性断裂破坏,应采用第一或二强度理论解释其破坏原因；另一类是屈服流动破坏,应采用第三或四强度理论解释其破坏原因。化工设备常用材料及防腐
4． 碳钢和铸铁都是铁 塑性材料；而铸铁是典型的 脆性材料。和碳组成的合金,但是它们却有非常明显的性能差别,低碳钢是典型的
5． 碳钢和铸铁都是铁和碳组成的合金。一般来说,对钢材性能有害的元素是硫和磷,其有害作用主要表现在硫使钢材发生热脆,磷使钢材发生冷脆。
6． 碳钢和铸铁中的主要化学元素除铁外还有碳2.11% 时为碳钢；如果组成的合金中碳含量大于2.11% 时为铸铁。,如果组成的合金中碳含量小于
7．就钢材的含碳量而言,制造压力容器用钢与制造机器零件用钢的主要区别是制造容器用低碳钢,而制造机器零件用中碳钢。其主要原因是低
碳钢有良好的塑性与焊接性能,中碳钢可以通过调质提高其综合机械性能。薄膜理论
8． 从应力角度看,等壁厚、内径和内压均相同的球形容器比圆筒形容器具有优越性,二者经向应力相同,而周向（环向）2倍。应力不同,圆筒形容器是球形容器
9． 受气体内压的锥形壳体,壳体上的薄膜应力随距锥顶经向距离的增大而增大,锥顶处应力为零,最大应力位于锥底处。
10．标准椭圆形封头的长、短半轴之比等于2,这种封头的最大拉应力位于椭圆壳体的顶点处,最大压应力位于壳体的赤道。
11． 标准椭圆形封头最大拉应力位于椭圆壳体的顶点处,位于壳体的赤道出现经向的最大压应力,其绝对值与最大拉应力值相等。12． 边缘应力的两个基本特征是局部性,自限性。
13． 圆锥壳与圆柱壳的连接点A处圆锥壳的第一主曲率半径为 ,第二主曲率半径为 。
锥顶处B点的第一主曲率半径为 ,第二主曲率半径为 。压力容器设计
14． 我国钢制压力容器常规设计所遵循的国家标准是GB150-1998《钢制压力容器》。的名称是《钢制压力容器》GB150-1998。,标准号是16对于用钢板卷焊
15．我国钢制压力容器常规设计所遵循的国家标准的压力容器筒体,用它的内径作为其公称直径,如果压力容器筒体是用无缝钢管直接截取的,规定用钢管的外径作为其公称直径。
17．钢板卷制的容器的公称直径是其内径,钢管制作的容器的公称直径是其外径；管子的公称直径既不是管子的内径也不是管子的外径,而是与管子外径相对应的一个数值。
18．壳体加工成形后不包括腐蚀裕量的最小厚度,对于碳素钢、、低合金钢制压力容器,不小于3mm；对于高合金钢制压力容器不小于2mm。
19． 金属材料的腐蚀按破坏的形式分为均匀腐蚀与非均匀腐蚀,其中均匀腐蚀在容器设计阶段考虑腐蚀裕量即可保证容器强度。
20． 计算压力Pc,设计压力P,最大工作压力Pw与安全阀的起跳压力Pk,四者之间的关系应该是Pc≥P≥Pk≥Pw。
21．设计压力P,最大工作压力Pw,安全阀的起跳压力Pk与允许最大工作压力[P], 四者之间的关系应是[P]≥P≥Pk≥Pw。
22．压力容器的主要受压元件有压力容器筒体、封头（端盖）、人孔法兰、人孔接管、开孔补强圈、设备法兰、换热器的管板和换热管、膨胀节、M36以上的设备主螺栓、公称直径大于250mm的接管及管法兰等。（选5个）
23．进行压力容器零部件的机械设计应满足强度、刚度、稳定性、耐久性、气密性、节约材料和便于制造、运输、安装、操作及维修均应方便等要求。（选5个）
24．钢制圆筒形容器Di=2000mm,内压P=0.2Mpa,材料[σ]t=113Mpa,φ=1,则容器的最小壁厚δmin应为3mm。
25．图纸标注的容器壳体壁厚指的是名义厚度δn,可以用来承受介质压力的厚度是有效厚度δe。标准零部件选用
26．压力容器用法兰有甲型平焊、乙型平焊、长颈对焊三种结构型式。27．压力容器开孔补强结构主要有补强圈补强、厚壁管补强、整锻件补强三种。
28．中低压法兰密封面形式常用的有平面型、凹凸型、榫槽型三种。29．中压容器的压力范围是1.6MPa≤P<10Mpa。
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