2025年注冊(cè)壓力容器工程師考試題庫(附答案和詳細(xì)解析)一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分）1.根據(jù)《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》（TSG21-2021），下列哪類壓力容器屬于Ⅲ類容器？A.介質(zhì)為毒性程度中度危害的中壓儲(chǔ)存容器B.介質(zhì)為非易燃且無毒的低壓反應(yīng)容器C.介質(zhì)為易燃的低壓儲(chǔ)存容器D.介質(zhì)為毒性程度高度危害的低壓容器答案：D解析：TSG21-2021規(guī)定，Ⅲ類容器包括：①毒性程度為極度或高度危害介質(zhì)的中壓容器，或PV≥0.2MPa·m3的低壓容器；②易燃或毒性程度為中度危害介質(zhì)的中壓反應(yīng)容器（PV≥0.5MPa·m3）或儲(chǔ)存容器（PV≥10MPa·m3）；③高壓、超高壓容器。選項(xiàng)D符合“高度危害介質(zhì)的低壓容器”條件，屬于Ⅲ類。2.壓力容器設(shè)計(jì)中，材料許用應(yīng)力的確定不直接依賴以下哪項(xiàng)參數(shù)？A.材料的抗拉強(qiáng)度（Rm）B.材料的屈服強(qiáng)度（Rel）C.材料的持久強(qiáng)度（σD）D.材料的斷裂韌性（KIC）答案：D解析：許用應(yīng)力[σ]是通過材料強(qiáng)度指標(biāo)（Rm、Rel、σD等）除以相應(yīng)安全系數(shù)（nb、ns、nD）確定的，用于保證材料在設(shè)計(jì)條件下不發(fā)生過量塑性變形或斷裂。斷裂韌性（KIC）是衡量材料抗裂紋擴(kuò)展能力的指標(biāo)，主要用于疲勞或脆性斷裂分析，不直接參與許用應(yīng)力計(jì)算。3.以下哪種失效模式不屬于壓力容器的主要失效形式？A.韌性斷裂B.蠕變失效C.氫脆D.熱膨脹變形答案：D解析：壓力容器主要失效模式包括韌性斷裂（超壓或壁厚不足）、脆性斷裂（低溫或材料缺陷）、蠕變失效（高溫長(zhǎng)期載荷）、疲勞失效（循環(huán)載荷）、腐蝕失效（化學(xué)或應(yīng)力腐蝕）、氫脆（氫原子滲透導(dǎo)致脆化）等。熱膨脹變形是正常工況下的物理現(xiàn)象，若未導(dǎo)致結(jié)構(gòu)損傷或失效，則不屬于失效模式。4.設(shè)計(jì)一臺(tái)介質(zhì)為98%濃硫酸（腐蝕性強(qiáng)）的常壓儲(chǔ)罐，最合理的材料選擇是？A.Q345R（低合金高強(qiáng)度鋼）B.304不銹鋼（06Cr19Ni10）C.哈氏合金（HastelloyC-276）D.搪玻璃鋼板答案：D解析：98%濃硫酸在常溫下對(duì)碳鋼有鈍化作用，但高溫或濃度變化時(shí)腐蝕性增強(qiáng)；304不銹鋼對(duì)非氧化性酸（如稀硫酸）耐蝕性差；哈氏合金雖耐強(qiáng)腐蝕，但成本過高；搪玻璃（玻璃襯里）對(duì)濃硫酸（尤其高溫）耐蝕性優(yōu)異，且成本適用于常壓儲(chǔ)罐，因此選D。5.某壓力容器設(shè)計(jì)溫度為350℃，設(shè)計(jì)壓力為6.4MPa，介質(zhì)為氮?dú)猓o毒、非易燃），其對(duì)接焊縫的無損檢測(cè)要求應(yīng)為？A.100%射線檢測(cè)（RT）或超聲檢測(cè)（UT）B.20%射線檢測(cè)（RT）C.無需無損檢測(cè)D.磁粉檢測(cè)（MT）答案：A解析：根據(jù)GB/T150.4-2011《壓力容器制造、檢驗(yàn)和驗(yàn)收》，設(shè)計(jì)壓力≥10MPa的容器，或設(shè)計(jì)溫度＞350℃的低合金鋼制容器，對(duì)接焊縫應(yīng)進(jìn)行100%RT或UT。本題設(shè)計(jì)壓力6.4MPa雖未達(dá)10MPa，但設(shè)計(jì)溫度350℃接近“＞350℃”邊界，且介質(zhì)為惰性氣體，需按嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，故需100%檢測(cè)。二、多項(xiàng)選擇題（每題3分，共15分，每題至少2個(gè)正確選項(xiàng)）1.影響壓力容器鋼材沖擊韌性的主要因素包括：A.溫度B.加載速率C.材料厚度D.表面粗糙度答案：ABC解析：沖擊韌性（AKV）反映材料在沖擊載荷下的抗斷裂能力。溫度降低（尤其接近韌脆轉(zhuǎn)變溫度）、加載速率提高（沖擊載荷）、材料厚度增加（三向應(yīng)力狀態(tài)加?。┚鶗?huì)降低沖擊韌性；表面粗糙度主要影響疲勞強(qiáng)度，對(duì)沖擊韌性影響較小。2.下列關(guān)于壓力容器焊接工藝評(píng)定（PQR）的說法，正確的有：A.焊接工藝評(píng)定應(yīng)在產(chǎn)品焊接前完成B.改變焊接方法需重新進(jìn)行工藝評(píng)定C.母材厚度覆蓋范圍與評(píng)定試件厚度相關(guān)D.評(píng)定合格的工藝可直接用于所有同類產(chǎn)品答案：ABC解析：焊接工藝評(píng)定（PQR）是驗(yàn)證焊接工藝正確性的過程，需在產(chǎn)品施焊前完成（A正確）。焊接方法（如焊條電弧焊改為埋弧焊）屬于重要變量，需重新評(píng)定（B正確）。母材厚度覆蓋范圍由評(píng)定試件厚度決定（如評(píng)定試件厚度t，則覆蓋范圍為0.5t~2t）（C正確）。評(píng)定合格的工藝僅適用于評(píng)定范圍內(nèi)的產(chǎn)品，超出范圍需重新評(píng)定（D錯(cuò)誤）。3.壓力容器液壓試驗(yàn)的目的包括：A.檢驗(yàn)焊接接頭的密封性B.驗(yàn)證容器的強(qiáng)度儲(chǔ)備C.檢測(cè)材料的疲勞性能D.檢查結(jié)構(gòu)的局部變形答案：ABD解析：液壓試驗(yàn)是在超設(shè)計(jì)壓力（通常1.25倍設(shè)計(jì)壓力）下進(jìn)行的強(qiáng)度與密封性驗(yàn)證試驗(yàn)，可檢驗(yàn)焊接接頭是否泄漏（A）、容器整體強(qiáng)度是否滿足要求（B），并通過觀察變形量檢查結(jié)構(gòu)局部缺陷（D）。疲勞性能需通過循環(huán)加載試驗(yàn)驗(yàn)證（C錯(cuò)誤）。4.下列關(guān)于壓力容器腐蝕裕量的確定依據(jù)，正確的有：A.介質(zhì)的腐蝕性B.容器的設(shè)計(jì)壽命C.材料的耐腐蝕性能D.焊接接頭系數(shù)答案：ABC解析：腐蝕裕量（C2）是為補(bǔ)償容器在使用過程中因腐蝕、沖蝕等導(dǎo)致的壁厚減薄而預(yù)留的厚度，需根據(jù)介質(zhì)腐蝕性（A）、設(shè)計(jì)壽命（B）、材料耐蝕性（C）確定。焊接接頭系數(shù)（φ）是反映焊縫質(zhì)量的系數(shù)，與腐蝕無關(guān)（D錯(cuò)誤）。5.壓力容器安全泄放裝置的選擇應(yīng)考慮：A.介質(zhì)的相態(tài)（氣相/液相）B.泄放壓力與背壓C.介質(zhì)的腐蝕性D.容器的容積答案：ABC解析：安全泄放裝置（如安全閥、爆破片）的選擇需考慮：介質(zhì)相態(tài)（氣相用安全閥，液相用爆破片或安全閥）（A）、泄放壓力（需與容器設(shè)計(jì)壓力匹配）及背壓（影響安全閥排放能力）（B）、介質(zhì)腐蝕性（選擇耐蝕材料）（C）。容器容積主要影響泄放量計(jì)算，不直接決定裝置類型（D錯(cuò)誤）。三、案例分析題（共25分）背景：某企業(yè)需設(shè)計(jì)一臺(tái)液氨（NH?）儲(chǔ)存壓力容器，設(shè)計(jì)參數(shù)如下：-設(shè)計(jì)壓力：2.5MPa（表壓）-設(shè)計(jì)溫度：-20℃~50℃-介質(zhì)：液氨（毒性程度中度危害，密度610kg/m3）-容積：50m3（圓筒形，兩端標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭）-腐蝕裕量：1.5mm-焊接接頭系數(shù)：φ=0.85（雙面焊，100%射線檢測(cè)合格）要求：1.確定容器的類別（依據(jù)TSG21-2021）；2.計(jì)算圓筒的名義厚度（材料選用Q345R，許用應(yīng)力[σ]t=189MPa，常溫屈服強(qiáng)度Rel=345MPa）；3.說明液氨儲(chǔ)存容器的特殊設(shè)計(jì)要求（至少3項(xiàng)）。答案與解析：1.容器類別確定：根據(jù)TSG21-2021，壓力容器類別由介質(zhì)特性、設(shè)計(jì)壓力（P）和容積（V）的乘積（PV）決定。液氨為中度危害介質(zhì)，屬于“毒性程度為中度危害的介質(zhì)”。計(jì)算PV值：P=2.5MPa，V=50m3，PV=2.5×50=125MPa·m3。查表可知：中度危害介質(zhì)的儲(chǔ)存容器，當(dāng)PV≥10MPa·m3時(shí)屬于Ⅲ類容器。因此，該容器為Ⅲ類。2.圓筒名義厚度計(jì)算：圓筒壁厚計(jì)算公式（GB/T150.3-2011）：δ=（P×Di）/（2×[σ]t×φ-P）+C其中：-P=2.5MPa（設(shè)計(jì)壓力）-Di為圓筒內(nèi)徑，需先計(jì)算。容積V=π×Di2×L/4（L為圓筒長(zhǎng)度），但題目未給出L，假設(shè)圓筒長(zhǎng)度與直徑比L/Di=3（常見比例），則V=π×Di2×3Di/4=(3π/4)Di3=50m3→Di3=50×4/(3π)=21.22→Di≈2.77m（取2800mm）。-[σ]t=189MPa，φ=0.85，C=C1+C2（C1為厚度負(fù)偏差，Q345R厚度≤30mm時(shí)C1=0.3mm；C2=1.5mm），故C=0.3+1.5=1.8mm。代入公式：δ計(jì)算=（2.5×2800）/（2×189×0.85-2.5）+1.8分母=2×189×0.85-2.5=321.3-2.5=318.8分子=2.5×2800=7000δ計(jì)算=7000/318.8≈21.96mm，圓整后名義厚度δn=22mm（需驗(yàn)證是否滿足最小厚度要求，Q345R制容器最小厚度一般為3mm，22mm滿足）。3.液氨儲(chǔ)存容器特殊設(shè)計(jì)要求：①材料選擇：液氨在含水（≥0.2%）時(shí)會(huì)引起應(yīng)力腐蝕開裂（SCC），需選用耐應(yīng)力腐蝕的材料（如Q345R需控制P、S含量，或采用正火狀態(tài)）；②防泄漏設(shè)計(jì)：液氨毒性中度危害，密封面需采用高密封性結(jié)構(gòu)（如凹凸面+纏繞墊片），接管與筒體焊接采用全焊透結(jié)構(gòu)；③溫度控制：設(shè)計(jì)溫度需考慮液氨的飽和蒸汽壓（-20℃時(shí)約0.1MPa，50℃時(shí)約2.0MPa），但設(shè)計(jì)壓力取2.5MPa已覆蓋工況；④安全泄放裝置：需設(shè)置安全閥（氣相泄放）和爆破片（防止安全閥堵塞），泄放量需計(jì)算液氨的最大蒸發(fā)量；⑤腐蝕控制：內(nèi)部可涂覆耐氨涂料，或采用陰極保護(hù)（但需注意氨環(huán)境下的氫脆風(fēng)險(xiǎn)）。四、綜合應(yīng)用題（共40分）題目：某公司擬制造一臺(tái)用于高溫高壓氫氣環(huán)境（450℃，15MPa）的反應(yīng)器，介質(zhì)為氫氣（H?）與一氧化碳（CO）混合氣體（氫分壓8MPa）。請(qǐng)結(jié)合《容規(guī)》及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，回答以下問題：1.該反應(yīng)器的材料選擇需重點(diǎn)考慮哪些因素？列舉3種適用材料并說明理由；2.設(shè)計(jì)中需采取哪些措施防止氫損傷（如氫腐蝕、氫脆）；3.制造過程中，焊接接頭的檢驗(yàn)應(yīng)包括哪些項(xiàng)目（至少5項(xiàng)）；4.運(yùn)行階段的定期檢驗(yàn)需關(guān)注哪些關(guān)鍵部位（至少4個(gè)）。答案與解析：1.材料選擇關(guān)鍵因素及適用材料：關(guān)鍵因素：①高溫強(qiáng)度（450℃需考慮持久強(qiáng)度）；②抗氫腐蝕性能（根據(jù)Nelson曲線判斷氫分壓與溫度下的材料適用性）；③焊接性能（避免熱裂紋或冷裂紋）；④抗回火脆化能力（長(zhǎng)期高溫后性能穩(wěn)定性）。適用材料舉例：①2.25Cr-1Mo（SA-387Gr22Cl2）：屬于鉻鉬鋼，在450℃、氫分壓8MPa下，Nelson曲線顯示其抗氫腐蝕性能良好，適用于高溫高壓氫環(huán)境；②316H不銹鋼（06Cr17Ni12Mo2H）：含鉬提高耐蝕性，高溫強(qiáng)度優(yōu)于普通304，且奧氏體不銹鋼無氫脆敏感性（但需注意高溫下的σ相脆化）；③1Cr-0.5Mo（SA-387Gr11Cl2）：鉻鉬鋼中鉻含量較低，適用于氫分壓稍低的環(huán)境（本題氫分壓8MPa，需確認(rèn)Nelson曲線是否適用，若適用則可作為經(jīng)濟(jì)型選擇）。2.防止氫損傷的設(shè)計(jì)措施：①材料選擇：采用抗氫腐蝕的鉻鉬鋼（如2.25Cr-1Mo），并進(jìn)行焊后熱處理（消除焊接殘余應(yīng)力，降低氫致裂紋風(fēng)險(xiǎn)）；②控制溫度與壓力：避免長(zhǎng)期在Nelson曲線的“氫腐蝕敏感區(qū)”運(yùn)行（如氫分壓8MPa、450℃需確保材料在該區(qū)域的許用范圍）；③表面處理：內(nèi)壁堆焊不銹鋼（如309L+347），形成隔離層，阻止氫原子滲透；④介質(zhì)控制：定期檢測(cè)氫氣純度，避免混入水分（水與氫反應(yīng)生成H+，加劇腐蝕）；⑤設(shè)計(jì)合理的結(jié)構(gòu)：減少應(yīng)力集中（如采用大半徑過渡、避免尖角），降低氫致應(yīng)力腐蝕風(fēng)險(xiǎn)。3.焊接接頭檢驗(yàn)項(xiàng)目：①外觀檢驗(yàn)：檢查焊縫表面裂紋、咬邊、氣孔等缺陷；②無損檢測(cè)：100%射線檢測(cè)（RT）或超聲檢測(cè)（UT），重點(diǎn)檢測(cè)內(nèi)部裂紋、未熔合；③硬度檢測(cè)：焊后熱處理（PWHT）后檢測(cè)焊縫及熱影響區(qū)硬度，防止回火脆化；④滲透檢測(cè)（PT）或磁粉檢測(cè)（MT）：檢測(cè)表面或近表面微裂紋（尤其不銹鋼堆焊層）；⑤力學(xué)性能試驗(yàn)：取焊接試板進(jìn)行拉伸、彎曲、