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2025年化工工程师工业炉炉管与炉壳强度及热应力计算专题试卷及解析1

2025年化工工程师工业炉炉管与炉壳强度及热应力计算专

题试卷及解析

2025年化工工程师工业炉炉管与炉壳强度及热应力计算专题试卷及解析

第一部分：单项选择题（共10题，每题2分）

1、工业炉炉管在高温环境下长期运行时，其主要失效形式是什么？

A、化学腐蚀

B、蠕变断裂

C、疲劳损伤

D、磨损破坏

【答案】B

【解析】正确答案是B。工业炉炉管在高温环境下长期运行时，由于高温和应力的共同

作用，材料会发生蠕变现象，最终导致蠕变断裂。化学腐蚀虽然也是高温下的常见问题，

但不是主要失效形式；疲劳损伤通常发生在循环载荷条件下；磨损破坏主要发生在有相

对运动的部件上。知识点：高温材料力学性能。易错点：容易将高温下的多种失效形式

混淆，忽视蠕变这一主要失效机制。

2、炉壳设计中，为减小热应力，通常采取的措施是？

A、增加炉壳厚度

B、设置膨胀节

C、提高材料强度

D、减小炉壳直径

【答案】B

【解析】正确答案是B。设置膨胀节可以有效吸收热膨胀变形，减小热应力。增加炉壳

厚度反而会增大热应力；提高材料强度不能从根本上解决热应力问题；减小炉壳直径对

热应力影响有限。知识点：热应力控制方法。易错点：容易误认为增加厚度或提高强度

是解决热应力问题的直接方法。

3、炉管材料选择时，首要考虑的因素是？

A、成本因素

B、加工性能

C、高温强度

D、焊接性能

【答案】C

【解析】正确答案是C。炉管在高温下工作，必须保证足够的高温强度才能安全运行。成

本因素虽然重要，但不能以牺牲安全性为代价；加工性能和焊接性能是次要考虑因素。

知识点：材料选择原则。易错点：在实际工程中容易过分关注经济性而忽视安全性能要

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求。

4、炉管热应力计算中，温度梯度对热应力的影响是？

A、温度梯度越大，热应力越小

B、温度梯度与热应力无关

C、温度梯度越大，热应力越大

D、温度梯度只影响热变形，不影响热应力

【答案】C

【解析】正确答案是C。温度梯度是产生热应力的根本原因，温度梯度越大，热应力越

大。这是热力学基本原理。知识点：热应力产生机理。易错点：容易混淆热变形和热应

力的概念，忽视温度梯度的关键作用。

5、工业炉炉壳的支承设计应考虑的主要问题是？

A、美观性

B、热膨胀补偿

C、安装方便性

D、制造工艺性

【答案】B

【解析】正确答案是B。炉壳支承设计必须考虑热膨胀补偿，否则会产生巨大的热应力

导致结构破坏。美观性、安装方便性和制造工艺性虽然重要，但不是首要考虑因素。知

识点：支承结构设计原则。易错点：容易忽视热膨胀对支承结构的重要影响。

6、炉管与炉壳之间的连接方式，最常用的是？

A、刚性连接

B、柔性连接

C、焊接连接

D、螺栓连接

【答案】B

【解析】正确答案是B。柔性连接可以有效吸收热膨胀差，减小热应力。刚性连接会产

生过大热应力；焊接连接和螺栓连接都属于刚性连接范畴。知识点：连接方式选择。易

错点：容易习惯性地选择焊接或螺栓连接而忽视热膨胀问题。

7、炉管强度校核时，必须考虑的载荷组合是？

A、仅考虑内压载荷

B、仅考虑温度载荷

C、内压和温度载荷的组合

D、内压、温度和外部机械载荷的组合

【答案】D

【解析】正确答案是D。实际工况下炉管承受多种载荷的共同作用，必须综合考虑内压、

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温度和外部机械载荷。仅考虑单一载荷会低估实际应力水平。知识点：载荷组合原则。

易错点：容易遗漏某些载荷因素，特别是外部机械载荷。

8、炉壳保温层设计的主要目的是？

A、美化外观

B、降低表面温度

C、增加结构强度

D、便于安装维护

【答案】B

【解析】正确答案是B。保温层的主要功能是降低表面温度，减少热损失和保护人员安

全。美化外观、增加结构强度和便于安装维护都是次要功能。知识点：保温层功能。易

错点：容易混淆保温层的主要功能和次要功能。

9、炉管材料的高温性能测试中，最重要的指标是？

A、室温抗拉强度

B、高温持久强度

C、冲击韧性

D、硬度

【答案】B

【解析】正确答案