2025年管工技师实操试题及答案

2025年管工技师实操试题及答案一、管道系统测绘与放样1.题目某乙烯装置急冷区需新增一条DN350、材质20G的蒸汽凝液回收管线，设计压力1.6MPa，温度280℃，保温厚度80mm。装置区已建管廊宽度2.2m，梁底标高6.500m，下方有DN200消防水管（中心标高5.200m，保温后外径273mm）与DN150低压火炬气管（中心标高4.800m，保温后外径219mm）。请完成：(1)用全站仪测定并绘制1:50轴测草图，标注所有障碍物的三维坐标；(2)计算该管段最小热补偿量，并确定π型补偿器展开长度；(3)在草图上放出π型补偿器定位尺寸，并给出两端第一个导向支架的坐标；(4)列出放样后需复测的三项关键形位公差及允许偏差值。答案(1)草图（略，现场手绘，比例1:50，坐标系以管廊立柱①西南角为原点，X向东、Y向北、Z向上）。障碍物坐标：消防水管中心（X=11.200，Y=7.500，Z=5.200），火炬气管中心（X=11.200，Y=9.300，Z=4.800）。(2)热补偿量ΔL=α·L·ΔT=13.2×10⁻⁶×72m×(28020)=0.269m；π型补偿器展开长度Lπ=√(ΔL·E·D/σb)=√(0.269×2.0×10⁵×0.355/130)=6.48m，取6.5m。(3)π型补偿器中心坐标（X=14.800，Y=11.000，Z=6.500），两臂分别向东、西各1.625m；导向支架①（X=13.175，Y=11.000，Z=6.500），导向支架②（X=16.425，Y=11.000，Z=6.500）。(4)复测项目：①π型平面度≤2mm/m；②两导向支架中心线平行度≤1mm/m；③补偿器中心标高偏差±3mm。解析第(2)步中α取碳钢在20~280℃区间平均线膨胀系数13.2×10⁻⁶℃⁻¹；σb取20G在280℃下许用应力130MPa；E取2.0×10⁵MPa。第(3)步导向支架距补偿器臂端距离按0.5Lπ确定，可减小固定点推力。第(4)项形位公差依据GB/T20801.42020及SH/T30122019综合选取，确保补偿器工作变形对称。2.题目在已运行装置内对一条DN100不锈钢酸洗管线进行局部更换，更换段长8m，材质316L，焊接后需做20%HNO₃钝化处理。请写出测绘→拆除→预制→复位→试压五阶段中，各阶段必须使用的专用测绘工具及精度等级，并说明为何运行装置内禁用钢卷尺直接量管。答案测绘：防爆激光测距仪（±1mm，ExdⅡCT6）、304不锈钢尺带（Ⅰ级精度）；拆除：记号笔（低氯＜50ppm）、数字温度计（±0.5℃）；预制：数控切管机（切割垂直度≤0.5°）、坡口机（30°±2.5°）；复位：防爆手拉葫芦（2t，CE认证）、扭力扳手（±3%）；试压：数字压力传感器（0.25级，4~20mA输出）。禁用钢卷尺原因：运行区含酸雾，普通钢带易引入铁污染，导致316L钝化膜点蚀；钢卷尺拉伸变形大，封闭空间测量误差累积超过0.3%，无法满足短管高精度对口要求。解析防爆激光测距仪避免火花；不锈钢尺带防磁防腐蚀；低氯记号笔防止Cl⁻应力腐蚀；0.25级传感器保证水压试验压力读数误差＜4kPa，满足GB502352019泄漏量计算要求。二、管道预制与焊接工艺3.题目某高压加氢装置需预制一条φ219×28mm12Cr2Mo1管道，设计压力18MPa，运行温度420℃，焊接工艺评定编号PQR2025H2。现场提供逆变焊机、氩弧焊丝ER90SB3、手工焊条E9018B3。请完成：(1)写出完整焊接顺序及层道布置图；(2)计算根部焊道最小冷却时间t8/5，并给出冬季（5℃）环境下的预热温度修正值；(3)列出层间温度范围及硬度控制指标；(4)若RT检测发现一处条形缺陷，长14mm、自身高度2mm，按NB/T47013.22023Ⅱ级评定是否合格，并计算最大允许缺陷长度。答案(1)焊接顺序：①定位焊3点，每点长15mm，对称分布；②GTAW根焊，ϕ2.4mmER90SB3，电流90A，电压12V；③SMAW填充2层，ϕ3.2mmE9018B3，电流110A；④SMAW盖面3道，ϕ4.0mmE9018B3，电流150A；层道布置：根焊1层1道，填充2层4道，盖面1层3道，总厚28mm。(2)采用Rykalin2D传热模型，t8/5=(0.950.005T₀)(E/500)¹·⁵·(1/δ1/2R)·F，取E=18kJ/cm，δ=28mm，R=0，F=1，得t8/5=21s；冬季5℃，预热温度Tp=2250.25T₀=225+1.25=226℃，取230℃。(3)层间温度250~300℃；焊后硬度≤225HB10/3000，热影响区≤250HB。(4)壁厚28mm，Ⅱ级允许条形缺陷长Lmax=0.2T=5.6mm，实测14mm＞5.6mm，不合格；最大允许长度5.6mm。解析t8/5计算确保避免冷裂；硬度指标依据SH/T35012021表8.3；缺陷评定采用NB/T47013.22023Ⅱ级条形缺陷0.2T公式，T为焊缝厚度。4.题目现场需对φ48×5mm304H炉管进行全位置自动氩弧焊，管内充氩保护。请设计一套可拆卸的内部充气密封装置，要求：①单面焊双面成形；②氩气节约率≥50%；③可重复使用100次。绘出结构简图并给出关键尺寸及密封材料选型。答案装置由堵头、薄壁橡胶套、快速接头组成。堵头外径φ38mm，长30mm，材料316；橡胶套厚1.5mm，长度60mm，选用氟橡胶VitonA，耐温250℃；快速接头为PC601。使用时将装置塞入管内距坡口150mm处，外部氩弧焊枪启动同时，内部以6L/min流量背氩，焊接结束瞬间断气。经对比试验，传统整体充氩需25L/min，本装置仅需10L/min，节约60%；氟橡胶套经100次热循环，压缩永久变形＜15%，满足重复使用要求。解析堵头外径小于管内径10mm，留出橡胶膨胀间隙；氟橡胶耐高温老化；150mm距离可保证根部保护效果且不影响熔池流动；快速接头实现焊工单人操作。三、阀门与管件安装调试5.题目某LNG接收站低温罐根阀为DN200Class1500三偏心蝶阀，阀体材质LCB，密封面STL堆焊，运行温度162℃。安装前需做壳体强度及低温动作试验。请写出：(1)壳体水压试验压力及保压时间；(2)低温动作试验装置流程图并标注各段管路材质；(3)试验后阀座密封泄漏等级及判定方法；(4)若发现内漏超标，列出三项可能原因及对应处理措施。答案(1)水压强度试验压力Pt=1.5×PN=1.5×25.5MPa=38.25MPa，保压时间≥10min，无可见泄漏。(2)流程：液氮储罐→真空绝热软管→低温过滤器→被测蝶阀→低温回收罐→放空。管路材质：液氮储罐出口至阀前为0Cr18Ni9无缝管，阀后短管为316L，回收罐入口为304L，软管为不锈钢波纹管。(3)按API598，低温试验后阀座泄漏量≤DN×0.42mL/min（气泡法），DN200允许84mL/min；判定：将阀下游充162℃氮气至0.6MPa，保压1min，收集气泡≤84个（1mL≈1气泡）。(4)原因①阀板与阀座结冰卡阻：用干燥氮气吹扫除水；②STL堆焊层微裂纹：研磨密封面，重新堆焊；③阀杆填料收缩不均：更换低温填料Graflex，预紧螺母对角均匀压紧。解析Class1500对应PN25.5MPa；低温动作试验在162℃下开关3次，扭矩≤正常1.5倍；API598气泡法1mL≈1气泡为行业惯例；Graflex填料耐250℃，收缩率小。6.题目现场需对一台DN80Y型过滤器进行在线清洗，介质为氢气，压力6MPa，不允许停车。设计一套带双隔断排放（DBB）的旁通装置，要求：①清洗时间≤15min；②氢气排放总量＜0.5kg；③无火花作业。绘出系统图并给出关键阀门选型及操作顺序。答案系统图：主管→阀1（DBB球阀）→阀2（DBB球阀）→Y型过滤器→阀3（DBB球阀）→阀4（DBB球阀）→主管；旁通支路：阀1上游→阀5（针阀）→阀6（单向阀）→阀4下游。阀门选型：阀1~4为防火防静电球阀，阀体316L，阀杆防爆设计，ISO5211平台；阀5为316L针阀，Cv=0.8；阀6为316L弹簧式单向阀，开启压力0.05MPa。操作顺序：①确认阀5、阀6关闭；②全开旁通针阀5，建立旁通流，观察压差≤0.02MPa；③同步关闭阀1、阀4，形成双隔断；④开启阀2、阀3的排放阀，将过滤器内氢气排至火炬，排放时间3min，流量0.1kg/min，总量0.3kg；⑤拆过滤器盲盖，插入湿式清洗刷，氮气置换3次，完成清洗；⑥复位盲盖，关闭排放阀，开启阀1、阀4，关闭针阀5，恢复流程。总耗时12min，排放0.3kg＜0.5kg。解析DBB球阀提供双隔断+排放口，满足API6DDIB2要求；针阀控制旁通流量，防止压降过大；单向阀防止氢气倒流；湿式清洗刷材质为防静电尼龙，避免火花；氮气置换降低氢气浓度至＜1%LEL。四、系统试压与泄漏性试验7.题目某化工厂苯酚装置新建一条DN150316L工艺管线，设计压力4.0MPa，温度180℃，采用氦检漏做最终密封性试验。请完成：(1)计算氦检漏灵敏度要求（Pa·m³/s）并给出选取理由；(2)设计抽真空喷氦法试验流程，标注泵组选型及响应时间；(3)若本底漏率1×10⁻⁹Pa·m³/s，试验测得总漏率5×10⁻⁹Pa·m³/s，判定是否合格；(4)列出氦检漏后必须进行的两项清洁工作，防止苯酚聚合堵塞。答案(1)按GB504842020，极度危害介质泄漏率≤1×10⁻⁸Pa·m³/s；苯酚为高度危害，取1×10⁻⁸Pa·m³/s。(2)流程：①粗抽：旋片泵TRP90，抽速90m³/h，极限5Pa；②精抽：分子泵FF160，抽速600L/s，极限1×10⁻⁴Pa；③检漏仪：氦质谱仪L300，最小可检1×10⁻¹⁰Pa·m³/s；④响应时间τ=V/S=0.015m³/600L/s=0.025s，满足快速扫描。(3)总漏率5×10⁻⁹＜1×10⁻⁸，合格。(4)①用异丙醇擦拭法兰密封面，去除氦气吸附层；②通180℃热水循环30min，溶解微量苯酚，防止低温聚合。解析氦检漏灵敏度需高于允许漏率一个数量级；分子泵高抽速缩短检测周期；苯酚在150℃以下易聚合，热水清洗可溶解低聚物。8.题目一条DN600循环水碳钢管道，设计压力1.0MPa，长度2km，采用水压强度试验。现场仅有一台流量20m³/h、扬程120m的电动试压泵，水池容积30m³。请计算：(1)最短充水时间；(2)试验压力及稳压时间；(3)若稳压30min压降40kPa，计算允许压降并判定是否合格；(4)提出两项减少压降误差的现场措施。答案(1)管道容积V=π/4×0.6²×2000=565m³，水池30m³，需阶梯充水，最短充水时间=565/20=28.25h。(2)试验压力Pt=1.5×1.0=1.5MPa，稳压时间≥10min。(3)允许压降ΔP=0.05Pt=75kPa，实测40kPa＜75kPa，合格。(4)①在管道高点加装临时放气阀，彻底排尽空气，避免气体压缩导致虚假压降；②试验前保持环境温度恒定，覆盖裸管防止日晒，温度变化＜2℃。解析阶梯充水需设置中间水池或移动水罐；允许压降按GB502682008取5%Pt；气体未排尽时，气体体积分数1%即可引起压降约30kPa；温度每变化1℃，水体积变化0.02%，2km管段温升2℃可产生压降约90kPa，必须遮阳。五、机泵找正与管道应力调整9.题目某P101A离心泵（电机功率110kW，转速2950rpm）检修后，采用单表法找正。测量数据：A点（电机前脚）0.45mm，B点（电机后脚）0.62mm，C点（泵侧联轴器）0.00mm，D点（电机侧联轴器）0.38mm，表架固定在泵侧。已知电机前脚到联轴器距离200mm，电机前后脚间距800mm。请计算：(1)径向偏差、角向偏差；(2)前、后脚垫片调整量；(3)若把角向偏差控制在0.05mm/m以内，重新计算后脚调整量；(4)找正合格后，管道法兰应力仍超标，列出两项管道应力消除措施。答案(1)径向偏差δ=0.38mm；角向偏差α=(0.380)/200=0.0019rad=1.9mm/m。(2)前脚调整量ΔF=δα·L1=0.380.0019×200=0mm；后脚调整量ΔR=δ+α·(L2L1)=0.38+0.0019×600=1.52mm，需加垫1.52mm。(3)目标α≤0.05mm/m，取α=0.05mm/m，则后脚调整量ΔR=0.38+0.00005×600=0.41mm。(4)①切割部分立管，加π型弯，释放热胀推力；②采用弹簧支吊架重新分配荷载，使泵口受力≤API610标准值：Fx,Fy,Fz≤1.3kN，Mx,My,Mz≤325N·m。解析单表法公式：ΔF=δα·L1，ΔR=δ+α·(L2L1)；角向偏差单位换算1rad=1000mm/m；API610第11版表3给出泵口允许力和力矩；π型弯吸收热胀量ΔL=α·L·ΔT≈30mm，显著降低应力。10.题目一台往复式氢气压缩机出口管道振动烈度实测18mm/s，超过API618限值7mm/s。请完成：(1)计算该管道一阶气柱固有频率（两端开口，声速1370m/s，管长6m）；(2)若压缩机激发频率为24Hz，判断是否存在气柱共振；(3)提出两项改气柱频率措施并给出新频率值；(4)现场临时降低振动至7mm/s以下的一项应急方法。答案(1)一阶气柱频率f₁=a/2L=1370/(2×6)=114Hz。(2)激发频率24Hz，与114Hz不重合，但114/24=4.75，接近5倍频，存在高阶激励可能，需查频谱。(3)①加设φ600×1200mm缓冲罐，等效管长增至8m，f₁=1370/16=85.6Hz；②在管段中间加孔板，孔径比0.5，等效长度修正系数1.4，新L=6×1.4=8.4m，f₁=1370/16.8=81.5Hz。(4)临时在管卡与支撑间插入10mm丁腈橡胶垫，阻尼比由0.01增至0.05，振动衰减系数提高至5，实测振动降至6mm/s。解析气柱频率公式适用于两端开口；缓冲罐增加声学长度；孔板改变边界条件；丁腈橡胶垫提供阻尼，降低振幅约60%，满足临时运行要求。六、装置运行故障诊断与处理11.题目某硫磺回收装置克劳斯反应器顶部温度计TI205显示异常波动，范围从280℃跳变到420℃，伴随装置负荷稳定。经查热偶为K型，套管材质316L，插入深度200mm，保护管外径16mm，反应器内气体流速15m/s，含SO₂8%、H₂S2%、硫蒸气饱和。请分析：(1)给出两种可能故障原因；(2)计算保护管共振频率，判断是否存在涡激振动；(3)提出一种在线更换热偶不停车的方法；(4)若确认是硫蒸气冷凝导致短路，给出套管材质升级方案并说明理由。答案(1)①硫蒸气在保护管表面冷凝，形成导电硫膜，导致热偶短路；②高速气流引发涡激振动，保护管疲劳断裂，测量端接触反应器壁。(2)保护管一阶共振fₙ=(1.875²/2π)·√(EI/mL⁴)=1.875²/(2π)·√(2×10¹¹×π×0.008⁴/4)/(7850×π×0.008²×0.2⁴)=42Hz；斯特劳哈尔数St=0.2，涡脱频率fᵥ=St·v/D=0.2×15/0.016=187Hz，fᵥ/fₙ=4.45，在锁定区间，存在共振。(3)采用带压堵漏开孔技术：①安装DN50高压球阀与开孔机；②开孔贯穿反应器壁，带压插入新热偶套管；③退出开孔刀，关闭球阀，密封完成；④旧热偶断电隔离，信号切换至新热偶，全程30min，装置不停。(4)升级套管为Inconel625，表面喷涂Cr₃C₂NiCr涂层。Inconel625耐酸性气体腐蚀，Cr₃C₂涂层表面能低，硫蒸气不易润湿，冷凝膜电阻＞10MΩ，避免短路