2026年壓力容器設(shè)計(jì)案例分析與評(píng)測(cè)試題含答案一、單選題（共10題，每題2分）1.某企業(yè)設(shè)計(jì)一臺(tái)用于儲(chǔ)存液化石油氣的壓力容器，設(shè)計(jì)壓力為2.5MPa，設(shè)計(jì)溫度為-40℃，容積為50m3。根據(jù)《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》（TSG21-2016），該容器應(yīng)選用哪種材料等級(jí)？（）A.Q345RB.16MnRC.15CrMoRD.09Cr9Ni4Cu2NbR2.一臺(tái)碳鋼制高壓反應(yīng)釜，設(shè)計(jì)溫度為300℃，設(shè)計(jì)壓力為6.0MPa，腐蝕裕量取2mm。根據(jù)《壓力容器設(shè)計(jì)手冊(cè)》（第三版），計(jì)算該容器的壁厚時(shí)，應(yīng)采用下列哪種彈性模量？（）A.200000MPaB.210000MPaC.190000MPaD.180000MPa3.某石化廠設(shè)計(jì)一臺(tái)內(nèi)壁堆焊不銹鋼的碳鋼壓力容器，設(shè)計(jì)壓力為4.0MPa，設(shè)計(jì)溫度為150℃。根據(jù)《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》（TSG21-2016），該容器的對(duì)接焊縫應(yīng)采用哪種無(wú)損檢測(cè)方法進(jìn)行100%檢測(cè)？（）A.超聲波檢測(cè)（UT）B.射線檢測(cè)（RT）C.渦流檢測(cè)（ET）D.磁粉檢測(cè)（MT）4.一臺(tái)乙烯裂解反應(yīng)器，設(shè)計(jì)壓力為12.0MPa，設(shè)計(jì)溫度為600℃。根據(jù)《壓力容器設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB150.3-2011），該容器的封頭形式應(yīng)優(yōu)先選用哪種？（）A.橢圓形封頭B.球形封頭C.拋物線形封頭D.筒形封頭5.某化工廠設(shè)計(jì)一臺(tái)夾套式反應(yīng)釜，內(nèi)膽材料為304不銹鋼，夾套材料為碳鋼。根據(jù)《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》（TSG21-2016），夾套與內(nèi)膽的連接法蘭應(yīng)采用哪種密封形式？（）A.活塞式密封B.卡箍式密封C.槽型密封D.強(qiáng)制式密封6.一臺(tái)液化天然氣（LNG）儲(chǔ)罐，設(shè)計(jì)壓力為0.5MPa，設(shè)計(jì)溫度為-160℃。根據(jù)《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》（TSGR0004-2013），該儲(chǔ)罐的最低允許應(yīng)力應(yīng)采用哪種材料性能？（）A.屈服強(qiáng)度B.抗拉強(qiáng)度C.規(guī)范最小值D.規(guī)范最大值7.某企業(yè)設(shè)計(jì)一臺(tái)高壓分離器，設(shè)計(jì)壓力為8.0MPa，設(shè)計(jì)溫度為200℃。根據(jù)《壓力容器設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB150.3-2011），該容器的筒體壁厚計(jì)算時(shí)，應(yīng)考慮哪種應(yīng)力校核？（）A.拉伸應(yīng)力B.彎曲應(yīng)力C.扭轉(zhuǎn)載剪應(yīng)力D.薄膜應(yīng)力8.一臺(tái)碳鋼制液化石油氣儲(chǔ)罐，設(shè)計(jì)壓力為1.6MPa，設(shè)計(jì)溫度為50℃。根據(jù)《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》（TSGR0004-2013），該儲(chǔ)罐的疲勞分析應(yīng)采用哪種方法？（）A.名義應(yīng)力法B.局部應(yīng)力法C.載荷譜法D.應(yīng)變譜法9.某核電企業(yè)設(shè)計(jì)一臺(tái)高溫高壓水冷堆壓力容器，設(shè)計(jì)壓力為16.0MPa，設(shè)計(jì)溫度為300℃。根據(jù)《核電廠壓力容器設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB150.4-2011），該容器的材料應(yīng)滿足哪種特殊要求？（）A.抗氫脆性能B.抗蠕變性能C.抗腐蝕性能D.抗疲勞性能10.一臺(tái)不銹鋼制超臨界二氧化碳反應(yīng)器，設(shè)計(jì)壓力為25.0MPa，設(shè)計(jì)溫度為150℃。根據(jù)《壓力容器設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB150.3-2011），該容器的熱應(yīng)力分析應(yīng)采用哪種方法？（）A.有限元分析法（FEA）B.簡(jiǎn)化解析法C.經(jīng)驗(yàn)公式法D.類(lèi)比計(jì)算法二、多選題（共5題，每題3分）1.某企業(yè)設(shè)計(jì)一臺(tái)用于儲(chǔ)存氫氣的壓力容器，設(shè)計(jì)壓力為10.0MPa，設(shè)計(jì)溫度為25℃。根據(jù)《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》（TSG21-2016），該容器的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮哪些因素？（）A.氫脆敏感性B.材料低溫性能C.腐蝕裕量D.疲勞壽命E.聲發(fā)射監(jiān)測(cè)2.一臺(tái)碳鋼制高壓反應(yīng)釜，設(shè)計(jì)溫度為400℃，設(shè)計(jì)壓力為5.0MPa。根據(jù)《壓力容器設(shè)計(jì)手冊(cè)》（第三版），該容器的熱應(yīng)力分析應(yīng)考慮哪些因素？（）A.熱膨脹不匹配B.熱傳導(dǎo)不均勻C.材料蠕變性能D.操作載荷波動(dòng)E.環(huán)境溫度變化3.某石化廠設(shè)計(jì)一臺(tái)內(nèi)壁堆焊不銹鋼的碳鋼壓力容器，設(shè)計(jì)壓力為6.0MPa，設(shè)計(jì)溫度為200℃。根據(jù)《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》（TSG21-2016），該容器的安全附件應(yīng)包括哪些？（）A.安全閥B.壓力表C.液位計(jì)D.溫度傳感器E.緊急切斷閥4.一臺(tái)乙烯裂解反應(yīng)器，設(shè)計(jì)壓力為15.0MPa，設(shè)計(jì)溫度為800℃。根據(jù)《壓力容器設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB150.3-2011），該容器的應(yīng)力分析應(yīng)考慮哪些因素？（）A.壓力應(yīng)力B.溫度應(yīng)力C.機(jī)械應(yīng)力D.疲勞應(yīng)力E.蠕變應(yīng)力5.某化工廠設(shè)計(jì)一臺(tái)夾套式反應(yīng)釜，內(nèi)膽材料為316L不銹鋼，夾套材料為碳鋼。根據(jù)《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》（TSG21-2016），該容器的材料選擇應(yīng)考慮哪些因素？（）A.腐蝕環(huán)境B.熱膨脹系數(shù)差異C.材料強(qiáng)度匹配D.焊接性能E.經(jīng)濟(jì)性三、判斷題（共10題，每題1分）1.壓力容器的壁厚計(jì)算時(shí)，腐蝕裕量應(yīng)始終疊加在基本壁厚上。（）2.液化天然氣儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)溫度為-160℃，因此不需要考慮材料低溫韌性。（）3.碳鋼制壓力容器的最低允許應(yīng)力應(yīng)取材料屈服強(qiáng)度的90%。（）4.堆焊層材料與母材的許用應(yīng)力可以完全相同。（）5.壓力容器的安全閥整定壓力應(yīng)高于最高工作壓力。（）6.夾套式反應(yīng)釜的內(nèi)膽和外殼可以采用不同材料。（）7.核電壓力容器的材料應(yīng)滿足抗輻照性能要求。（）8.超臨界二氧化碳反應(yīng)器的熱應(yīng)力分析可以忽略溫度梯度影響。（）9.壓力容器的疲勞分析僅適用于循環(huán)載荷工況。（）10.壓力容器的應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂風(fēng)險(xiǎn)與材料選擇無(wú)關(guān)。（）四、簡(jiǎn)答題（共5題，每題5分）1.簡(jiǎn)述壓力容器設(shè)計(jì)時(shí)，如何確定材料等級(jí)？2.簡(jiǎn)述壓力容器設(shè)計(jì)時(shí)，如何計(jì)算壁厚？3.簡(jiǎn)述壓力容器設(shè)計(jì)時(shí)，如何進(jìn)行應(yīng)力分析？4.簡(jiǎn)述壓力容器設(shè)計(jì)時(shí)，如何進(jìn)行疲勞分析？5.簡(jiǎn)述壓力容器設(shè)計(jì)時(shí)，如何選擇安全泄壓裝置？五、計(jì)算題（共3題，每題10分）1.某企業(yè)設(shè)計(jì)一臺(tái)碳鋼制高壓反應(yīng)釜，設(shè)計(jì)壓力為8.0MPa，設(shè)計(jì)溫度為250℃，內(nèi)徑為2.0m，腐蝕裕量取2mm。材料為16MnR（許用應(yīng)力[σ]=170MPa，屈服強(qiáng)度σs=345MPa）。試計(jì)算該容器的壁厚。2.一臺(tái)不銹鋼制液化石油氣儲(chǔ)罐，設(shè)計(jì)壓力為1.6MPa，設(shè)計(jì)溫度為50℃，容積為100m3。材料為316L（許用應(yīng)力[σ]=137MPa，屈服強(qiáng)度σs=305MPa）。試計(jì)算該儲(chǔ)罐的壁厚（假設(shè)為球形封頭）。3.某化工廠設(shè)計(jì)一臺(tái)夾套式反應(yīng)釜，內(nèi)膽材料為316L不銹鋼（內(nèi)徑1.5m，壁厚10mm），夾套材料為碳鋼（外徑1.6m，壁厚8mm）。內(nèi)膽設(shè)計(jì)溫度為150℃，夾套設(shè)計(jì)溫度為80℃。試計(jì)算內(nèi)膽與夾套的熱應(yīng)力差（假設(shè)熱膨脹系數(shù)Δα=12×10^-6/℃，彈性模量E=200000MPa）。六、案例分析題（共2題，每題15分）1.某石化廠設(shè)計(jì)一臺(tái)碳鋼制高壓反應(yīng)釜，設(shè)計(jì)壓力為10.0MPa，設(shè)計(jì)溫度為350℃。在制造過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)內(nèi)壁存在腐蝕缺陷。根據(jù)《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》（TSG21-2016），分析該缺陷對(duì)容器安全性的影響，并提出處理建議。2.某核電企業(yè)設(shè)計(jì)一臺(tái)高溫高壓水冷堆壓力容器，設(shè)計(jì)壓力為16.0MPa，設(shè)計(jì)溫度為300℃。在運(yùn)行過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)材料存在氫脆現(xiàn)象。根據(jù)《核電廠壓力容器設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB150.4-2011），分析該現(xiàn)象的原因，并提出改進(jìn)措施。答案與解析一、單選題答案1.B（16MnR適用于-40℃至400℃的碳鋼制壓力容器）2.A（300℃時(shí)碳鋼彈性模量為200000MPa）3.A（對(duì)接焊縫應(yīng)采用超聲波檢測(cè)或射線檢測(cè)）4.B（球形封頭應(yīng)力分布最均勻，適用于高溫高壓反應(yīng)器）5.C（槽型密封適用于夾套式反應(yīng)釜）6.C（LNG儲(chǔ)罐的最低允許應(yīng)力應(yīng)采用規(guī)范最小值）7.B（高壓分離器需校核彎曲應(yīng)力）8.A（液化石油氣儲(chǔ)罐的疲勞分析應(yīng)采用名義應(yīng)力法）9.B（核電壓力容器需滿足抗蠕變性能）10.A（超臨界二氧化碳反應(yīng)器的熱應(yīng)力分析應(yīng)采用有限元分析法）二、多選題答案1.A,B,C,D（氫脆、低溫性能、腐蝕裕量、疲勞壽命均需考慮）2.A,B,C（熱應(yīng)力分析需考慮熱膨脹不匹配、熱傳導(dǎo)不均勻、材料蠕變性能）3.A,B,C,E（安全閥、壓力表、液位計(jì)、緊急切斷閥）4.A,B,C,D,E（應(yīng)力分析需考慮壓力應(yīng)力、溫度應(yīng)力、機(jī)械應(yīng)力、疲勞應(yīng)力、蠕變應(yīng)力）5.A,B,C,D,E（材料選擇需考慮腐蝕環(huán)境、熱膨脹系數(shù)差異、強(qiáng)度匹配、焊接性能、經(jīng)濟(jì)性）三、判斷題答案1.正確2.錯(cuò)誤（低溫韌性仍需滿足要求）3.正確4.錯(cuò)誤（堆焊層許用應(yīng)力需根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)調(diào)整）5.正確6.正確7.正確8.錯(cuò)誤（溫度梯度影響不可忽略）9.正確10.錯(cuò)誤（材料選擇直接影響應(yīng)力腐蝕風(fēng)險(xiǎn)）四、簡(jiǎn)答題答案1.材料等級(jí)確定方法：根據(jù)設(shè)計(jì)溫度、壓力、介質(zhì)腐蝕性等參數(shù)，查閱相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)（如GB150、TSG21），選擇合適的材料牌號(hào)。2.壁厚計(jì)算方法：根據(jù)公式δ=(pD)/(2[σ]η-0.6σtΔ)，考慮設(shè)計(jì)壓力、內(nèi)徑、材料許用應(yīng)力、焊縫系數(shù)、溫度系數(shù)等。3.應(yīng)力分析方法：采用有限元分析法或簡(jiǎn)化解析法，計(jì)算壓力應(yīng)力、溫度應(yīng)力、機(jī)械應(yīng)力及其組合應(yīng)力。4.疲勞分析方法：采用名義應(yīng)力法或局部應(yīng)力法，根據(jù)載荷譜計(jì)算疲勞壽命。5.安全泄壓裝置選擇方法：根據(jù)設(shè)計(jì)壓力、泄放量、介質(zhì)特性等，選擇安全閥或爆破片，并確定整定壓力。五、計(jì)算題答案1.壁厚計(jì)算公式：δ=(pD)/(2[σ]η-0.6σtΔ)參數(shù)：p=8.0MPa,D=2.0m,[σ]=170MPa,η=1.0,σt=250℃,Δ=2mm計(jì)算結(jié)果：δ≈24.1mm（腐蝕裕量已疊加）2.壁厚計(jì)算公式：δ=(pD)/(2[σ]η-0.6σtΔ)參數(shù)：p=1.6MPa,D=2.3m（球形容積公式V=4/3πr3,r=1.15m）,[σ]=137MPa,η=1.0,Δ=2mm計(jì)算結(jié)果：δ≈6.5mm3.熱應(yīng)力差計(jì)算熱應(yīng)力公式：σ=ΔαEΔT內(nèi)膽熱應(yīng)力：σ?=12×10^-6×200000×(80-150)≈-2.16MPa夾套熱應(yīng)力：σ?=12×10^-6×200000×(150-80)≈1.92MPa熱應(yīng)力差：Δσ=|σ?-