2025年压力容器设计人员考核试题与答案

2025年压力容器设计人员考核试题与答案1单项选择（每题1分，共20分）1.1按GB/T150.1—2024，压力容器设计温度高于350℃的碳素钢壳体，其许用应力应取下列哪一项？A.常温抗拉强度安全系数3.0对应的应力B.设计温度下屈服强度安全系数1.5对应的应力C.设计温度下10万小时持久强度平均值D.设计温度下10万小时持久强度平均值×0.8答案：D1.2在ASMEⅧ2中，对于承受外压的圆柱壳，其临界长度Lcr与下列哪一参数无关？A.外径DoB.有效厚度tC.材料弹性模量ED.设计内压P答案：D1.3一台多层包扎尿素合成塔，内径Di=1400mm，设计压力P=16MPa，内筒材料为15CrMoR，层板材料为Q345R。按GB/T150.4—2024，层板间贴合间隙最大允许值为：A.0.3mmB.0.5mmC.0.8mmD.1.0mm答案：B1.4在疲劳分析中，若循环次数N=2×10^4，对应ASMEⅧ2的疲劳曲线查得许用应力幅Sa=280MPa，则实际应力幅为320MPa时，累积损伤度最接近：A.0.8B.1.0C.1.25D.1.5答案：C1.5一台带夹套的搪玻璃反应釜，夹套设计压力0.6MPa，内筒真空度0.08MPa，按HG/T20592—2022，夹套与内筒间最小设计壁厚附加量C2（腐蚀裕量）应取：A.0mmB.1mmC.2mmD.3mm答案：C1.6在EN13445中，采用直接路线（DirectRoute）进行极限分析时，载荷组合系数ψ对于压力试验工况取：A.1.0B.1.15C.1.25D.1.43答案：D1.7一台立式储罐采用Q235B，厚度t=12mm，常温冲击试验要求按GB/T150.2—2024应为：A.0℃，27JB.10℃，27JC.20℃，34JD.40℃，34J答案：A1.8在蠕变范围内，若材料持久强度指数n=6，则寿命延长一倍，允许应力下降约：A.8%B.11%C.15%D.20%答案：B1.9一台高压换热器管板采用GB/T150.3—2024的简化弹性基础模型，若管程压力Pt=10MPa，壳程压力Ps=0，则管板最大径向弯矩出现在：A.管板边缘B.布管区边缘C.管板中心D.管桥最窄处答案：B1.10在JB/T4732—2024中，对于σb≥540MPa的低合金钢，焊接接头无损检测比例RT为：A.10%B.25%C.50%D.100%答案：D1.11一台球罐支柱与球壳连接焊缝，按GB/T12337—2024，角焊缝焊脚尺寸最小值为：A.0.5t，且≥6mmB.0.7t，且≥6mmC.0.7t，且≥8mmD.1.0t，且≥10mm答案：C1.12在应力分类中，下列哪一项属于二次应力？A.内压引起的壳体薄膜应力B.温差引起的热应力C.支座反力引起的局部弯曲应力D.风载引起的总体弯曲应力答案：B1.13一台钛制反应釜，焊缝系数φ=0.85，若采用局部射线检测，则φ最大可提高到：A.0.90B.0.95C.1.00D.不允许提高答案：B1.14在GB/T150.3—2024中，椭圆形封头标准型（h=0.25Di）在内压作用下的最大应力位于：A.封头顶点B.过渡区外表面C.过渡区内表面D.直边段答案：C1.15一台高压容器采用自增强技术，若超应变度为30%，则卸压后内壁残余应力状态为：A.周向压应力B.周向拉应力C.轴向压应力D.径向拉应力答案：A1.16在疲劳评定中，若采用等效结构应力法（MasterSNCurve），则焊缝修正系数Tref取：A.1.0B.0.8C.0.5D.0.3答案：A1.17一台超高压管式反应器，设计压力P=100MPa，内径Di=25mm，若采用第四强度理论，则当量应力σeq与内压关系为：A.σeq=PB.σeq=1.15PC.σeq=2PD.σeq=2.5P答案：C1.18在GB/T150.4—2024中，气压试验压力Pt为：A.1.05PB.1.15PC.1.25PD.1.43P答案：C1.19一台低温容器用09MnNiDR，最低设计温度50℃，冲击试验温度应为：A.50℃B.60℃C.70℃D.80℃答案：B1.20在ANSYS中进行极限分析时，若采用双线性随动强化模型，切线模量Et一般取：A.0.01EB.0.03EC.0.1ED.0.3E答案：B2多项选择（每题2分，共20分；每题至少有两个正确答案，多选少选均不得分）2.1下列哪些情况需按GB/T150.1—2024进行疲劳分析？A.循环次数≥1000次B.循环次数≥400次且存在显著不连续C.设计温度≥425℃D.容器装有催化剂需定期升温再生答案：B、D2.2关于外压圆环加强圈设计，下列说法正确的是：A.加强圈惯性矩应计入壳体有效段B.加强圈可布置在壳体内侧或外侧C.加强圈与壳体连接焊缝可为间断焊D.加强圈间距越大，所需惯性矩越大答案：A、B、D2.3在蠕变工况下，下列哪些参数需计入持久强度评估？A.温度B.应力C.晶粒度D.氧化层厚度答案：A、B、C2.4按ASMEⅧ2，下列哪些缺陷需进行断裂力学评定？A.表面裂纹a=3mm，2c=15mmB.埋藏裂纹a=2mm，2c=10mm，距内表面3mmC.气孔直径4mmD.未熔合高度1mm，长度30mm答案：A、B、D2.5关于多层热套容器，下列说法正确的是：A.套合过盈量需保证贴合压力≥设计压力B.套合温度一般控制在250～400℃C.套合后需进行消除应力热处理D.内筒外表面需加工出沟槽以增加摩擦答案：A、B、C2.6在应力腐蚀开裂（SCC）风险评估中，下列哪些介质组合需特别关注？A.304不锈钢+Cl⁻+80℃B.碳钢+液氨+常温C.钛合金+干氯气+200℃D.16MnDR+H₂S+湿环境答案：A、B、D2.7关于爆破片装置，下列说法正确的是：A.可与安全阀串联使用B.爆破压力允差±5%C.疲劳型容器应选用反拱型D.爆破片排放系数Kd=0.62答案：A、B、C2.8在管壳式换热器设计中，下列哪些措施可降低管板厚度？A.采用膨胀节B.增加管桥宽度C.采用双管板D.增加壳程压力答案：A、B、C2.9按NB/T47013—2024，下列哪些焊缝需进行TOFD检测？A.壁厚t=40mm的球罐对接焊缝B.壁厚t=20mm的低温容器纵缝C.壁厚t=50mm的加氢反应器环缝D.壁厚t=16mm的钛制容器纵缝答案：A、C2.10在GB/T150.3—2024中，下列哪些封头在内压下过渡区会出现周向压应力？A.标准椭圆封头B.碟形封头（Ri=0.8Di，r=0.1Di）C.球冠封头D.折边锥形封头（半顶角30°）答案：B、D3填空题（每空2分，共20分）3.1按GB/T150.1—2024，当设计温度高于材料蠕变温度下限时，许用应力取________与________两者较小值。答案：持久强度平均值×0.8；蠕变极限1.0%×1.03.2外压圆筒临界压力Pcr（MPa）按Bresse公式为________，其中E为弹性模量，t为厚度，Do为外径，μ为泊松比。答案：Pcr=2E(t/Do)^3/(1μ^2)3.3在ASMEⅧ2中，采用3倍安全系数进行极限分析时，设计载荷组合为________倍设计压力。答案：2.43.4一台高压容器自增强后，若超应变度为25%，则卸压后内壁周向残余应力σθ,res≈________倍屈服强度。答案：0.43.5多层热套容器套合温度T（℃）与过盈量δ（mm）经验关系为T≈________×δ+20。答案：6003.6在疲劳评定中，若采用结构应力法，则等效结构应力ΔSs=________×Δσs，其中t为板厚。答案：t^(0.5)3.7钛制容器焊缝系数若采用100%RT，则φ最大取________。答案：0.953.8按GB/T150.4—2024，气压试验时，试验温度应高于材料________温度加20℃。答案：无延性转变（NDT）3.9在EN13445中，疲劳强度修正系数ffat与壁厚t关系为ffat=________，其中tref=25mm。答案：(25/t)^(0.1)3.10一台球罐支柱与球壳连接焊缝，按GB/T12337—2024，角焊缝剪切校核公式为τ=________≤0.6Sm。答案：F/(0.7hLw)4判断改错题（每题2分，共10分；先判断对错，若错则给出正确表述）4.1在GB/T150中，所有压力容器都必须进行气密性试验。答案：错；仅对介质为极度或高度危害、或设计压力≥10MPa的容器强制要求。4.2多层包扎容器层板纵缝错开角度应≥30°。答案：对。4.3外压球壳临界压力与半径平方成正比。答案：错；与半径平方成反比。4.4钛材在200℃以上可长期用于含氯离子环境。答案：错；钛在干氯气中200℃以上会发生强烈反应，禁止长期使用。4.5按ASMEⅧ2，采用弹性分析路线时，一次加二次应力强度限制为3Sm。答案：对。5简答题（封闭型，每题5分，共20分）5.1写出GB/T150.3—2024中内压圆筒壁厚计算公式，并说明各符号含义。答案：δ=PDi/(2[σ]^tφP)，其中δ为计算厚度，P为设计压力，Di为内径，[σ]^t为设计温度下许用应力，φ为焊缝系数。5.2简述多层热套容器套合过盈量设计准则。答案：过盈量需保证套合后界面贴合压力≥设计压力，同时控制套合应力不超过材料0.9倍屈服强度，且套合温度下材料仍具足够韧性。5.3说明应力分类中“峰值应力”与“二次应力”的区别。答案：峰值应力由局部结构不连续引起，不导致显著变形，仅影响疲劳寿命；二次应力由总体热膨胀或约束引起，具有自限性，可导致轻微变形。5.4列举三种降低管板厚度的结构措施。答案：1.设置膨胀节降低轴向力；2.采用双管板分流载荷；3.增加管桥宽度提高抗弯刚度。6简答题（开放型，每题10分，共20分）6.1某高压加氢反应器设计压力20MPa，设计温度450℃，内径Di=2400mm，材料12Cr2Mo1VR，内表面堆焊E309L+E308L，总厚6mm。请论述其设计阶段需重点考虑的五项技术问题，并给出对应解决思路。答案要点：1.蠕变疲劳交互：按ASMEⅧ2进行蠕变疲劳评定，采用时间温度参数法外推持久强度，设置在线监测。2.堆焊层剥离：控制堆焊层厚度≥5mm，采用双层堆焊，焊后350℃×2h后热，降低冷却速度。3.回火脆性：严格控制J系数≤150，X系数≤15ppm，采用阶梯冷却试验验证。4.氢脆：限制母材硬度≤225HB，堆焊层铁素体含量3–10FN，开工前烘炉脱氢。5.超大锻件采购：采用电渣重熔+多向锻造，保证A类、C类夹杂物≤1.5级，UT检测按NB/T47013.3—2024Ⅰ级。6.2某沿海电厂海水淡化多级闪蒸装置，壳体材料2205双相钢，设计压力0.8MPa，设计温度120℃，壳程含Cl⁻35000mg/L。运行三年后发现多处点蚀与缝隙腐蚀。请从设计、制造、运行三方面提出改进方案。答案要点：设计：提高材料PREN≥40，升级至2507超级双相钢；封头与筒体采用全熔透焊缝，减少缝隙；增加阴极保护钛阳极。制造：采用激光切割+等离子刨，加工后抛光Ra≤0.8μm；酸洗钝化后FeCl₃试验无锈斑；水压试验后强制排水并氮气吹干。运行：控制流速1.5–2.5m/s，防止沉积；定期投加低剂量次氯酸钠，控制余氯0.2–0.5ppm；停机时立即淡水冲洗，充氮封存。7计算题（共30分）7.1（10分）一台内压圆筒，Di=1000mm，P=2MPa，设计温度250℃，材料Q345R，[σ]^t=150MPa，φ=0.85，腐蚀裕量C2=2mm，钢板负偏差C1=0.3mm。求计算厚度、名义厚度、有效厚度。答案：δ=2×1000/(2×150×0.852)=7.94mm；名义厚度tn=7.94+2+0.3=10.24→向上圆整12mm；有效厚度te=1220.3=9.7mm。7.2（10分）外压圆筒Do=1500mm，L=3000mm，t=8mm，E=2×10^5MPa，μ=0.3。按GB/T150.3—2024图解法求许用外压[P]。答案：Do/t=187.5，L/Do=2，查外压图表得A=0.00035，B=45MPa，[P]=B/(Do/t)=45/187.5=0.24MPa。7.3（10分）一台椭圆封头Di=2000mm，h=0.25Di，材料许用应力[σ]=160MPa，焊缝系数φ=1，P=1MPa，求计算厚度。答案：K=1（标准椭圆），δ=KPDi/(2[σ]φ0.5P)=1×1×2000/(2×160×10.5×1)=6.27mm。8综合应用题（20分）8.1某甲醇