过程设备设计试题

第一章规程与标准1-1压力容器设计必须遵循哪些主要法规和规程？答：1．国发[1982]22号：《锅炉压力容器安全监察暂行条例》（简称《条例》）；2．劳人锅[1982]6号：《锅炉压力容器安全监察暂行条例》实施细则；3．劳部发[1995]264号：关于修改《〈锅炉压力容器安全监察暂行条例〉实施细则》压力容器部分有关条款的通知；4．质技监局锅发[1999]154号：《压力容器安全技术监察规程》（简称《容规》）；5．劳部发[1993]370号：《超高压容器安全监察规程》；6．劳部发[1998]51号：《压力容器设计单位资格管理与监督规则》；7．劳部发[1995]145号：关于压力容器设计单位实施《钢制压力容器-分析设计标准》的规定；8．劳部发[1994]262号：《液化气体汽车罐车安全监察规程》；9．化生字[1987]1174号：《液化气体铁路槽车安全管理规定》；10．质技监局锅发[1999]218号：《医用氧舱安全管理规定》。1-2压力容器设计单位的职责是什么？答：1．设计单位应对设计文件的正确性和完整性负责；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》的适用与不适用范围是什么？答：适用范围：1．设计压力不大于35MPa的钢制容器；2．设计温度范围按钢材允许的使用温度确定。不适用范围：1．直接用火焰加热的容器；2．核能装置中的容器；3．旋转或往复运动的机械设备（如泵、压缩机、涡轮机、液压缸等）中自成整体或作为部件的受压器室；4．经常搬运的容器；5．设计压力低于0.1MPa的容器；6．真空度低于0.02MPa的容器；7．内直径（对非圆形截面，指宽度、高度或对角线，如矩形为对角线、椭圆为长轴）小于150mm的容器；8．要求作废劳分析的容器；9．已有其他行业标准的容器，诸如制冷、制糖、造纸、饮料等行业中的某些专用容器和搪玻璃容器。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：适用于同时具备下列3个条件的压力容器（第2条第2款中特指的除外）：1．最高工作压力（pW）大于等于0.1MPa（不含液体静压力）；2．内直径（非圆形截面指其最大尺寸）大于等于0.15m，且容积（V）大于等于0.025m3；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。不适用于下列压力容器：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、真空下工作的压力容器（不含夹套压力容器）、各项锅炉安全技术监察规程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．正常运行最高工作压力小于0.1Mpa的压力容器（包括在进料或出料过程中需要瞬时承受压力大于等于0.1MPa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（包括压缩机、发电机、泵、柴油机的气缸或承压壳体等，不包括造纸、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、波纹板换热器、空冷式换热器、冷却排管。1-5《容规》和GB150-1998对压力容器的范围如何划定？答：除压力容器本体外还应包括：1．压力容器与外部管道或装置焊接连接的第一道环向焊缝的焊接坡口、螺纹连接的第一个螺纹接头、法兰连接的第一个法兰密封面、专用连接或管件连接的第一个密封面；2．压力容器开孔部分的承压盖及其紧固件；3．非受压元件与压力容器本体连接的焊接接头。1-6什么是爆炸极限？答：可燃气体、可燃液体的蒸气或可燃粉尘和空气混合达到一定浓度时，遇到火源就会发生爆炸。达到爆炸的空气混合物的浓度范围，称之为爆炸极限。爆炸极限通常以可燃气体、蒸气或粉尘在空气中的体积百分数来表示。其最低浓度称为爆炸下限，最高浓度称为爆炸上限。当浓度低于爆炸下限或高于爆炸上限时，都不会发生爆炸。1-7什么是燃点和闪点？答：燃点是指可燃物质加温受热，并点燃后，所放出的燃烧热，能使该物质挥发出足够量的可燃蒸气来维持燃烧的继续。此时加温该物质所需的最低温度，即为该物质的燃点，也称为着火点。物质的燃点越低，越容易燃烧。闪点是指可燃液体挥发出来的蒸气与空气形成混合物，遇火源能够发生闪燃的最低温度。闪点与燃点不同，闪点略低于燃点。1-8易燃与可燃液体是如何分类的？答：一般分为四级二类：第一级闪点28℃第二级闪点≥28℃至≤45℃第三级闪点45℃至≤120℃第四级闪点120℃第一、二级的液体称为易燃液体类；第三、四级的液体称为可燃液体类。1-9什么叫化学危险物质？答：凡是具有各种不同程度的燃烧、爆炸、毒害、腐蚀、放射性等危险特性的物质，受到摩擦、撞击、震动、接触火源、日光曝晒、遇水受潮、温度变化或遇到性能有抵触的其它物质等外界因素的影响，因而引起燃烧、爆炸、中毒、灼伤等等人身伤亡或使财产损坏的物质，都属化学危险物质。1-10何谓易燃介质？答：易燃介质是指与空气混合的爆炸下限＜10％或爆炸上限与下限之差≥20％的气体，以及闪点≤45％的液体。1-11压力容器的介质毒性程度和易燃介质如何划分？答：（一）压力容器中化学介质毒性程度和易燃介质的划分参照HG20660《压力容器中化学介质毒性危害和爆炸危险程度分类》的规定。无规定时，按下述原则确定毒性程度：1．极度危害（Ⅰ级）最高容许浓度＜0.1mg/m3；2．高度危害（Ⅱ级）最高容许浓度0.1～＜1.0mg/m3；3．中度危害（Ⅲ级）最高容许浓度1.0～＜10mg/m3；4．轻度危害（Ⅳ级）最高容许浓度≥10mg/m3。（二）压力容器中介质为混合物质时，应以介质的组分并按上述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提供介质毒性程度或是否属于易燃介质的依据，无法提供依据时，按毒性危害程度或爆炸危险程度最高的介质确定。1-12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、超高压四个压力等级，具体划分如下：1．低压（代号L）0.1MPa≤p＜1.6MPa2．中压（代号M）1.6MPa≤p＜10MPa3．高压（代号H）10MPa≤p＜100MPa4．超高压（代号U）p≥100MPa1-13压力容器的品种主要划分为哪几种？答：按压力容器在生产工艺过程中的作用原理，分为反应压力容器、换热压力容器、分离压力容器、储存压力容器。具体划分如下：（一）反应压力容器（代号R）：主要是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、硫化罐、分解塔、聚合釜、高压釜、超高压釜、合成塔、变换炉、蒸煮锅、蒸球、蒸压釜、煤气发生炉等；（二）换热压力容器（代号E）：主要是用于完成介质的热量交换的压力容器，如管壳式余热锅炉、热交换器、冷却器、冷凝器、蒸发器、加热器、消毒锅、染色器、烘缸、蒸炒锅、预热锅、溶剂预热器、蒸锅、蒸脱机、电热蒸汽发生器、煤气发生炉水夹套等；（三）分离压力容器（代号S）：主要是用于完成介质的流体压力平衡缓冲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、铜洗塔、干燥塔、汽提塔、分汽缸、除氧器等；（四）储存压力容器（代号C，其中球罐代号B）：主要是用于储存、盛装气体、液体、液化气体等介质的压力容器，如各种型式的储罐。1-14《容规》对容积是怎样定义的？对于管壳式换热器壳程和管程、夹套容器中夹套内的容积如何计算？答：容积是指压力容器的几何容积，即由设计图样标注的尺寸计算（不考虑制造公差）并圆整，且不扣除内件体积的容积。对于管壳式换热器，壳程容积为不扣除壳程内换热管等内件体积的壳程几何容积，管程容积为管箱几何容积与换热管内容积之和。对于夹套容器，夹套内的容积为扣除内容器所占体积的夹套几何容积。1-15《容规》将压力容器分为三类的目的是什么？其划分的原则是什么？答：为有利用于安全技术监督和管理，将《容规》适用范围内的压力容器划分为三类，划分的原则为：1．下列情况之一的，为第三类压力容器：（1）高压容器；（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（仅限易燃或毒性程度为中度危害介质，且pV乘积大于等于10MPa·m3）；（4）中压反应容器（仅限易燃或毒性程度为中度危害介质，且pV乘积大于等于0.5MPa·m3）；（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·m3）；（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规定值下限大于等于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）等；（10）球形储罐（容积大于等于50m3）；（11）低温液体储存容器（容积大于5m3）。2．下列情况之一的，为第二类压力容器（本条第1款规定的除外）：（1）中压容器；（2）低压容器（仅限毒性程度为极度和高度危害介质）；（3）低压反应容器和低压储存容器（仅限易燃介质或毒性程度为中度危害介质）；（4）低压管壳式余热锅炉；（5）低压搪玻璃压力容器。3．低压容器为第一类压力容器（本条第1款、第2款规定的除外）。1-16多腔压力容器的类别如何划分？答：多腔压力容器（如换热器的管程和壳程、余热锅炉的汽包和换热室、夹套容器等）按类别高的压力腔的类别作为该多腔容器的类别，但应按每个压力腔各自的类别分别提出设计、制造技术要求。对各腔进行类别划定时，应根据各自腔内的设计压力、介质特性、几何容积、材料及各腔的品种分别确定各自的类别，不能将两个及其以上腔体的参数组合起来划分类别。如：有一带夹套的容器，容器内工作压力小于0.1MPa，介质毒性程度为高度危害；夹套内为120℃的低压饱和蒸汽，该容器应划为第一类压力容器，而不是划为第二类或第三类压力容器。1-17《容规》与《条例》及标准有何关系？答：国务院发布的《锅炉压力容器安全监察暂行条例》（以下简称《条例》），属行政法规，是我国锅炉、压力容器安全监察工作的基本法规，是锅炉、压力容器安全监察工作的依据和准则。依据《条例》制订的《压力容器安全技术监察规程》（以下简称《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最基本的要求。国家标准、行业标准属民事诉讼范畴，是设计、制造压力容器产品的依据。《容规》是压力容器安全技术监督和管理的依据。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，二者不协调时，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2-1如何选择压力容器用钢？答：选择压力容器用钢应考虑容器的使用条件（如设计温度、设计压力、介质特性和操作特点等）、材料的焊接性能、容器的制造工艺以及经济合理性。一般情况下，按下述原则进行选材：（1）所需钢板厚度小于8mm时，在碳素钢与低合金高强度钢之间，应尽量采用碳素钢钢板（多层容器用材除外）；（2）在刚度或结构设计为主的场合，应尽量选用普通碳素钢。在强度设计为主的场合，应根据压力、温度、介质等使用限制，依次选用Q235-A、Q235-B、Q235-C、20R、16MnR等钢板；（3）所需不锈钢厚大于12mm时，应尽量采用衬里、复合、堆焊等结构形式；（4）不锈钢应尽量不用作设计温度小于等于500℃的耐热用钢；（5）珠光体耐热钢应尽量不用作设计温度小于等于350℃的耐热用钢。在必须使用珠光体耐热钢作耐热或抗氢用途时，应尽量减少、合并钢材的品种、规格；（6）碳素钢用于介质腐蚀性不强的常压、低压容器，壁厚不大的中压容器，锻件、承压钢管、非受压元件以及其它由刚性或结构因素决定壁厚的场合；（7）低合金高强度钢用于介质腐蚀性不强、壁厚较大（