压力容器设计审核人员考试题及答案

压力容器设计审核人员考试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.根据《固定式压力容器安全技术监察规程》（TSG212016），下列哪类压力容器的设计文件不需要进行鉴定评审？A.第三类压力容器B.移动式压力容器C.设计压力大于10MPa的压力容器D.设计温度低于20℃的低温压力容器答案：C（注：TSG21规定需进行设计文件鉴定评审的包括第三类、移动式、超高压、低温(196℃≤t＜20℃)、毒性程度为极度或高度危害介质的压力容器）2.用于制造压力容器受压元件的Q345R钢板，当厚度超过多少时，需进行超声检测？A.20mmB.30mmC.40mmD.50mm答案：B（GB150.22011《压力容器材料》规定，Q345R厚度＞30mm时，应逐张进行超声检测，合格等级不低于JB/T4730.3的Ⅱ级）3.内压圆筒设计中，焊接接头系数φ的取值与下列哪项无关？A.焊接接头型式（对接/角接）B.无损检测比例（100%/局部）C.无损检测方法（RT/UT）D.容器类别（Ⅰ/Ⅱ/Ⅲ类）答案：D（φ取值仅与接头型式、检测比例及方法有关，与容器类别无直接关联，见GB150.320114.2.1）4.某压力容器设计温度为350℃，介质为水蒸气（无腐蚀性），其腐蚀裕量应至少取：A.0mmB.1mmC.2mmD.3mm答案：A（TSG2120163.12.2规定，介质对材料无腐蚀或腐蚀速率≤0.05mm/a时，腐蚀裕量可取0mm；水蒸气在无杂质时通常视为无腐蚀）5.下列哪种封头型式的薄膜应力分布最均匀？A.半球形封头B.椭圆形封头（长短轴比2:1）C.蝶形封头（r=0.1D_i，R=0.9D_i）D.锥形封头（半锥角30°）答案：A（半球形封头的薄膜应力仅为相同直径、压力圆筒的1/2，是应力分布最均匀的封头型式）6.按GB150设计的容器，其设计压力p与最高工作压力p_w的关系应为：A.p≥p_wB.p≤p_wC.p=p_wD.无固定关系答案：A（GB150.120113.6.1规定，设计压力应不低于最高工作压力）7.用于介质为高度危害（HG206602017）的压力容器，其液压试验介质应优先选用：A.饮用水B.去离子水C.煤油D.氮气答案：B（TSG2120164.7.2规定，对奥氏体型不锈钢制容器，液压试验用水的氯离子含量≤25mg/L；高度危害介质容器需严格控制杂质，故优先去离子水）8.疲劳分析设计时，当量循环次数N的计算应考虑：A.压力波动幅值B.温度波动幅值C.压力循环次数与应力幅的关系D.材料的持久强度答案：C（GB/T150.42011附录C规定，当量循环次数需根据各载荷谱的应力幅和循环次数，按Miner线性累积损伤法则计算）9.管壳式换热器管板与换热管的连接方式中，哪种适用于高温、高压且介质有腐蚀性的场合？A.强度胀接B.强度焊接C.胀焊并用（先焊后胀）D.胀焊并用（先胀后焊）答案：C（先焊后胀可避免焊接热影响区的胀接损伤，适用于高温高压及腐蚀性介质，见NB/T470412014《塔式容器》相关规定）10.某容器设计压力1.6MPa，设计温度200℃，介质为压缩空气（无毒不燃），其安全泄放装置的开启压力应不大于：A.1.6MPaB.1.76MPaC.1.52MPaD.1.84MPa答案：A（TSG2120168.3.3规定，固定式压力容器的安全阀开启压力应不大于设计压力；压缩空气为非易燃无毒介质，无特殊要求）二、多项选择题（每题3分，共15分，每题至少2个正确选项，错选、漏选均不得分）1.下列属于压力容器设计文件审查内容的有：A.设计参数（压力、温度、介质）的合理性B.材料选用与介质的相容性C.焊接工艺评定报告D.强度计算书的完整性与正确性答案：ABD（C属于制造过程审查内容，设计文件审查不包括焊接工艺评定）2.GB150适用的容器范围包括：A.设计压力≤35MPa的容器B.真空度≤0.1MPa的容器C.设计温度269℃~900℃的容器D.直接受火焰加热的容器答案：ABC（GB150.120111.1规定不适用直接受火焰加热的容器）3.影响压力容器材料许用应力[σ]的因素包括：A.材料的抗拉强度R_mB.材料的屈服强度R_eL（或R_p0.2）C.材料的持久强度σ_DD.容器的使用年限答案：ABC（[σ]取R_m/n_b、R_eL/n_s、σ_D/n_d、σ_n/n_n中的最小值，与使用年限无直接关系）4.下列关于开孔补强的说法正确的有：A.所有直径＞1/2圆筒内径的开孔均需补强B.补强圈补强适用于设计压力≤4.0MPa的场合C.整体补强（厚壁管、整锻件）的补强效果优于补强圈D.接管与壳体的角焊缝尺寸不影响补强计算答案：BC（A错误，当满足等面积补强条件时小直径开孔可不补强；D错误，角焊缝尺寸会影响有效补强范围）5.压力容器设计中需考虑的载荷包括：A.内压/外压B.液体静压力C.风载荷与地震载荷D.容器自重及内装物料重量答案：ABCD（GB150.120113.11规定需考虑的载荷包括压力、重量、风、地震、温度梯度等）三、填空题（每空1分，共15分）1.压力容器设计的基本要求是满足______、______和______。（安全性、经济性、可制造性）2.按TSG21分类，介质为毒性程度中度危害的中压容器属于______类容器。（Ⅲ）3.用于焊接Q345R的焊条，其熔敷金属的抗拉强度应不低于______MPa。（510，Q345R抗拉强度470~640MPa，焊条需匹配）4.外压圆筒的设计需进行______校核，其关键参数是______和______。（稳定性；长径比；径厚比）5.换热管与管板的胀接连接中，胀接长度一般不超过______mm，且不小于______倍换热管外径。（150；2）6.低温压力容器（设计温度＜20℃）用钢需进行______试验，合格指标为______。（夏比冲击；A_kv≥27J（3个试样平均值），单个值≥22J）7.安全阀的排量系数C与______和______有关。（阀座喉径尺寸；介质性质）四、简答题（共30分）1.（6分）简述“最大允许工作压力”与“设计压力”的区别及工程意义。答案：最大允许工作压力（MAWP）是指在设计温度下，容器顶部允许的最大压力，由计算或验证得到；设计压力（p）是设计时设定的压力参数，用于确定壳体厚度等尺寸。区别：MAWP≥设计压力，考虑了厚度负偏差、腐蚀裕量等实际因素的影响。工程意义：MAWP用于确定安全泄放装置的整定压力（可高于设计压力但不超过MAWP），提高容器的安全裕度。2.（8分）分析内压容器封头与筒体连接部位产生边缘应力的原因及控制措施。答案：原因：封头与筒体的几何形状不同（如圆筒与椭圆封头），受内压时变形不协调，在连接边缘产生附加弯曲应力（边缘应力）。特点：局部性（沿壁厚和轴向衰减快）、自限性（材料塑性变形可缓解）。控制措施：①采用应力集中系数小的封头（如标准椭圆封头）；②控制连接部位的结构不连续（如避免不等厚对接未削薄）；③对高应力部位进行局部加强（如增加过渡圆弧）；④对承受交变载荷的容器进行疲劳分析。3.（8分）某压力容器设计文件中选用Q245R（厚度25mm）作为壳体材料，介质为湿硫化氢（H2S含量500ppm），请指出可能存在的问题及改进措施。答案：问题：①Q245R在湿硫化氢环境中易发生应力腐蚀开裂（SSCC），根据NACEMR0175/ISO15156，碳钢在H2S分压＞0.00035MPa时需满足抗SSCC要求；②Q245R的硫、磷含量（GB7132014规定S≤0.025%、P≤0.025%）可能不满足抗SSCC要求（通常要求S≤0.015%、P≤0.020%）；③未规定材料的硬度（抗SSCC要求HBW≤225）。改进措施：①改用抗硫钢（如Q345R（HIC））；②明确材料的硫磷含量（S≤0.015%、P≤0.020%）；③要求材料进行布氏硬度检测（HBW≤225）；④对焊接接头进行消除应力热处理（降低残余应力）。4.（8分）简述压力容器设计计算书中需包含的主要内容（至少列出8项）。答案：①设计参数（p、t、介质、腐蚀裕量C2等）；②材料性能（[σ]、E、α等）；③各受压元件（筒体、封头、接管等）的强度/稳定性计算；④开孔补强计算（等面积法或压力面积法）；⑤法兰计算（按JB/T4703或GB/T9124）；⑥支座反力计算（耳座、鞍座等）；⑦液压试验应力校核；⑧疲劳分析（若需）；⑨外压容器的稳定性校核（B法或图表法）；⑩焊接接头系数φ的取值依据。五、计算分析题（共20分）1.（10分）设计一台内压圆筒形容器，已知条件：设计压力p=1.6MPa，设计温度t=200℃，内径D_i=1600mm，介质无腐蚀性（C2=0），材料为Q345R（厚度≤36mm时[σ]^t=170MPa），焊接接头为双面焊全熔透，100%射线检测（φ=1.0），厚度负偏差C1=0.8mm。计算筒体的名义厚度δ_n。解：①计算计算厚度δ：δ=(pD_i)/(2[σ]^tφp)=(1.6×1600)/(2×170×1.01.6)=2560/338.4≈7.57mm②设计厚度δ_d=δ+C2=7.57+0=7.57mm③名义厚度δ_n=向上圆整(δ_d+C1)=向上圆整(7.57+0.8)=向上圆整(8.37)=9mm（注：GB150.320114.2.2规定，计算厚度需圆整至钢材标准规格，Q345R常用厚度为6、8、10、12mm等，8.37mm应圆整为9mm，但实际工程中可能直接取10mm，需根据钢厂供货规格调整）2.（10分）某容器需承受循环载荷：压力从0.5MPa升至3.0MPa（每小时1次），温度从50℃升至200℃（每天1次），持续使用5年。材料为16MnDR（疲劳曲线见GB/T150.4附录C图C.1），试判断是否需要进行疲劳分析（年工作时间按8000小时计）。解：①计算各载荷循环次数：压力循环次数N_p=1次/小时×8000小时/年×5年=40,000次温度循环次数N_t=1次/天×365天/年×5年=1,825次②确定主循环：压力循环次数更高，为主循环，N=40,000次③查16MnDR疲劳曲线（假设为曲线C1）：当N=4×10^4时，许用循环次数N_allow≥1×10^5（需根据具体曲线确认），但TSG2120163.9.2规定，当设计温度下的循环次数N≥10^5时需进行疲劳分析。本题N=4×10^4＜10^5，可不进行疲劳分析？（注：实际判断需注意：TSG21规定，循环次数N≥10^5次时应进行疲劳分析；若N＜10^5但存在高应力集中（如接管区），也可能需分析。本题N=4×10^4，通常可不进行疲劳分析）六、案例分析题（共20分）某压力容器制造企业提交了一台第三类压力容器的设计文件，审核时发现以下问题，请逐一分析并提出整改要求：（1）设计计算书中未提供接管与壳体连接部位的应力分析；（2）材料代用单显示将原设计的16MnDR（40℃冲击）改为Q345R，未注明温度适应性；（3）无损检测要求仅标注“按JB/T4730执行”，未明确检测比例和合格级别；（4）液压试验压力计算为1.25×设计压力，但未考虑设计温度与试验温度的修正。答案：（1）问题：第三类压力容器（尤其是存在开孔接管的容器）可能存在高应力集中，未进行局部应力分析可能导致强度不足。整改要求：补充接管与壳体连接部位的有限元分析或按JB4732进行应力分类校核，确认一次加二次应力强度不超过1.5[σ]^t。（2）问题：16MnDR为低温钢（40℃冲击），Q345R为常温钢（20℃冲击），代用后若容器设计温度低于20℃，Q345R无法满足低温冲击韧性要求。整改要求：①核查设计温度，若t≥20℃，需提供Q345R在设计温度下的冲击试验报告；②若t＜20℃，禁止代用，需恢复原设计材料或改用其他低温钢（如09MnNiDR）。（3）问题：无损检测要求不明确，无法