压力管道类试题及答案

压力管道类试题及答案1.单项选择题（每题1分，共20分）1.1按《压力管道安全技术监察规程》分类，设计压力0.4MPa、设计温度320℃、输送蒸汽的DN350管道属于A.GC1  B.GC2  C.GC3  D.GD1答案：B1.2在GB/T20801.3—2020中，碳钢管道环向焊缝射线检测比例不低于A.5%  B.10%  C.20%  D.100%答案：B1.3下列哪项不是导致应力腐蚀开裂的必要三要素A.拉应力  B.敏感材料  C.特定腐蚀介质  D.高温答案：D1.4某GC1管道水压试验压力为1.5倍设计压力，若设计压力8MPa，则最低试验压力为A.10MPa  B.11MPa  C.12MPa  D.12.8MPa答案：C1.5按ASMEB31.3，碳钢在蠕变温度以上长期运行时，许用应力取值依据A.室温抗拉强度  B.室温屈服强度  C.105h断裂应力平均值  D.105h蠕变1%平均应力答案：C1.6对于埋地钢质燃气管道，强制电流阴极保护电位（CSE参比）一般控制在A.−0.65V  B.−0.85V  C.−1.20V  D.−1.50V答案：B1.7在GB/T9711PSL2中，钢管化学成分要求C≤0.16%、P≤0.020%、S≤0.010%的钢级是A.L245  B.L290  C.L360M  D.L415M答案：D1.8某管道外径219mm，壁厚8mm，椭圆度测量最大外径222mm、最小外径216mm，则椭圆度为A.1.8%  B.2.7%  C.3.0%  D.4.5%答案：B1.9关于膨胀节，下列说法正确的是A.可完全替代固定支架  B.内压推力由自身吸收  C.波纹管疲劳寿命与位移幅值无关  D.安装时无需预拉伸答案：B1.10在GB/T30582—2014中，对含H₂S介质的碳钢管道，硬度控制要求≤A.200HBW  B.22HRC  C.235HV10  D.250HBW答案：B1.11某管道系统采用L360M钢管，设计系数F=0.5，则按ASMEB31.8计算的最大允许操作压力公式为A.P=2StF/D  B.P=2St/(DF)  C.P=StF/D  D.P=St/(DF)答案：A1.12关于蠕变，下列说法错误的是A.与温度、应力、时间均相关  B.可用Larson-Miller参数外推  C.低碳钢在400℃以下不考虑  D.断裂前无明显塑性变形答案：D1.13在GB/T50235—2019中，管道系统泄漏性试验压力为A.设计压力  B.1.1倍设计压力  C.1.5倍设计压力  D.最大工作压力答案：A1.14某DN100、Sch40（壁厚6.02mm）20号钢管道，内压3MPa，环向应力计算值为A.24.9MPa  B.49.8MPa  C.99.6MPa  D.124MPa答案：B1.15关于无损检测，下列哪种方法对表面开口裂纹最敏感A.RT  B.UT  C.MT  D.ET答案：C1.16在GB/T20801.2中，碳钢使用温度下限−20℃时应进行的试验是A.拉伸  B.冲击  C.硬度  D.弯曲答案：B1.17某管道支架间距12m，钢管单位质量28.5kg/m，介质密度850kg/m³，DN200内径0.207m，则均布荷载q约为A.0.8kN/m  B.1.2kN/m  C.1.6kN/m  D.2.0kN/m答案：C1.18关于应力分类，下列属于二次应力的是A.内压环向应力  B.持续外载轴向应力  C.热胀弯曲应力  D.点荷载峰值应力答案：C1.19在NACESP0169中，直流干扰判定指标，管道对地电位正向偏移≥A.10mV  B.20mV  C.50mV  D.100mV答案：B1.20某管道设计寿命20年，腐蚀速率0.1mm/a，壁厚裕量取A.1mm  B.2mm  C.3mm  D.4mm答案：B2.多项选择题（每题2分，共20分；每题至少2个正确答案，多选少选均不得分）2.1下列属于GC1管道的是A.设计压力10MPa、−40℃液氨  B.设计压力4MPa、380℃蒸汽  C.设计压力0.5MPa、−30℃丙烯  D.设计压力6MPa、50℃氢气答案：ABD2.2关于ASMEB31.3的柔性系数k和应力增强系数i，下列说法正确的是A.弯头k>1  B.三通i>1  C.焊接支管台i=1.0  D.斜接弯头k随θ增大而增大答案：ABD2.3埋地管道外防腐层性能要求包括A.绝缘电阻≥10⁴Ω·m²  B.剥离强度≥100N/cm  C.耐阴极剥离≤10mm  D.吸水率≤0.2%答案：ABCD2.4下列哪些试验属于破坏性试验A.拉伸  B.冲击  C.硬度  D.爆破答案：ABD2.5关于膨胀节柱失稳，下列措施有效的是A.增加壁厚  B.增设外加强环  C.降低内压  D.减小波高答案：BCD2.6在GB/T20801.5中，下列焊接缺陷评为Ⅲ级不合格的是A.气孔最大尺寸3mm  B.未熔合长度8mm  C.咬边深度1mm  D.夹渣总长30mm答案：BD2.7关于应力腐蚀，下列介质-材料组合易发生的是A.氯离子-304不锈钢  B.硫化氢-低合金钢  C.苛性钠-碳钢  D.氨-铜合金答案：ABCD2.8管道柔性分析中，下列因素会增大热胀应力的是A.增加固定支架  B.减少弯头数量  C.提高管径  D.提高温度答案：BCD2.9关于阴极保护，下列说法正确的是A.极化电位越负保护效果越好  B.过负可导致析氢  C.牺牲阳极适用于低电阻率土壤  D.外加电流系统需整流器答案：BCD2.10在GB/T50251—2019中，输气管道强度试验介质可采用A.水  B.空气  C.天然气  D.氮气答案：ABD3.填空题（每空1分，共20分）3.1按GB/T20801.1，压力管道定义为最高工作压力≥________MPa或公称直径≥________mm且最高工作压力≥________MPa的管道。答案：0.1，50，0.13.2ASMEB31.3中，碳钢在温度高于________℃时，许用应力由蠕变断裂强度控制。答案：3703.3管道环向应力公式σ_h=________。答案：\frac{pD}{2t}3.4在射线检测中，像质计应放在________侧，当双壁单影时放在________侧。答案：源，胶片3.5埋地管道交流干扰判定指标，管道对地交流电压有效值≥________V需采取措施。答案：153.6某管道设计压力6.4MPa，水压试验压力为________MPa。答案：9.63.7碳钢管道最低冲击试验温度−30℃，应选用________型冲击试样。答案：KV23.8膨胀节疲劳寿命N与位移δ的关系近似为N∝δ^{________}。答案：−3.53.9在GB/T9711中，钢管焊缝余高≤________mm。答案：3.03.10输油管道站场间距主要由________和________确定。答案：水力计算，热力计算3.11管道自然补偿臂长L与线胀量ΔL的关系近似L∝ΔL^{________}。答案：0.53.12阴极保护电源效率一般要求≥________%。答案：703.13某钢管外径508mm，壁厚12.7mm，椭圆度2%，则最大外径________mm。答案：518.23.14在GB/T50235中，管道吹扫流速≥________m/s。答案：203.15管道抗震设计时，地震作用分项系数取________。答案：1.33.16按NACEMR0175，硬度试验采用________标尺。答案：HRC3.17管道保温经济厚度计算时，导热系数单位换算1kcal/(m·h·℃)=________W/(m·K)。答案：1.1633.18某管道输送天然气，压缩因子Z=0.92，则标准状态下体积流量与实际流量换算系数为________。答案：0.923.19在ASMEB31.4中，输油管道设计系数F取值≤________。答案：0.723.20管道风险评价常用方法有________法和________法。答案：专家评分，定量4.简答题（每题6分，共30分）4.1简述GC1、GC2、GC3分类原则并各举一例。答案：按GB/T20801.1，依据介质毒性、火灾危险性、设计压力温度组合划分。GC1：极度危害介质或P≥10MPa或P≥4MPa且T≥400℃，如液氯管道DN50、10MPa；GC2：GC1、GC3以外，如蒸汽管道DN300、2MPa、250℃；GC3：无毒、非可燃、P≤1MPa、−20℃~185℃，如压缩空气DN100、0.8MPa、常温。4.2写出ASMEB31.3热胀应力范围校核公式并解释符号。答案：S_E=\frac{iM_C}{Z}≤S_A，其中S_E为热胀应力范围，i为应力增强系数，M_C为热胀产生的合成弯矩，Z为截面模量，S_A为许用应力范围，S_A=f(1.25S_c+0.25S_h)，f为循环系数，S_c、S_h为冷、热态许用应力。4.3说明埋地管道外防腐层与阴极保护的协同作用。答案：防腐层为主屏障，将保护电流需求降至1%~5%；阴极保护弥补防腐层缺陷，提供均匀极化；二者联合使保护电流密度<1mA/m²，延长寿命至30~50年；防腐层耐阴极剥离性能保证保护电位下不破坏。4.4列举五种常见焊接缺陷并给出射线检测影像特征。答案：气孔：黑色圆形，边缘清晰；夹渣：不规则黑色条状；未熔合：直线状黑色影像，一侧平直；未焊透：位于焊缝根部，连续或断续直线；裂纹：细微锯齿状黑色影像，端部尖细。4.5简述管道柔性设计的主要措施。答案：增加弯头、π型、Ω型补偿弯；增设波纹管膨胀节；合理布置固定与导向支架；利用分支管自然补偿；优化管径壁厚降低刚度；冷热紧减少初始应力；采用球铰、滑动支架释放位移。5.计算与分析题（共60分）5.1内压壁厚计算（10分）某GC1管道，设计压力p=8.5MPa，设计温度380℃，材料15CrMoG，外径D_o=219mm，许用应力S=92MPa（380℃），焊接接头系数E=1.0，腐蚀裕量c=1.5mm，负偏差m=0。按GB/T20801.3计算最小壁厚t_m。答案：t_m=\frac{pD_o}{2SE+2p}+c=\frac{8.5×219}{2×92×1+2×8.5}+1.5=9.3+1.5=10.8mm，取11mm。5.2热胀推力计算（10分）水平L形自然补偿，两臂长L₁=12m、L₂=8m，碳钢DN150，线胀系数α=12×10^{−6}℃^{−1}，温升ΔT=200℃，弹性模量E=2×10^{11}Pa，惯性矩I=1.76×10^{−5}m^{4}。求固定点A、B的推力与力矩。答案：ΔL₁=αΔTL₁=0.0288m，ΔL₂=0.0192m；按卡氏定理，推力H_A=H_B=\frac{3EIΔL₁}{L₁^{3}+L₂^{3}}=3×2×10^{11}×1.76×10^{−5}×0.0288/(12^{3}+8^{3})=1.02kN；力矩M_A=H_AL₂=8.16kN·m，M_B=H_AL₁=12.24kN·m。5.3膨胀节补偿量校核（10分）单式轴向波纹管膨胀节，DN400，波数n=4，单波轴向刚度k=3.2kN/mm，设计位移x=40mm，内压p=1.6MPa，有效面积A_e=0.18m²。求：(1)弹性反力F_s；(2)内压推力F_p；(3)主固定支架总推力F_t。答案：(1)F_s=nkx=4×3.2×40=512kN；(2)F_p=pA_e=1.6×0.18=0.288MN=288kN；(3)F_t=F_s+F_p=800kN。5.4水击压力计算（10分）输水管道，DN500，壁厚10mm，流速v=2.5m/s，水的体积弹性模量K=2.2×10^{9}Pa，钢弹性模量E=2×10^{11}Pa，阀门关闭时间t_c=0.8s，波速a=\frac{\sqrt{K/\rho}}{\sqrt{1+\frac{KD}{Et}}}，ρ=1000kg/m³。求最大水击压力ΔP。答案：a=\frac{\sqrt{2.2×10^{9}/1000}}{\sqrt{1+\frac{2.2×10^{9}×0.5}{2×10^{11}×0.01}}}=1176m/s；周期T=2L/a=2×2000/1176=3.4s；t_c<T，直接水击，ΔP=ρav=1000×1176×2.5=2.94MPa。5.5阴极保护电流计算（10分）埋地钢质燃气管道，外径508mm，长8km，防腐层电阻R_c=10^{5}Ω·m²，破损率2%，裸钢极化电流密度i=10mA/m²。求总保护电流I。答案：表面积A=πDL=π×0.508×8000=12750m²