2026年压力容器设计人员整合梳理试题含答案

2026年压力容器设计人员整合梳理试题含答案一、单项选择题1.根据GB150.2-2011《压力容器第2部分：材料》中对冲击试验的要求，碳素钢和低合金钢制压力容器受压元件，当设计温度低于下列哪一温度时，必须提供夏比V型缺口冲击试验合格证明（）A.-10℃B.-20℃C.-30℃D.0℃2.根据TSG21-2016《固定式压力容器安全技术监察规程》，下列哪一类压力容器的设计文件不需要强制标注设计使用寿命（）A.盛装均匀腐蚀性介质的压力容器B.承受交变载荷累计循环次数超过1000次的压力容器C.使用温度高于材料蠕变温度的压力容器D.设计压力0.8MPa的低压碳素钢清水储罐3.设计一台内径Di=1600mm的圆筒形压力容器，设计压力p=1.4MPa，设计温度100℃，材料采用Q355R，100℃下许用应力[σ]t=113MPa，焊接接头系数φ=0.85，钢板负偏差C1=0.3mm，腐蚀裕量C2=2mm，计算得到的圆筒名义厚度最接近下列哪一数值（）A.10mmB.12mmC.14mmD.16mm4.GB150.3-2011《压力容器第3部分：设计》规定的等面积补强法，适用的最大开孔直径要求为：当圆筒内径Di≤1500mm时，开孔最大直径d不得大于（），同时不得大于Di/2A.500mmB.520mmC.600mmD.450mm5.对于碳素钢制压力容器，当设计寿命为20年，年均匀腐蚀速率为0.1mm/年，无衬里保护，腐蚀裕量C2至少应当取为（）A.1mmB.2mmC.3mmD.4mm6.凸形封头包括椭圆形、碟形、半球形封头，同等设计参数下，下列哪种封头需要的计算厚度最小（）A.标准椭圆形封头（长半轴/短半轴=2）B.半球形封头C.碟形封头（球面半径R=0.9Di，折边半径r=0.15Di）D.三种封头厚度一致7.根据TSG21-2016，下列哪一种压力容器不属于第三类压力容器（）A.容积30m³，设计压力2.0MPa，盛装液化石油气的储罐B.容积0.1m³，设计压力10MPa，存放惰性气体的高压储存容器C.工作温度高于标准沸点，容积25m³，盛装无毒非易燃介质的反应釜D.内径1200mm，长度15m，设计压力1.6MPa的管壳式换热器，总容积17m³8.压力容器用锻件的级别分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级，用于第三类压力容器的筒体外径不小于300mm，厚度不小于100mm的锻件，应当选用不低于哪一级别锻件（）A.Ⅰ级B.Ⅱ级C.Ⅲ级D.Ⅳ级9.应力分析法进行压力容器设计时，将应力分为一次应力、二次应力和峰值应力，其中哪一种应力是引起疲劳破坏的主要因素（）A.一次总体薄膜应力B.一次局部薄膜应力C.二次应力D.峰值应力10.对于奥氏体不锈钢制压力容器，接触含氯离子介质，设计温度高于（）时，应当考虑应力腐蚀开裂的风险，并采取相应的防护措施（）A.50℃B.60℃C.80℃D.100℃11.外压圆筒稳定计算中，圆筒的计算长度L是指（）A.圆筒两个相邻支撑线之间的最大距离，包含凸形封头的凸面深度的1/3B.圆筒两个相邻支撑线之间的净距离，不包含封头深度C.圆筒两个相邻支撑线之间的最大距离，包含凸形封头的整个深度D.圆筒总长减去两端封头的厚度12.下列哪一种法兰密封形式，不适用于高温高压工况（）A.凹凸面法兰B.榫槽面法兰C.全平面法兰D.环连接面法兰13.GB150规定，压力容器设计中，壳体最小厚度（不包含腐蚀裕量）对于碳素钢和低合金钢，内径不大于1000mm的容器，最小厚度不得小于（）A.2mmB.3mmC.4mmD.5mm14.压力容器焊接接头系数选取，对于双面焊全焊透对接接头，100%无损检测，焊接接头系数取（）A.0.85B.0.9C.0.95D.1.015.疲劳设计中，当压力容器承受的交变载荷累计循环次数大于（）时，必须按照规范要求进行疲劳分析评定（）A.100次B.500次C.1000次D.10000次二、多项选择题1.根据GB150.1-2011，下列哪些受压元件的对接焊接接头必须进行100%无损检测（）A.厚度32mm的Q245R制压力容器圆筒对接接头B.厚度28mm的Q355R制锥壳对接接头C.设计压力1.6MPa的第二类压力容器所有对接接头D.第三类压力容器的所有受压元件对接接头2.下列关于压力容器腐蚀裕量C2选取的说法，符合GB150规定的有（）A.碳素钢和低合金钢制无衬里压力容器，一般情况下C2不得小于1mmB.奥氏体不锈钢制压力容器，接触介质的年腐蚀速率小于0.05mm/年时，C2可取0mmC.有防腐衬里的受压元件，腐蚀裕量仅考虑衬里的腐蚀，基体不需要预留腐蚀裕量D.均匀腐蚀工况下，腐蚀裕量C2=年腐蚀速率×设计使用寿命3.下列关于椭圆形封头设计的说法，正确的有（）A.标准椭圆形封头（a/b=2）的最大薄膜应力出现在封头长轴端点（赤道位置）B.当椭圆形封头的长短轴比值大于2时，封头计算厚度应当按照碟形封头公式计算C.椭圆形封头直边段的作用是减小边缘应力，避免封头与圆筒连接的转角处产生焊接应力集中D.标准椭圆形封头的计算厚度公式为δ=(pDiKi)/(2[σ]tφ-p)，Ki为形状系数，标准封头Ki=14.压力容器开孔补强的方法包括下列哪几种（）A.等面积补强法B.分析法补强C.整体补强法D.极限分析法补强5.根据TSG21-2016，压力容器设计单位应当对下列哪些内容进行设计验证（）A.主要受压元件的强度计算B.结构设计合理性C.选材适用性D.安全附件选型6.外压圆筒失效的主要形式包括（）A.强度不足发生塑性断裂B.刚度不足发生弹性失稳C.超过比例极限发生塑性失稳D.交变载荷作用下发生疲劳断裂7.下列哪些情况压力容器设计应当考虑疲劳分析（）A.频繁间歇操作的压力容器B.承受水锤、风载荷、地震载荷交变作用的压力容器C.累计循环次数小于1000次，最大应力范围小于许用应力范围的压力容器D.壳体有开孔接管，应力集中系数较大的压力容器8.压力容器常用的消除焊接残余应力的方法包括（）A.整体热处理B.局部热处理C.水压试验D.喷丸处理9.下列关于材料许用应力的说法，符合GB150规定的有（）A.轧制板材的许用应力取为材料室温屈服强度除以安全系数1.5B.对于高于蠕变温度的材料，许用应力取为10万小时蠕变断裂强度除以安全系数1.0C.设计温度下的许用应力取抗拉强度、设计温度下屈服强度、10万小时持久强度、10万小时蠕变强度四个值对应的许用应力中的最小值D.安全系数对于抗拉强度统一取3.0，对于屈服强度统一取1.510.下列哪些属于压力容器设计中必须包含的设计文件内容（）A.设计说明书B.强度计算书或者应力分析报告C.设计图纸D.风险评估报告（对于所有第三类压力容器）三、案例分析题1.某设计单位承接一台50m³液化石油气储罐设计任务，设计参数如下：设计压力1.77MPa，设计温度50℃，圆筒内径Di=3200mm，圆筒段长度L=7800mm，材料为Q355R，焊接接头系数φ=1.0，钢板负偏差C1=0.3mm，腐蚀裕量C2=2mm，罐体上开设有一个DN450人孔，接管内径d=450mm，接管名义厚度δnt=14mm，接管伸出长度为150mm（壳体两侧各150mm）。请回答下列问题：（1）计算该储罐圆筒段的计算厚度δ与名义厚度δn；（2）判断该人孔开孔是否可以采用等面积补强法进行计算，说明理由；（3）写出等面积补强法中，需要补强面积A的计算公式，并说明各参数含义。2.某化工厂委托设计一台氯化反应釜，设计参数：工作压力1.1MPa，工作温度280℃，设计压力1.6MPa，设计温度300℃，容积12m³，盛装介质为湿氯气、苯、氯化苯，介质对碳素钢的年均匀腐蚀速率约为0.15mm/年，原设计方案选用Q355R钢板制造壳体，设计寿命15年。请回答下列问题：（1）原设计方案选材是否合理？说明理由；（2）若不合理，请给出合理的选材方案，并说明依据；（3）该反应釜每7天完成一次生产循环，生产过程中压力从常压升到设计压力，温度从常温升到设计温度，设计寿命15年，是否需要进行疲劳设计评定，说明理由。参考答案及解析一、单项选择题1.参考答案：B解析：根据GB150.2-2011第4.1.9条规定，设计温度低于-20℃的碳素钢和低合金钢制受压元件，应当进行夏比V型缺口冲击试验，因此本题选B。2.参考答案：D解析：根据TSG21-2016第3.1.5条规定，对于承受交变载荷、工作温度高于蠕变温度、接触腐蚀性介质的压力容器，设计文件应当标注设计使用寿命，低压清水储罐腐蚀速率极低，无交变载荷、蠕变问题，不需要强制标注，因此本题选D。3.参考答案：C解析：圆筒计算厚度公式：δ=(pDi)/(2[σ]tφ-p)，代入参数得：δ=(1.4×1600)/(2×113×0.85-1.4)=2240/(192.1-1.4)=2240/190.7≈11.75mm；计算厚度加厚度附加量C=C1+C2=0.3+2=2.3mm，得到设计厚度δd=11.75+2.3=14.05mm，向上圆整到钢板规格得到名义厚度δn=14mm，因此本题选C。4.参考答案：A解析：根据GB150.3-2011第6.1.1条规定，等面积补强法适用范围：Di≤1500mm时，d≤500mm；Di>1500mm时，d≤Di/3，且不大于1000mm，因此本题选A。5.参考答案：B解析：均匀腐蚀下C2=腐蚀速率×设计寿命=0.1×20=2mm，同时GB150规定碳素钢无衬里C2不小于1mm，因此取2mm，本题选B。6.参考答案：B解析：半球形封头的应力分布均匀，最大薄膜应力仅为同直径同压力标准椭圆形封头的1/2，因此所需计算厚度最小，本题选B。7.参考答案：B解析：根据TSG21-2016附件A分类规则，容积小于1L的高压容器才不属于第三类，0.1m³=100L，且设计压力10MPa，属于第三类压力容器，因此本题选B。8.参考答案：C解析：根据GB150.2-2011规定，第三类压力容器用公称尺寸大于等于300mm，厚度大于等于100mm的锻件，应当选用不低于Ⅲ级锻件，本题选C。9.参考答案：D解析：一次应力是平衡外载荷必须的非自限性应力，二次应力是变形协调产生的自限性应力，峰值应力是局部应力集中产生的附加应力，局部峰值应力是引起压力容器疲劳破坏的核心诱因，因此本题选D。10.参考答案：A解析：根据工程实践和行业规范要求，奥氏体不锈钢接触含氯离子介质，设计温度高于50℃时，应力腐蚀开裂的风险会显著升高，因此必须提前考虑并采取防护措施，本题选A。11.参考答案：A解析：外压圆筒计算长度的明确定义为相邻两个刚性支撑线之间的最大距离，带凸形封头的容器，凸形封头的1/3凸面深度需要计入计算长度，因此本题选A。12.参考答案：C解析：全平面法兰密封面结构简单，加工方便，但密封预紧力均匀性差，只适用于低压常压小直径工况，不适用于高温高压工况，因此本题选C。13.参考答案：B解析：GB150明确规定，碳素钢和低合金钢制压力容器，内径Di≤1000mm时，最小厚度（不含腐蚀裕量）不小于3mm；Di>1000mm时，不小于4mm，因此本题选B。14.参考答案：D解析：双面焊全焊透对接接头，100%无损检测合格的，焊接接头系数取1.0，局部无损检测的取0.85，因此本题选D。15.参考答案：C解析：GB150明确规定，压力容器交变载荷累计循环次数大于1000次时，必须按照规范要求进行疲劳分析评定，因此本题选C。二、多项选择题1.参考答案：ABD解析：GB150规定，厚度大于30mm的碳素钢、厚度大于25mm的低合金钢对接接头，所有第三类压力容器对接接头，都需要100%无损检测；第二类压力容器只有设计压力大于等于10MPa才需要全部100%检测，因此C错误，本题选ABD。2.参考答案：ABD解析：有防腐衬里的受压元件，基体仍然需要预留一定的腐蚀裕量，防止衬里破损后基体快速腐蚀失效，因此C错误，其余选项都符合GB150规定，本题选ABD。3.参考答案：BCD解析：标准椭圆形封头最大薄膜应力出现在短轴端点（封头顶部中心位置），不是赤道位置，因此A错误，其余选项表述正确，本题选BCD。4.参考答案：ABCD解析：压力容器开孔补强分为局部补强和整体补强两大类，局部补强常用等面积补强法，也可以采用应力分析法、极限分析法进行补强计算，整体补强包括整锻件补强、增厚筒体补强等形式，因此四种方法都符合要求，本题选ABCD。5.参考答案：ABCD解析：压力容器设计验证覆盖设计全流程核心内容，包含主要受压元件强度计算、结构设计合理性验证、选材适用性验证、安全附件选型合理性验证四个核心部分，因此四个选项都正确，本题选ABCD。6.参考答案：BC解析：外压圆筒的主要失效形式是失稳，分为刚度不足引发的弹性失稳，和壁厚较大、应力超过比例极限引发的塑性失稳，强度断裂是内压容器的主要失效形式，因此本题选BC。7.参考答案：ABD解析：累计循环次数小于1000次，且最大应力范围小于规范规定的许用应力范围的压力容器不需要做疲劳分析，因此C错误，其余三种工况都存在疲劳破坏风险，需要考虑疲劳设计，本题选ABD。8.参考答案：ABC解析：整体热处理、局部热处理是压力容器行业最常用的消除焊接残余应力的方法，超压水压试验也可以起到松弛残余应力、调整残余应力分布的作用；喷丸处理主要是提高表面强度、改善抗疲劳性能，不能消除整体焊接残余应力，因此本题选ABC。9.参考答案：ACD解析：对于10万小时持久强度，安全系数取1.5，蠕变极限的安全系数取1.0，B选项混淆了蠕变强度和持久强度的安全系数要求，因此错误，其余选项表述符合GB150规定，本题选ACD。10.参考答案：ABC解析：TSG21规定，只有盛装极度、高度毒性介质的第三类压力容器才需要提供风险评估报告，不是所有第三类压力容器都需要，因此D错误，本题选ABC。三、案例分析题1.参考答案：（1）圆筒计算厚度δ：按照内压圆筒厚度计算公式δ=(pDi)/(2[σ]tφ-p)，Q355R在50℃下许用应力[σ]t=113MPa，代入参数得：δ=(1.77×3200)/(2×113×1.0-1.77)=5664/(226-1.77)=5664/224.23≈25.26mm；厚度附加量C=C1+C2=0.3+2=2.3mm，设计厚度δd=25.26+2.3=27.56mm，向上圆整到常用钢板规格得到名义厚度δn=28mm。（2）该开孔可以采用等面积补强法计算，理由：GB150规定等面积补强法适用范围为Di>1500mm时，开孔直径d≤Di/3且不大于1000mm，本案例中Di=3200mm，d=450mm，Di/3≈1067mm，450mm<1000mm<1067mm，完全符合适用范围要求，因此可以采用。（3）需要补强面积A的计算公式为：A=dδ+2δδnt(1-fr)/φ，各参数含义：d为开孔计算直径，等于接管内直径加2倍腐蚀裕量；δ为壳体的计算厚度；δnt为接管有效厚度，等于接管名义厚度减去厚度附加量；f