2026年压力容器设计人员水平自测试题含答案

2026年压力容器设计人员水平自测试题含答案1.根据《固定式压力容器安全技术监察规程》（TSG21-2016）及2024年第1号修改单要求，下列工作压力、容积参数组合的设备中，属于规程监察范围的固定式压力容器是（）A.工作压力0.08MPa，容积200L，盛装氮气的储气罐B.工作压力0.12MPa，内直径148mm，容积25L，盛装液化石油气的储罐C.工作压力0.15MPa，容积100L，介质为饱和蒸汽的供热分气缸D.工作压力1.0MPa，容积50L，内直径140mm，盛装自来水的生活稳压罐【参考答案：C】解析：TSG21-2016明确，纳入监察范围的固定式压力容器需要同时满足：最高工作压力大于等于0.1MPa（表压），几何容积大于等于25L，且内直径（对非圆形截面指截面内边界最大几何尺寸）大于等于150mm。选项A工作压力未达到0.1MPa要求，选项B内直径未达到150mm要求，选项D内直径为140mm不符合要求，仅选项C满足所有条件，因此选C。2.根据GB/T150.1~150.4-2011《压力容器》标准规定，碳素钢和低合金钢制压力容器，设计温度不超过200℃时，其许用应力的选取规则是（）A.取室温下材料抗拉强度最小值除以安全系数nb、设计温度下屈服强度最小值除以安全系数ns中的较大值B.取室温下材料抗拉强度最小值除以安全系数nb、设计温度下屈服强度最小值除以安全系数ns中的较小值C.取设计温度下持久强度除以安全系数nD、蠕变极限除以安全系数nn中的较大值D.取室温下屈服强度最小值除以安全系数ns、设计温度下抗拉强度除以安全系数nb中的较小值【参考答案：B】解析：GB/T150规定，压力容器用钢材许用应力的计算规则为：分别取室温下材料抗拉强度最小值、设计温度下材料屈服强度最小值、设计温度下材料持久强度平均值、设计温度下材料蠕变极限平均值，除以对应安全系数后，取四个计算结果中的最小值作为许用应力。设计温度不超过200℃的碳素钢和低合金钢不会发生蠕变破坏，无需考虑持久强度和蠕变极限的影响，因此仅需取抗拉强度、屈服强度对应计算值的最小值，本题选B。3.压力容器筒体上开设椭圆形开孔，开孔位置不在焊缝交叉处，且相邻开孔间距满足规范要求，根据GB/T150规定，满足以下哪个条件时，不需要另行进行开孔补强计算（）A.开孔长轴直径120mm，筒体内径Di=1500mm，设计压力p=1.6MPaB.开孔短轴直径80mm，筒体内径Di=2000mm，设计压力p=2.0MPaC.开孔长轴直径90mm，筒体内径Di=1000mm，设计压力p=1.0MPaD.开孔短轴直径50mm，接管公称外径89mm，设计压力p=1.6MPa，接管公称壁厚满足规范最小壁厚要求【参考答案：D】解析：GB/T150明确，壳体开孔同时满足以下全部要求时，可不另行补强：设计压力≤2.5MPa；两相邻开孔中心间距不小于两孔直径之和的2倍；接管公称外径不大于89mm；接管公称壁厚不小于规范规定的最小壁厚。椭圆形开孔的最大直径为长轴直径，选项A长轴120mm大于89mm，选项B长轴必然大于短轴80mm，超过89mm限制，选项C长轴90mm大于89mm，仅选项D满足所有不另行补强的条件，因此选D。4.根据TSG21-2016及2024年修改单要求，下列压力容器中，需要按标准要求进行疲劳分析设计的是（）A.全寿命累计循环次数1000次，操作压力波动幅度0.8MPa，设计压力1.6MPa的中压反应器B.累计循环次数1.2×10^5次，承受每日三次启停压力波动的空气压缩机储气罐C.设计温度-30℃，材质为16MnDR的液氧储罐D.静载荷下连续运行，工作温度超过材料蠕变温度的高压加氢反应器【参考答案：B】解析：TSG21明确要求，对于承受反复交变载荷，预计全寿命周期内压力循环次数不少于10000次的压力容器，应当进行疲劳分析，验证疲劳寿命满足设计要求。选项A累计循环次数仅1000次，未达到10000次要求，无需做疲劳分析；选项C为低温静载储罐，无频繁交变载荷，无需做疲劳分析；选项D为静载蠕变工况，无需做疲劳分析；仅选项B循环次数超过10000次，需要做疲劳分析，因此选B。5.设计一台使用寿命20年的碳素钢固定式压力容器，介质为无杂质的饱和水蒸气，对其壳体腐蚀裕量C2的选取，合理的是（）A.C2=0mmB.C2=1mmC.C2=3mmD.C2=6mm【参考答案：B】解析：GB/T150规定，腐蚀裕量应当根据预期使用年限和介质对材料的腐蚀速率确定，对于碳素钢制压力容器，即使介质无明显腐蚀，考虑壳体外壁大气腐蚀和内壁微量腐蚀，腐蚀裕量也不得小于1mm。饱和水蒸气对碳素钢的均匀腐蚀速率约为0.05mm/年，20年使用寿命下总腐蚀量约为1mm，因此取C2=1mm即可满足设计要求，过度增加腐蚀裕量会造成材料浪费，因此本题选B。6.一台双面焊对接接头的压力容器筒体，全部焊接接头进行100%射线检测，检测结果符合GB/T150规定的Ⅱ级质量要求，其焊接接头系数φ应当选取（）A.0.85B.0.90C.0.95D.1.0【参考答案：D】解析：GB/T150规定，双面焊对接接头，100%无损检测符合质量要求时，焊接接头系数取1.0；局部无损检测时取0.85；单面焊双面成形对接接头100%无损检测时取0.9，因此本题选D。7.下列压力容器法兰密封形式中，最适用于设计压力6.4MPa、设计温度350℃的高温高压工况的是（）A.突面（RF）密封B.凹凸面（FM/M）密封C.榫槽面（T/G）密封D.环连接面（RJ）密封【参考答案：D】解析：不同密封形式适用工况不同：突面密封适用于设计压力不大于1.6MPa的低压工况；凹凸面密封适用于设计压力不大于4.0MPa的中压工况；榫槽面密封适用于密封要求高的中压工况，密封面易损坏不适合高温反复拆装工况；环连接面密封依靠金属环形垫片与密封面硬接触实现密封，可承受高温高压载荷，密封性能稳定，适用于PN≥4.0MPa的高温高压工况，因此本题选D。8.根据TSG21-2016规定，下列选项中，属于规程定义的低温压力容器的是（）A.设计温度-30℃的碳素钢固定式压力容器B.设计温度-10℃的低合金钢制压力容器C.设计温度低于材料韧脆转变温度的压力容器D.工作温度低于0℃的所有压力容器【参考答案：A】解析：TSG21明确，低温压力容器指设计温度低于-20℃的压力容器，这是规程对监察范围的界定，设计温度低于韧脆转变温度是低温低应力工况的判断条件，并非低温压力容器的定义，因此仅选项A符合定义要求，本题选A。9.标准椭圆形封头（Di/2hi=2）承受内压p作用，其设计计算厚度δ（忽略压力修正项近似计算）与相同内径、相同设计压力、相同许用应力和焊接接头系数的筒体计算厚度δ0的关系，正确的是（）A.δ=δ0/2B.δ=δ0C.δ=1.5δ0D.δ=2δ0【参考答案：B】解析：标准椭圆形封头的形状系数K=1，封头最大经向薄膜应力数值与同参数圆筒的环向薄膜应力相等，在内压较低时忽略压力修正项，封头的计算厚度近似等于圆筒的计算厚度，因此本题选B。10.设计压力1.6MPa的固定式碳素钢压力容器，按照TSG21要求，其液压试验最低压力应当取（）A.1.6MPaB.2.0MPaC.2.4MPaD.3.2MPa【参考答案：C】解析：TSG21规定，固定式压力容器液压试验压力不得低于1.5倍设计压力，因此1.6MPa×1.5=2.4MPa，本题选C。二、多项选择题1.下列压力容器壳体钢板材料中，不适合用于设计温度-40℃的低温压力容器的有（）A.Q245RB.Q345R（普通热轧态）C.Q245R(R-HIC)（低温退火处理）D.16MnDRE.旧牌号20R【参考答案：ABE】解析：普通碳素钢和低合金钢钢板Q245R、普通热轧态Q345R、旧牌号20R的最低允许使用温度为-20℃，无法满足设计温度-40℃的低温韧性要求，因此不适用；Q245R(R-HIC)经过低温退火处理后可满足-40℃韧性要求，16MnDR为低温专用钢板，本身就适用于-40℃及以下工况，因此本题选ABE。2.根据GB/T150和TSG21要求，下列哪些情况中，压力容器需要进行耐压试验确认强度性能（）A.新制造完成的压力容器出厂前B.在用压力容器停机检修更换筒体接管等受压元件后C.压力容器经过改造，提高设计压力改变使用工况后D.压力容器停用10年，经过防腐处理重新投用前E.压力容器发生塑性变形，经过修复消除缺陷后投用前【参考答案：ABCDE】解析：新制造压力容器出厂前必须进行耐压试验验证强度；更换受压元件、改造提高设计压力、长期停用后重新投用、变形修复后投用，都需要通过耐压试验验证容器整体强度和密封性能符合要求，因此所有选项都正确。3.等面积法开孔补强计算中，属于有效补强范围的补强面积包括（）A.壳体在开孔位置超出计算所需要求的多余金属面积B.接管超出腐蚀裕量和壁厚负偏差要求的多余金属面积C.接管与壳体连接焊缝的截面积D.额外增加的补强圈超出负偏差和腐蚀裕量要求的多余金属面积E.接管内壁防腐衬里的金属截面积【参考答案：ABCD】解析：有效补强面积仅包含参与承受开孔边缘应力的承压金属面积，防腐衬里不参与压力容器承压，不纳入有效补强面积计算，因此E错误，其余选项均属于有效补强面积，本题选ABCD。4.根据TSG21规定，下列选项中，属于压力容器主要受压元件的有（）A.承受内压的压力容器筒体B.椭圆形封头C.DN1000人孔连接用M42主螺栓D.公称直径100mm的进料接管E.DN450人孔的密封管法兰【参考答案：ABCE】解析：TSG21规定，压力容器主要受压元件包括筒体、封头（端盖）、公称直径≥250mm的接管和管法兰、M36及以上的主螺栓。选项D公称直径仅100mm，小于250mm，不属于主要受压元件，其余选项均符合定义要求，因此本题选ABCE。5.压力容器疲劳分析设计中，影响容器疲劳寿命的主要因素有（）A.开孔、焊缝位置的应力集中系数B.交变载荷循环的应力幅C.制造材料的S-N疲劳曲线D.容器的设计压力E.介质的腐蚀环境【参考答案：ABCE】解析：设计压力是容器设计的基准静载荷，不会直接影响交变载荷作用下的疲劳寿命；应力集中会增大局部应力幅，应力幅是决定疲劳循环次数的核心参数，材料本身的疲劳特性直接影响疲劳寿命，腐蚀环境会加速疲劳裂纹扩展，缩短疲劳寿命，因此ABCE正确，D错误。三、案例分析题案例一：某设计单位承接一台常压空气压缩站储气罐设计任务，设计参数为：内直径Di=2000mm，设计压力p=1.0MPa，设计温度t=180℃，介质为干燥压缩空气，筒体材质为Q245R，筒体采用双面焊对接接头，100%射线检测，焊接接头系数φ=1.0，钢板厚度负偏差C1=0.3mm，设计使用寿命20年。请回答以下问题：（1）已知Q245R在180℃下的许用应力[σ]t=113MPa，腐蚀裕量C2=1.0mm，若设计选取筒体名义厚度δn=12mm，计算筒体的计算厚度δ和有效厚度δe，判断该厚度是否满足设计强度要求；（2）若业主要求设计使用寿命延长到30年，腐蚀裕量调整为2mm，钢板负偏差不变，计算筒体所需的最小名义厚度；（3）该储气罐筒体上开设一个DN80的排气接管孔，开孔位置不在筒体焊接接头上，相邻开孔中心间距为3倍开孔直径之和，问是否需要另行进行开孔补强计算，说明理由。【参考答案】（1）筒体计算厚度按照内压圆筒公式计算：δ=pDi/(2[σ]tφ-p)=(1.0×2000)/(2×113×1.0-1.0)=2000/(225)≈8.89mm；有效厚度δe=δn-C1-C2=12-0.3-1.0=10.7mm；因为δe=10.7mm＞计算厚度8.89mm，因此该厚度满足设计强度要求。（2）延长寿命后，计算厚度不变，仍然为≈8.89mm，最小名义厚度δnmin=δ+C1+C2=8.89+0.3+2=11.19mm，向上取钢板标准厚度，最小名义厚度为12mm。（3）不需要另行进行开孔补强计算。理由：该容器设计压力1.0MPa≤2.5MPa，接管公称外径为89mm，不大于89mm的限制要求，相邻开孔中心间距3倍开孔直径之和，满足不小于2倍的要求，只要接管公称壁厚满足规范最小壁厚要求，就符合GB/T150规定的不另行补强的全部条件，因此不需要另行计算。案例二：某炼油厂设计一台酸性环境高压加氢反应釜，设计参数为：内直径Di=1200mm，设计压力p=10.0MPa，设计温度t=350℃，介质为氢气加硫化氢的湿酸性环境，全寿命周期预计累计启停次数加内部反应压力波动循环次数共8.2×10^4次，壳体材质为12Cr2Mo1R。请回答以下问题：（1）针对该设备的湿硫化氢酸性氢环境，设计文件中应当明确提出哪些材料技术要求？（2）根据TSG21要求，该设备筒体焊接接头应当进行哪些无损检测，检测比例需要满足什么要求？（3）判断该设备是否需要进行疲劳分析设计，说明判断依据。【参考答案】（1）针对湿硫化氢加氢酸性环境，设计需要明确的材料要求包括：第一，材料需要满足抗硫化氢应力腐蚀开裂要求，进行HIC（氢致开裂）和SSC