壓力管道設(shè)計(jì)審批人員考核試題及答案1一、選擇題（每題2分，共30分）1.以下哪種管道不屬于壓力管道范疇（）A.燃?xì)夤艿繠.給排水管道C.蒸汽管道D.氧氣管道答案：B。壓力管道是指利用一定的壓力，用于輸送氣體或者液體的管狀設(shè)備。給排水管道一般工作壓力較低，不屬于壓力管道的嚴(yán)格定義范疇，而燃?xì)?、蒸汽、氧氣管道通常有一定壓力要求，屬于壓力管道?.在壓力管道設(shè)計(jì)中，管道的公稱壓力是指（）A.管道的實(shí)際工作壓力B.管道在基準(zhǔn)溫度下的耐壓強(qiáng)度C.管道所能承受的最大壓力D.管道在設(shè)計(jì)溫度下的工作壓力答案：B。公稱壓力是為了設(shè)計(jì)、制造和使用方便，而人為規(guī)定的一種名義壓力，它是管道在基準(zhǔn)溫度下的耐壓強(qiáng)度。實(shí)際工作壓力會因工況不同而變化，最大壓力是極限情況，設(shè)計(jì)溫度下的工作壓力與公稱壓力概念不同。3.對于易燃易爆介質(zhì)的壓力管道，應(yīng)選用（）墊片。A.橡膠墊片B.石棉橡膠墊片C.金屬纏繞墊片D.聚四氟乙烯墊片答案：C。金屬纏繞墊片具有良好的密封性能、耐高溫、耐高壓和耐化學(xué)腐蝕等特點(diǎn)，適用于易燃易爆介質(zhì)的壓力管道。橡膠墊片不耐高溫和高壓，石棉橡膠墊片有一定局限性且可能存在健康風(fēng)險(xiǎn)，聚四氟乙烯墊片在一些高溫高壓及易燃易爆工況下性能不如金屬纏繞墊片。4.壓力管道的設(shè)計(jì)溫度是指（）A.管道內(nèi)介質(zhì)的最高溫度B.管道內(nèi)介質(zhì)的最低溫度C.管道在正常操作過程中，在相應(yīng)設(shè)計(jì)壓力下，管道可能達(dá)到的最高或最低溫度D.環(huán)境的最高溫度答案：C。設(shè)計(jì)溫度要考慮管道在正常操作過程中，結(jié)合相應(yīng)設(shè)計(jì)壓力，可能出現(xiàn)的最高或最低溫度情況，不僅僅是介質(zhì)的最高或最低溫度，也不是環(huán)境最高溫度。5.壓力管道的強(qiáng)度計(jì)算主要是為了（）A.確定管道的壁厚B.確定管道的管徑C.確定管道的材質(zhì)D.確定管道的連接方式答案：A。強(qiáng)度計(jì)算主要目的是根據(jù)管道所承受的壓力等載荷，確定滿足強(qiáng)度要求的管道壁厚。管徑主要根據(jù)流量等因素確定，材質(zhì)根據(jù)介質(zhì)、工況等選擇，連接方式與多種因素有關(guān)但不是強(qiáng)度計(jì)算的主要目的。6.以下哪種閥門適用于需要頻繁啟閉且要求關(guān)閉嚴(yán)密的場合（）A.閘閥B.截止閥C.球閥D.蝶閥答案：C。球閥的球體繞垂直于通道的軸線旋轉(zhuǎn)90°即可實(shí)現(xiàn)快速啟閉，且密封性能好，適用于需要頻繁啟閉且要求關(guān)閉嚴(yán)密的場合。閘閥開啟和關(guān)閉時(shí)間長，截止閥流動(dòng)阻力大，蝶閥密封性能相對球閥在某些場合稍差。7.壓力管道的應(yīng)力分析主要是為了（）A.確保管道在各種載荷作用下的安全性B.確定管道的走向C.選擇管道的支吊架形式D.計(jì)算管道的流量答案：A。應(yīng)力分析是通過對管道在各種載荷（如壓力、溫度、自重等）作用下的應(yīng)力進(jìn)行計(jì)算和評估，以確保管道在運(yùn)行過程中的安全性。管道走向根據(jù)工藝流程等確定，支吊架形式選擇是應(yīng)力分析結(jié)果的應(yīng)用之一，計(jì)算管道流量與應(yīng)力分析無關(guān)。8.對于埋地壓力管道，應(yīng)考慮（）對管道的影響。A.土壤腐蝕B.大氣腐蝕C.化學(xué)腐蝕D.電化學(xué)腐蝕答案：A。埋地壓力管道直接與土壤接觸，土壤腐蝕是主要考慮的因素。大氣腐蝕主要針對地上管道，化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕在埋地管道中也是土壤腐蝕的一部分表現(xiàn)形式。9.壓力管道的焊接接頭形式不包括（）A.對接接頭B.角接接頭C.搭接接頭D.螺紋接頭答案：D。螺紋接頭屬于管道的連接方式，不是焊接接頭形式。對接接頭、角接接頭、搭接接頭是常見的焊接接頭形式。10.在壓力管道設(shè)計(jì)中，熱補(bǔ)償?shù)哪康氖牵ǎ〢.減少管道的熱應(yīng)力B.增加管道的強(qiáng)度C.提高管道的流量D.降低管道的壓力答案：A。管道在運(yùn)行過程中由于溫度變化會產(chǎn)生熱脹冷縮，如果不進(jìn)行熱補(bǔ)償，會產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力，可能導(dǎo)致管道破壞。熱補(bǔ)償?shù)哪康木褪菧p少這種熱應(yīng)力，與增加管道強(qiáng)度、提高流量和降低壓力無關(guān)。11.以下哪種管道支吊架用于限制管道的位移方向（）A.固定支架B.滑動(dòng)支架C.導(dǎo)向支架D.彈簧支吊架答案：C。導(dǎo)向支架可以引導(dǎo)管道沿一定方向位移，限制其其他方向的位移。固定支架是將管道固定，不允許有任何位移；滑動(dòng)支架允許管道在一定方向上滑動(dòng)；彈簧支吊架主要用于承受管道的重量和補(bǔ)償管道的位移。12.壓力管道的設(shè)計(jì)文件應(yīng)包括（）A.管道平面圖B.管道軸測圖C.管道材料表D.以上都是答案：D。壓力管道的設(shè)計(jì)文件通常包括管道平面圖、軸測圖、材料表等，這些文件共同構(gòu)成了完整的設(shè)計(jì)資料，用于指導(dǎo)管道的制造、安裝和維護(hù)。13.對于劇毒介質(zhì)的壓力管道，其泄漏等級應(yīng)按（）考慮。A.輕度泄漏B.中度泄漏C.重度泄漏D.極度泄漏答案：D。劇毒介質(zhì)一旦泄漏會造成極其嚴(yán)重的后果，所以其泄漏等級應(yīng)按極度泄漏考慮。14.壓力管道的公稱直徑是指（）A.管道的外徑B.管道的內(nèi)徑C.與管道外徑相近的一個(gè)整數(shù)D.管道的平均直徑答案：C。公稱直徑是為了方便設(shè)計(jì)、制造和安裝而規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)尺寸，是與管道外徑相近的一個(gè)整數(shù)，不是實(shí)際的外徑、內(nèi)徑或平均直徑。15.在壓力管道設(shè)計(jì)中，管道的坡度主要是為了（）A.排水B.排氣C.便于安裝D.以上都是答案：D。管道設(shè)置坡度可以起到排水、排氣的作用，同時(shí)也便于管道的安裝和維護(hù)。二、判斷題（每題2分，共20分）1.壓力管道的設(shè)計(jì)只需要考慮管道的強(qiáng)度，不需要考慮其穩(wěn)定性。（×）壓力管道不僅要考慮強(qiáng)度，還要考慮穩(wěn)定性。例如，在承受外壓的情況下，管道可能會發(fā)生失穩(wěn)現(xiàn)象，所以穩(wěn)定性也是設(shè)計(jì)中需要考慮的重要因素。2.所有壓力管道都需要進(jìn)行應(yīng)力分析。（×）并不是所有壓力管道都需要進(jìn)行詳細(xì)的應(yīng)力分析。對于一些簡單的、工況穩(wěn)定且符合一定條件的壓力管道，可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或簡化方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，不需要進(jìn)行復(fù)雜的應(yīng)力分析。3.管道的壁厚越大，其強(qiáng)度就越高，所以在設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量增加管道的壁厚。（×）雖然一般情況下壁厚增加強(qiáng)度會提高，但過度增加壁厚會導(dǎo)致成本增加、材料浪費(fèi)，同時(shí)還可能帶來一些其他問題，如焊接難度增大等。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)實(shí)際工況合理確定壁厚。4.壓力管道的連接方式可以隨意選擇，只要能保證連接牢固即可。（×）壓力管道的連接方式需要根據(jù)管道的介質(zhì)、壓力、溫度、管徑等多種因素綜合考慮，不能隨意選擇。不同的連接方式有其適用范圍和優(yōu)缺點(diǎn)。5.對于輸送液體介質(zhì)的壓力管道，不需要考慮氣體排放問題。（×）即使是輸送液體介質(zhì)的壓力管道，在啟動(dòng)、停止或運(yùn)行過程中，也可能會有氣體積聚，需要設(shè)置合適的排氣裝置，以保證管道的正常運(yùn)行。6.壓力管道的支吊架可以隨意設(shè)置，只要能支撐管道即可。（×）壓力管道的支吊架設(shè)置需要根據(jù)管道的走向、載荷分布、位移情況等因素進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，不能隨意設(shè)置。不合理的支吊架設(shè)置可能會導(dǎo)致管道受力不均，影響管道的安全運(yùn)行。7.壓力管道的設(shè)計(jì)文件一旦完成，就不能再進(jìn)行修改。（×）在實(shí)際工程中，如果發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)文件存在問題或者由于工程變更等原因，設(shè)計(jì)文件是可以進(jìn)行修改的，但需要遵循相關(guān)的審批程序。8.對于易燃易爆介質(zhì)的壓力管道，其設(shè)計(jì)應(yīng)遵循嚴(yán)格的防火、防爆規(guī)范。（√）易燃易爆介質(zhì)的壓力管道一旦發(fā)生泄漏或爆炸等事故，會造成嚴(yán)重的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，所以其設(shè)計(jì)必須遵循嚴(yán)格的防火、防爆規(guī)范。9.管道的熱補(bǔ)償可以采用自然補(bǔ)償和補(bǔ)償器補(bǔ)償兩種方式。（√）自然補(bǔ)償是利用管道自身的彎曲來吸收熱脹冷縮產(chǎn)生的位移，補(bǔ)償器補(bǔ)償則是通過安裝專門的補(bǔ)償器來實(shí)現(xiàn)熱補(bǔ)償，這兩種方式在壓力管道設(shè)計(jì)中都經(jīng)常使用。10.壓力管道的公稱壓力和工作壓力是同一個(gè)概念。（×）公稱壓力是人為規(guī)定的一種名義壓力，是管道在基準(zhǔn)溫度下的耐壓強(qiáng)度；工作壓力是管道在實(shí)際運(yùn)行過程中所承受的壓力，兩者概念不同。三、簡答題（每題10分，共30分）1.簡述壓力管道設(shè)計(jì)的基本步驟。答：壓力管道設(shè)計(jì)一般包括以下基本步驟：（1）明確設(shè)計(jì)任務(wù)和要求：了解管道的用途、輸送介質(zhì)的性質(zhì)（如易燃易爆性、腐蝕性、毒性等）、工作壓力、工作溫度、流量等參數(shù)，以及工程的環(huán)境條件和相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求。（2）選擇管材和管件：根據(jù)介質(zhì)性質(zhì)、壓力、溫度等因素，選擇合適的管材（如碳鋼、不銹鋼等）和管件（如彎頭、三通、閥門等），并確定其規(guī)格和型號。（3）確定管道走向和布置：根據(jù)工藝流程和現(xiàn)場實(shí)際情況，合理確定管道的走向和布置，考慮管道的安裝、操作、維護(hù)和檢修的便利性，同時(shí)要避免與其他設(shè)備、建筑物等發(fā)生沖突。（4）進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算：根據(jù)管道所承受的壓力、溫度等載荷，按照相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，確定管道的壁厚，確保管道在運(yùn)行過程中具有足夠的強(qiáng)度。（5）進(jìn)行應(yīng)力分析：對管道進(jìn)行應(yīng)力分析，考慮管道在各種載荷作用下（如壓力、溫度、自重、風(fēng)載等）的應(yīng)力情況，評估管道的安全性，必要時(shí)采取相應(yīng)的熱補(bǔ)償措施和支吊架設(shè)計(jì)。（6）繪制設(shè)計(jì)圖紙：包括管道平面圖、軸測圖、節(jié)點(diǎn)詳圖等，標(biāo)注管道的管徑、壁厚、長度、走向、連接方式、支吊架位置等信息。（7）編制設(shè)計(jì)文件：編寫設(shè)計(jì)說明書，說明設(shè)計(jì)依據(jù)、設(shè)計(jì)參數(shù)、管材和管件選擇、強(qiáng)度計(jì)算和應(yīng)力分析結(jié)果等內(nèi)容，同時(shí)編制管道材料表等相關(guān)文件。（8）審核和批準(zhǔn)：設(shè)計(jì)文件完成后，需要經(jīng)過內(nèi)部審核和相關(guān)部門的批準(zhǔn)，確保設(shè)計(jì)符合規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)和工程要求。2.請說明壓力管道應(yīng)力分析的主要內(nèi)容和目的。答：壓力管道應(yīng)力分析的主要內(nèi)容包括：（1）一次應(yīng)力分析：主要考慮管道內(nèi)壓力、重力等持續(xù)載荷產(chǎn)生的應(yīng)力，確保管道在這些載荷作用下不發(fā)生塑性變形和破裂，其應(yīng)力值應(yīng)滿足相應(yīng)的強(qiáng)度條件。（2）二次應(yīng)力分析：由于管道熱脹冷縮、端點(diǎn)位移等引起的應(yīng)力，二次應(yīng)力具有自限性，主要評估管道在熱脹冷縮等變形情況下的安全性，防止管道因反復(fù)變形而產(chǎn)生疲勞破壞。（3）峰值應(yīng)力分析：考慮局部應(yīng)力集中處（如管道的彎頭、三通、開孔等部位）的應(yīng)力，峰值應(yīng)力可能導(dǎo)致管道出現(xiàn)裂紋等缺陷，需要進(jìn)行評估和控制。壓力管道應(yīng)力分析的目的是：（1）確保管道的安全性：通過對各種載荷作用下的應(yīng)力進(jìn)行計(jì)算和評估，保證管道在設(shè)計(jì)壽命內(nèi)不會因應(yīng)力過大而發(fā)生破壞，避免發(fā)生泄漏、爆炸等安全事故。（2）合理設(shè)計(jì)管道：根據(jù)應(yīng)力分析結(jié)果，合理選擇管道的管徑、壁厚、材質(zhì)等參數(shù)，優(yōu)化管道的走向和支吊架設(shè)置，避免不必要的材料浪費(fèi)和不合理的設(shè)計(jì)。（3）指導(dǎo)管道的安裝和維護(hù)：應(yīng)力分析結(jié)果可以為管道的安裝提供指導(dǎo)，確保管道在安裝過程中符合設(shè)計(jì)要求，同時(shí)也為管道的維護(hù)和檢修提供依據(jù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理可能存在的應(yīng)力問題。3.簡述壓力管道熱補(bǔ)償?shù)姆椒案髯缘奶攸c(diǎn)。答：壓力管道熱補(bǔ)償?shù)姆椒ㄖ饕凶匀谎a(bǔ)償和補(bǔ)償器補(bǔ)償，具體如下：（1）自然補(bǔ)償：-方法：利用管道自身的彎曲形狀（如L形、Z形等）來吸收熱脹冷縮產(chǎn)生的位移。-特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、成本低，不需要額外安裝補(bǔ)償器，可靠性高，維護(hù)方便。缺點(diǎn)是補(bǔ)償能力有限，一般適用于管道長度較短、熱膨脹量較小的場合。（2）補(bǔ)償器補(bǔ)償：-方形補(bǔ)償器：-方法：由四個(gè)90°彎頭組成，形成一個(gè)方形的補(bǔ)償結(jié)構(gòu)。-特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)是補(bǔ)償能力大，制造方便，軸向推力小。缺點(diǎn)是占地面積大，流體阻力大，需要較大的安裝空間。-波紋管補(bǔ)償器：-方法：由一個(gè)或多個(gè)波紋管組成，通過波紋管的伸縮來吸收熱位移。-特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，補(bǔ)償能力較強(qiáng)，能吸收多方向的位移。缺點(diǎn)是價(jià)格較高，對安裝要求嚴(yán)格，需要設(shè)置導(dǎo)向支架等輔助裝置，且使用壽命相對較短。-套筒補(bǔ)償器：-方法：由外殼、內(nèi)套筒等組成，內(nèi)套筒可以在外殼內(nèi)滑動(dòng)，以吸收管道的熱膨脹。-特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)是補(bǔ)償能力大，流體阻力小。缺點(diǎn)是密封性能要求高，容易發(fā)生泄漏，需要定期維護(hù)和更換密封件，且軸向推力較大。四、計(jì)算題（20分）某蒸汽管道，設(shè)計(jì)壓力為1.6MPa，設(shè)計(jì)溫度為200℃，管材選用20鋼無縫鋼管，管道外徑為108mm。已知20鋼在200℃時(shí)的許用應(yīng)力[σ]t=113MPa，焊接接頭系數(shù)φ=0.85，腐蝕余量C2=1mm。試計(jì)算該管道的壁厚。解：根據(jù)《工業(yè)金屬管道設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50316-2000（2008年版），管道壁厚計(jì)算公式為：$t=\frac{PD}{2[\sigma]^{t}\varphi+P}+C_{2}$式中：t——管道計(jì)算壁厚，mm；P——設(shè)計(jì)壓力，MPa；D——管道外徑，mm；$[\sigma]^{t}$——管材在設(shè)計(jì)