2025年壓力容器設(shè)計人員考核試題與答案一、選擇題（每題2分，共30分）1.以下哪種材料不適合用于制造壓力容器的受壓元件？（）A.Q345RB.16MnDRC.鑄鐵D.0Cr18Ni9答案：C。鑄鐵的韌性和可焊性較差，在壓力容器承受壓力時容易發(fā)生脆性斷裂，不適合用于制造壓力容器的受壓元件。而Q345R、16MnDR是常用的壓力容器用鋼，0Cr18Ni9是不銹鋼，常用于有耐腐蝕要求的壓力容器。2.壓力容器的設(shè)計壓力是指（）。A.在相應(yīng)設(shè)計溫度下用以確定容器殼體厚度的壓力B.容器頂部在正常操作時可能達到的最高壓力C.容器頂部在試驗時所承受的最大壓力D.容器頂部在工作過程中出現(xiàn)的壓力波動值答案：A。設(shè)計壓力是在相應(yīng)設(shè)計溫度下用以確定容器殼體厚度的壓力，它是設(shè)計容器時的一個重要參數(shù)。正常操作時可能達到的最高壓力是工作壓力；試驗時所承受的最大壓力是試驗壓力。3.對于內(nèi)壓圓筒，當(dāng)設(shè)計壓力p與圓筒內(nèi)徑Di的乘積pDi≥20MPa·m時，下列哪種封頭更合適？（）A.平板封頭B.碟形封頭C.橢圓形封頭D.錐形封頭答案：C。橢圓形封頭受力性能較好，能承受較高的壓力，當(dāng)pDi≥20MPa·m時，選用橢圓形封頭更能保證容器的安全性和可靠性。平板封頭受力狀況最差，一般用于壓力較低的場合；碟形封頭的受力性能介于平板封頭和橢圓形封頭之間；錐形封頭常用于需要改變介質(zhì)流向等特殊場合。4.以下關(guān)于焊接接頭系數(shù)φ的說法，正確的是（）。A.φ表示焊接接頭的強度與母材強度的比值B.φ的取值與焊接接頭的檢測比例無關(guān)C.對于雙面焊對接接頭且進行100%無損檢測的，φ取0.85D.φ值越大，說明焊接接頭的質(zhì)量越差答案：A。焊接接頭系數(shù)φ表示焊接接頭的強度與母材強度的比值。φ的取值與焊接接頭的檢測比例有關(guān)，對于雙面焊對接接頭且進行100%無損檢測的，φ取1.0；φ值越大，說明焊接接頭的質(zhì)量越好。5.壓力容器的設(shè)計溫度是指（）。A.容器內(nèi)部介質(zhì)的最高溫度B.容器內(nèi)部介質(zhì)的最低溫度C.容器在正常操作時，在相應(yīng)設(shè)計壓力下，殼壁或元件金屬可能達到的最高或最低溫度D.容器在試驗時的溫度答案：C。設(shè)計溫度是容器在正常操作時，在相應(yīng)設(shè)計壓力下，殼壁或元件金屬可能達到的最高或最低溫度，它考慮了容器在實際運行中的各種工況。6.下列哪種補強結(jié)構(gòu)的補強效果最好？（）A.補強圈補強B.厚壁接管補強C.整體補強D.局部補強答案：C。整體補強是將補強材料與殼體整體相連，使殼體和補強部分共同承受壓力，其補強效果最好。補強圈補強是在開孔處焊上一個補強圈，厚壁接管補強是采用加厚的接管來補強，它們的補強效果相對整體補強要差一些；局部補強是一個比較寬泛的概念。7.壓力容器的安全閥開啟壓力應(yīng)（）設(shè)計壓力。A.大于B.等于C.小于D.無要求答案：C。安全閥開啟壓力應(yīng)小于設(shè)計壓力，這樣當(dāng)容器內(nèi)壓力超過正常工作壓力達到一定值時，安全閥能及時開啟，泄放壓力，保證容器的安全。8.對于盛裝液化氣體的壓力容器，當(dāng)設(shè)計溫度低于（）時，應(yīng)考慮容器的低溫脆斷問題。A.-20℃B.0℃C.10℃D.20℃答案：A。當(dāng)設(shè)計溫度低于-20℃時，鋼材的韌性會降低，容易發(fā)生低溫脆斷，所以對于盛裝液化氣體的壓力容器，此時應(yīng)考慮容器的低溫脆斷問題。9.壓力容器的腐蝕裕量主要是考慮（）。A.制造誤差B.介質(zhì)對容器材料的腐蝕C.焊接缺陷D.壓力波動答案：B。腐蝕裕量是為了補償容器在使用過程中介質(zhì)對容器材料的腐蝕，保證容器在設(shè)計使用年限內(nèi)的安全運行。制造誤差通過制造工藝和檢驗來控制；焊接缺陷通過焊接質(zhì)量控制和無損檢測來發(fā)現(xiàn)和處理；壓力波動與腐蝕裕量無關(guān)。10.以下關(guān)于壓力容器的應(yīng)力分析設(shè)計方法，說法錯誤的是（）。A.應(yīng)力分析設(shè)計方法比常規(guī)設(shè)計方法更嚴(yán)格B.應(yīng)力分析設(shè)計方法考慮了容器的局部應(yīng)力C.應(yīng)力分析設(shè)計方法只適用于規(guī)則形狀的容器D.應(yīng)力分析設(shè)計方法可以充分發(fā)揮材料的強度潛力答案：C。應(yīng)力分析設(shè)計方法不僅適用于規(guī)則形狀的容器，對于一些形狀復(fù)雜的容器也能進行準(zhǔn)確的應(yīng)力分析和設(shè)計。它比常規(guī)設(shè)計方法更嚴(yán)格，考慮了容器的局部應(yīng)力，可以充分發(fā)揮材料的強度潛力。11.壓力容器的耐壓試驗壓力一般為設(shè)計壓力的（）倍。A.1.05-1.10B.1.15-1.25C.1.25-1.50D.1.50-2.00答案：C。耐壓試驗壓力一般為設(shè)計壓力的1.25-1.50倍，通過耐壓試驗可以檢驗容器的強度和密封性能。12.對于管殼式換熱器，當(dāng)管束和殼體的溫差較大時，應(yīng)采用（）結(jié)構(gòu)。A.固定管板式B.浮頭式C.U形管式D.套管式答案：B。浮頭式換熱器的管束一端固定，另一端可以自由浮動，能較好地適應(yīng)管束和殼體的溫差變化，避免因溫差產(chǎn)生的熱應(yīng)力對設(shè)備造成損壞。固定管板式換熱器適用于溫差較小的情況；U形管式換熱器也能適應(yīng)一定的溫差，但不如浮頭式；套管式換熱器一般用于小流量的場合。13.壓力容器的無損檢測方法中，（）主要用于檢測內(nèi)部缺陷。A.磁粉檢測B.滲透檢測C.超聲檢測D.射線檢測答案：D。射線檢測主要用于檢測壓力容器內(nèi)部的缺陷，如氣孔、夾渣、未焊透等。磁粉檢測主要用于檢測鐵磁性材料表面和近表面的缺陷；滲透檢測用于檢測非多孔性金屬材料表面開口缺陷；超聲檢測也可檢測內(nèi)部缺陷，但射線檢測對缺陷的顯示更直觀。14.以下關(guān)于壓力容器的疲勞設(shè)計，說法正確的是（）。A.只有承受交變載荷的壓力容器才需要進行疲勞設(shè)計B.疲勞設(shè)計只考慮容器的一次加載C.疲勞設(shè)計不需要考慮應(yīng)力集中的影響D.疲勞設(shè)計的壽命與容器的材料無關(guān)答案：A。只有承受交變載荷的壓力容器才需要進行疲勞設(shè)計，因為交變載荷會使容器材料產(chǎn)生疲勞裂紋，最終導(dǎo)致容器失效。疲勞設(shè)計需要考慮多次加載的情況，要考慮應(yīng)力集中的影響，而且疲勞設(shè)計的壽命與容器的材料密切相關(guān)，不同材料的疲勞性能不同。15.壓力容器的設(shè)計文件應(yīng)包括（）。A.設(shè)計計算書B.圖紙C.使用說明書D.以上都是答案：D。壓力容器的設(shè)計文件應(yīng)包括設(shè)計計算書、圖紙、使用說明書等，設(shè)計計算書用于說明容器的設(shè)計依據(jù)和計算過程；圖紙直觀地展示容器的結(jié)構(gòu)；使用說明書為用戶提供容器的使用和維護等方面的信息。二、填空題（每題2分，共20分）1.壓力容器按壓力等級可分為低壓、中壓、高壓和超高壓，其中中壓容器的設(shè)計壓力范圍是______。答案：1.6MPa≤p＜10MPa2.壓力容器的主要受壓元件包括______、封頭、接管、法蘭等。答案：筒體3.焊接接頭的基本形式有對接接頭、______、角接接頭和T形接頭。答案：搭接接頭4.壓力容器的安全附件主要有安全閥、______、壓力表、液位計等。答案：爆破片5.材料的許用應(yīng)力是指材料的______除以相應(yīng)的安全系數(shù)得到的值。答案：極限應(yīng)力6.壓力容器的開孔補強方法主要有等面積補強法和______。答案：分析法7.對于有應(yīng)力腐蝕傾向的壓力容器，應(yīng)選用______的材料。答案：耐應(yīng)力腐蝕8.壓力容器的耐壓試驗分為液壓試驗和______。答案：氣壓試驗9.管殼式換熱器的換熱管排列方式主要有正方形排列和______排列。答案：三角形10.壓力容器的設(shè)計壽命一般根據(jù)______、介質(zhì)腐蝕速率等因素確定。答案：使用工況三、判斷題（每題2分，共20分）1.壓力容器的設(shè)計必須嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范進行。（）答案：正確。相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范是保證壓力容器安全可靠運行的重要依據(jù)，設(shè)計必須嚴(yán)格遵守。2.只要壓力容器的壓力不超過設(shè)計壓力，就不會發(fā)生危險。（）答案：錯誤。除了壓力因素，溫度、介質(zhì)腐蝕、材料性能變化等因素也可能導(dǎo)致壓力容器發(fā)生危險。3.焊接接頭系數(shù)φ越大，說明焊接接頭的質(zhì)量越好。（）答案：正確。如前面選擇題所述，φ表示焊接接頭的強度與母材強度的比值，φ越大，焊接接頭質(zhì)量越好。4.壓力容器的安全閥只要能開啟，就可以保證容器的安全。（）答案：錯誤。安全閥能開啟只是保證容器安全的一個方面，還需要考慮安全閥的排量、開啟壓力的準(zhǔn)確性等因素。5.設(shè)計溫度是指容器內(nèi)部介質(zhì)的平均溫度。（）答案：錯誤。設(shè)計溫度是容器在正常操作時，在相應(yīng)設(shè)計壓力下，殼壁或元件金屬可能達到的最高或最低溫度。6.補強圈補強是一種理想的補強方式，適用于各種工況。（）答案：錯誤。補強圈補強有一定的局限性，對于一些高溫、高壓、有腐蝕介質(zhì)等工況，其補強效果可能不理想。7.壓力容器的耐壓試驗壓力越高越好。（）答案：錯誤。耐壓試驗壓力應(yīng)根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計要求合理確定，過高的試驗壓力可能會對容器造成損傷。8.管殼式換熱器的傳熱系數(shù)越大，換熱效果越好。（）答案：正確。傳熱系數(shù)反映了換熱器的傳熱能力，傳熱系數(shù)越大，單位時間內(nèi)傳遞的熱量越多，換熱效果越好。9.對于盛裝易燃易爆介質(zhì)的壓力容器，應(yīng)選用隔爆型的電氣設(shè)備。（）答案：正確。隔爆型電氣設(shè)備能防止電氣火花引發(fā)易燃易爆介質(zhì)的爆炸，保證容器的安全運行。10.壓力容器的設(shè)計文件可以在制造過程中隨時修改。（）答案：錯誤。壓力容器的設(shè)計文件是經(jīng)過嚴(yán)格計算和審核的，如需修改應(yīng)按照規(guī)定的程序進行，不能隨意在制造過程中修改。四、簡答題（每題10分，共30分）1.簡述壓力容器設(shè)計的基本原則。答：壓力容器設(shè)計應(yīng)遵循以下基本原則：（1）安全性原則：確保壓力容器在設(shè)計使用年限內(nèi)能夠安全可靠地運行，能承受設(shè)計壓力、溫度等工況，防止發(fā)生破裂、泄漏等事故。要合理選擇材料，保證材料的性能符合要求；采用合適的結(jié)構(gòu)設(shè)計，避免應(yīng)力集中；設(shè)置必要的安全附件。（2）經(jīng)濟性原則：在滿足安全要求的前提下，盡量降低成本。合理選擇材料，避免過度使用昂貴的材料；優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計，減少材料用量；考慮制造工藝的可行性和成本，使制造過程經(jīng)濟高效。（3）適用性原則：設(shè)計的壓力容器應(yīng)滿足工藝要求，如介質(zhì)的特性（腐蝕性、易燃易爆性等）、操作條件（壓力、溫度、流量等），以及安裝、使用和維護等方面的要求。（4）法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)符合性原則：嚴(yán)格遵守國家和行業(yè)相關(guān)的法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，如《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》《壓力容器》等，確保設(shè)計的合法性和規(guī)范性。2.說明壓力容器開孔補強的原因及常用的補強方法。答：原因：壓力容器開孔后，會破壞殼體的連續(xù)性，導(dǎo)致開孔邊緣產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象，使開孔部位的應(yīng)力比殼體其他部位的應(yīng)力大很多，容易在開孔處產(chǎn)生裂紋，降低容器的承載能力和安全性，因此需要進行開孔補強。常用的補強方法有：（1）等面積補強法：該方法基于在開孔附近增加一定的補強面積，使補強后的開孔部位的承載能力與未開孔時的殼體承載能力相當(dāng)。一般是在開孔處焊接補強圈或采用厚壁接管等方式來增加補強面積。（2）分析法：通過對開孔部位的應(yīng)力進行詳細(xì)的分析計算，確定所需的補強面積和補強結(jié)構(gòu)。這種方法適用于一些形狀復(fù)雜或受力情況特殊的開孔。（3）整體補強：將補強材料與殼體整體相連，如采用鍛件整體加工出開孔和補強部分，使殼體和補強部分共同承受壓力，補強效果較好，但制造工藝相對復(fù)雜，成本較高。3.分析壓力容器發(fā)生疲勞破壞的原因及預(yù)防措施。答：原因：（1）交變載荷：壓力容器在運行過程中承受壓力、溫度等參數(shù)的周期性變化，如頻繁的啟動和停止、壓力波動等，使容器材料受到交變應(yīng)力的作用。（2）應(yīng)力集中：容器的結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理，如開孔、接管、焊縫等部位存在應(yīng)力集中現(xiàn)象，在交變載荷作用下，應(yīng)力集中處的應(yīng)力水平較高，容易產(chǎn)生疲勞裂紋。（3）材料性能：材料的疲勞性