2026年低溫與高溫壓力容器設計試題含答案一、單選題（共10題，每題2分）1.低溫壓力容器設計時，材料低溫沖擊韌性的要求主要受以下哪個因素影響最大？A.容器工作壓力B.容器壁厚C.最低工作溫度D.容器介質類型2.高溫壓力容器設計中，長期在高溫環(huán)境下工作的容器，其材料選擇應優(yōu)先考慮以下哪項性能？A.抗拉強度B.高溫蠕變性能C.焊接性能D.沖擊韌性3.低溫壓力容器法蘭連接設計中，為提高密封性能，常采用以下哪種結構？A.平焊法蘭B.高頸法蘭C.法蘭蓋帶頸對焊結構D.松套法蘭4.高溫壓力容器焊縫設計時，為避免焊接熱影響區(qū)出現(xiàn)脆性斷裂，應優(yōu)先采用以下哪種焊接工藝？A.氣體保護焊（GMAW）B.電渣焊（ESW）C.電阻焊（RBW）D.激光焊（LaserWelding）5.低溫壓力容器材料選擇時，SA-516Gr.70鋼在低溫環(huán)境下的最低使用溫度通常為多少攝氏度？A.-40°CB.-60°CC.-100°CD.-120°C6.高溫壓力容器設計時，為防止材料在高溫下發(fā)生石墨化，應避免以下哪種操作？A.控制焊接熱輸入B.采用抗氧化涂層C.提高容器工作壓力D.限制介質中的硫含量7.低溫壓力容器液壓試驗時，試驗溫度應不低于材料的脆性轉變溫度（FATT），以下哪種做法不正確？A.試驗溫度應高于FATT至少20°CB.試驗溫度應等于FATTC.試驗溫度應低于FATTD.試驗溫度應根據(jù)材料標準確定8.高溫壓力容器法蘭螺栓緊固力矩控制時，為避免螺栓發(fā)生蠕變，緊固力矩應控制在以下哪個范圍內(nèi)？A.使螺栓預緊應力等于材料屈服強度B.使螺栓預緊應力低于材料屈服強度C.使螺栓預緊應力高于材料屈服強度D.使螺栓預緊應力等于介質壓力9.低溫壓力容器設計時，為減少應力腐蝕開裂風險，應優(yōu)先采用以下哪種材料？A.Cr-Mo低合金鋼B.奧氏體不銹鋼C.雙相不銹鋼D.鎳基合金10.高溫壓力容器設計時，為防止熱應力導致容器變形，常采用以下哪種措施？A.增加容器壁厚B.設置膨脹節(jié)C.提高介質流速D.降低工作壓力二、多選題（共5題，每題3分）1.低溫壓力容器設計時，以下哪些因素會導致材料脆性斷裂風險增加？A.低溫環(huán)境B.材料缺陷C.快速加載D.介質腐蝕E.焊接殘余應力2.高溫壓力容器設計時，以下哪些措施有助于提高容器的蠕變抗力？A.選擇高蠕變強度的材料B.控制焊接熱輸入C.限制容器工作溫度D.采用多層包扎結構E.增加容器壁厚3.低溫壓力容器法蘭密封設計時，以下哪些因素會影響密封性能？A.法蘭面平整度B.螺栓預緊力均勻性C.介質壓力D.法蘭材料彈性模量E.低溫環(huán)境下材料的硬化現(xiàn)象4.高溫壓力容器焊縫設計時，以下哪些措施有助于減少焊接熱影響區(qū)（HAZ）的脆化？A.采用低熱輸入焊接工藝B.對焊縫進行后熱處理C.選擇低碳鋼材料D.避免多層焊接時的層間溫度過高E.對焊縫進行氮化處理5.低溫壓力容器液壓試驗時，以下哪些做法有助于確保試驗安全？A.試驗溫度應高于FATTB.試驗壓力不得超過設計壓力的1.25倍C.試驗過程中應緩慢升壓D.試驗前應對容器進行充分預熱E.試驗后應立即泄壓三、判斷題（共10題，每題1分）1.低溫壓力容器設計時，材料的韌脆轉變溫度（FATT）越低，其抗低溫沖擊斷裂能力越強。（正確/錯誤）2.高溫壓力容器設計時，材料的長期蠕變極限越高，其高溫性能越好。（正確/錯誤）3.低溫壓力容器法蘭連接中，高頸法蘭比平焊法蘭具有更好的密封性能。（正確/錯誤）4.高溫壓力容器焊縫設計中，電渣焊（ESW）比氣體保護焊（GMAW）更容易導致HAZ脆化。（正確/錯誤）5.低溫壓力容器材料選擇時，SA-516Gr.70鋼在-40°C環(huán)境下的沖擊韌性可滿足要求。（正確/錯誤）6.高溫壓力容器設計時，為防止石墨化，應避免在高溫環(huán)境下長時間接觸含硫介質。（正確/錯誤）7.低溫壓力容器液壓試驗時，試驗溫度應低于材料的FATT。（正確/錯誤）8.高溫壓力容器法蘭螺栓緊固力矩過大可能導致螺栓發(fā)生蠕變。（正確/錯誤）9.低溫壓力容器設計時，奧氏體不銹鋼比Cr-Mo低合金鋼具有更好的應力腐蝕開裂抗力。（正確/錯誤）10.高溫壓力容器設計時，設置膨脹節(jié)可以有效緩解熱應力對容器結構的影響。（正確/錯誤）四、簡答題（共5題，每題5分）1.簡述低溫壓力容器設計中，材料選擇的主要考慮因素。2.簡述高溫壓力容器設計中，如何避免材料發(fā)生石墨化？3.簡述低溫壓力容器法蘭密封設計的關鍵要點。4.簡述高溫壓力容器焊縫設計中，減少焊接熱影響區(qū)（HAZ）脆化的措施。5.簡述低溫壓力容器液壓試驗的注意事項。五、計算題（共3題，每題10分）1.某低溫壓力容器，材料為SA-516Gr.70鋼，設計溫度為-60°C，壁厚20mm。試驗結果表明，該材料在-60°C環(huán)境下的最小沖擊功為27J。試計算該容器在-60°C環(huán)境下的最小許用應力（假設安全系數(shù)為1.5）。（注：SA-516Gr.70鋼在-60°C環(huán)境下的許用應力應根據(jù)材料標準查表確定，此處假設許用應力為120MPa）2.某高溫壓力容器，材料為2.25Cr-1Mo鋼，設計溫度為600°C，壁厚30mm。試驗結果表明，該材料在600°C環(huán)境下的長期蠕變極限為80MPa（10000小時）。試計算該容器在600°C環(huán)境下的最大許用應力（假設安全系數(shù)為1.3）。3.某低溫壓力容器，材料為SA-516Gr.70鋼，設計溫度為-40°C，壁厚15mm。試驗結果表明，該材料在-40°C環(huán)境下的最小沖擊功為34J。試計算該容器在-40°C環(huán)境下的最小許用應力（假設安全系數(shù)為1.4）。（注：SA-516Gr.70鋼在-40°C環(huán)境下的許用應力應根據(jù)材料標準查表確定，此處假設許用應力為140MPa）六、論述題（1題，15分）論述低溫壓力容器設計時，如何通過結構設計減少應力腐蝕開裂（SCC）的風險。答案與解析一、單選題1.C低溫沖擊韌性主要受最低工作溫度影響，溫度越低，材料脆性越明顯，沖擊韌性要求越高。2.B高溫壓力容器設計時，長期在高溫環(huán)境下工作的容器，材料的高溫蠕變性能是關鍵，蠕變會導致材料性能下降甚至失效。3.B高頸法蘭通過增加法蘭頸部高度，提高了密封面受力均勻性，適用于低溫壓力容器密封要求較高的場景。4.A氣體保護焊（GMAW）熱輸入較低，焊接速度快，HAZ窄，能有效減少脆性斷裂風險。5.BSA-516Gr.70鋼在低溫環(huán)境下的最低使用溫度通常為-60°C，低于此溫度需考慮材料脆性斷裂風險。6.C提高容器工作壓力會加劇高溫下的材料變形和石墨化風險，應避免。7.C試驗溫度應高于FATT，否則材料可能發(fā)生脆性斷裂。8.B螺栓預緊應力應低于材料屈服強度，避免螺栓發(fā)生蠕變。9.C雙相不銹鋼具有優(yōu)異的應力腐蝕開裂抗力，適用于低溫環(huán)境。10.B設置膨脹節(jié)可以有效緩解熱應力，避免容器變形。二、多選題1.A,B,E低溫環(huán)境、材料缺陷、焊接殘余應力都會增加脆性斷裂風險。介質腐蝕和快速加載的影響相對較小。2.A,B,C選擇高蠕變強度的材料、控制焊接熱輸入、限制工作溫度能有效提高蠕變抗力。多層包扎和增加壁厚雖能提高承壓能力，但對蠕變抗力提升有限。3.A,B,C,D,E法蘭面平整度、螺栓預緊力均勻性、介質壓力、材料彈性模量和低溫硬化現(xiàn)象都會影響密封性能。4.A,B,D低熱輸入焊接、后熱處理、避免層間溫度過高能有效減少HAZ脆化。低碳鋼和氮化處理對減少脆化的影響有限。5.A,C,D,E試驗溫度高于FATT、緩慢升壓、充分預熱和試驗后泄壓都能確保試驗安全。試驗壓力不得超過設計壓力的1.25倍是標準要求。三、判斷題1.正確FATT越低，材料越容易從脆性轉變?yōu)轫g性斷裂，抗低溫沖擊斷裂能力越強。2.正確長期蠕變極限越高，材料在高溫下的抗變形能力越強。3.正確高頸法蘭通過增加頸部高度，提高了密封面受力均勻性，密封性能優(yōu)于平焊法蘭。4.正確電渣焊熱輸入大，HAZ較寬，更容易導致脆化。5.正確SA-516Gr.70鋼在-40°C環(huán)境下的沖擊韌性可滿足要求。6.正確高溫環(huán)境下含硫介質會加速石墨化過程，應避免。7.錯誤試驗溫度應高于FATT，否則可能發(fā)生脆性斷裂。8.正確過大的緊固力矩會導致螺栓應力超過屈服強度，發(fā)生蠕變。9.錯誤Cr-Mo低合金鋼比奧氏體不銹鋼具有更好的應力腐蝕開裂抗力。10.正確膨脹節(jié)能有效緩解熱應力，避免容器變形。四、簡答題1.低溫壓力容器設計時，材料選擇的主要考慮因素包括：-低溫沖擊韌性：材料在低溫環(huán)境下應具有足夠的沖擊韌性，避免脆性斷裂。-韌脆轉變溫度（FATT）：FATT越低，材料抗低溫沖擊能力越強。-應力腐蝕開裂（SCC）抗力：低溫環(huán)境下，材料應具有較好的抗SCC能力。-材料可焊性：低溫環(huán)境下焊接應容易，避免出現(xiàn)冷裂紋等問題。-經(jīng)濟性：材料成本應合理，避免過度設計。2.高溫壓力容器設計中，避免材料發(fā)生石墨化的措施包括：-選擇抗石墨化材料：如Cr-Mo鋼、鎳基合金等，這些材料在高溫環(huán)境下不易發(fā)生石墨化。-控制介質成分：避免在高溫環(huán)境下接觸含硫、氮等易導致石墨化的介質。-采用抗氧化涂層：減少材料表面氧化，降低石墨化風險。-限制工作溫度：避免材料長時間處于石墨化溫度區(qū)間。3.低溫壓力容器法蘭密封設計的關鍵要點包括：-法蘭面平整度：法蘭面應平整光滑，避免凹凸不平影響密封。-螺栓預緊力均勻性：螺栓預緊力應均勻，避免局部過緊或過松。-密封面材料：密封面材料應具有良好的低溫性能，避免低溫硬化影響密封。-墊片選擇：墊片應具有良好的低溫彈性和密封性能。-低溫硬化現(xiàn)象：材料在低溫環(huán)境下可能硬化，需考慮對密封性能的影響。4.高溫壓力容器焊縫設計中，減少焊接熱影響區(qū)（HAZ）脆化的措施包括：-采用低熱輸入焊接工藝：如MIG/MAG焊、TIG焊等，減少HAZ熱影響范圍。-對焊縫進行后熱處理：消除焊接殘余應力，降低HAZ脆化風險。-控制焊接速度：避免焊接速度過快導致HAZ溫度過高。-避免多層焊接時的層間溫度過高：層間溫度過高會導致HAZ脆化加劇。5.低溫壓力容器液壓試驗的注意事項包括：-試驗溫度應高于FATT：避免材料脆性斷裂。-試驗壓力不得超過設計壓力的1.25倍：確保試驗安全。-試驗過程中應緩慢升壓：避免壓力波動過大導致材料變形。-試驗前應對容器進行充分預熱：避免溫度驟變導致材料應力集中。-試驗后應緩慢泄壓：避免壓力驟降導致材料變形。五、計算題1.計算過程：-許用應力=120MPa/1.5=80MPa2.計算過程：-許用應力=80MPa/1.3=61.54MPa3.計算過程：-許用應力=140MPa/1.4=100MPa六、論述題低溫壓力容器設計時，如何通過結構設計減少應力腐蝕開裂（SCC）的風險？應力腐蝕開裂（SCC）是低溫壓力容器設計中的主要問題之一，通過結構設計可以顯著降低SCC風險。主要措施包括：1.優(yōu)化結構應力分布-避免應力集中：應力集中是SCC的主要誘因之一。通過優(yōu)化結構設計，如增加過渡圓角、避免尖銳邊角、減少焊縫交叉等，可以降低應力集中。-對稱結構設計：對稱結構可以減少熱應力和不均勻應力，降低SCC風險。2.增加結構抗腐蝕性-采用耐腐蝕材料：如雙相不銹鋼、鎳基合金等，這些材料在低溫環(huán)境下具有優(yōu)異的抗SCC能力。-涂層保護：在容器表面噴涂耐腐蝕涂層，隔離介質與材料接觸，減少SCC風險。3.減少殘余應力-優(yōu)化焊接工藝：采用低熱輸入焊接工藝，如MIG/MAG焊、TIG焊等，減少