2026年壓力容器綜合設(shè)計(jì)能力試題含答案一、單選題（共10題，每題2分）1.某石化企業(yè)設(shè)計(jì)一套用于儲(chǔ)存液化石油氣的壓力容器，設(shè)計(jì)壓力為4.0MPa，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），該壓力容器應(yīng)屬于（）。A.第三類壓力容器B.第二類（高壓）壓力容器C.第二類（中壓）壓力容器D.第一類壓力容器2.壓力容器法蘭連接采用力矩緊固法時(shí)，緊固螺栓的預(yù)緊力應(yīng)均勻分布，預(yù)緊力矩偏差不宜超過（）。A.±5%B.±10%C.±15%D.±20%3.某壓力容器殼體材料為16MnR，設(shè)計(jì)溫度為200℃，根據(jù)《壓力容器設(shè)計(jì)手冊(cè)》（第三版），該材料在設(shè)計(jì)溫度下的許用應(yīng)力折減系數(shù)約為（）。A.0.85B.0.90C.0.95D.1.004.壓力容器安全泄壓裝置的泄放量計(jì)算中，當(dāng)泄放口面積小于3000mm2時(shí)，背壓系數(shù)β通常取值為（）。A.0.9B.0.95C.1.0D.1.055.某反應(yīng)釜采用夾套加熱，夾套與釜體的連接形式應(yīng)優(yōu)先選用（）。A.法蘭連接B.焊接連接C.螺紋連接D.卡箍連接6.壓力容器焊接接頭的表面質(zhì)量要求中，未焊透深度不宜超過坡口深度的（）。A.10%B.15%C.20%D.25%7.某高壓反應(yīng)容器采用碳化鉻堆焊層，堆焊層厚度為5mm，母材厚度為20mm。根據(jù)《壓力容器技術(shù)條件》（GB150.1-2011），堆焊層質(zhì)量等級(jí)應(yīng)不低于（）。A.B級(jí)B.C級(jí)C.D級(jí)D.E級(jí)8.壓力容器內(nèi)部構(gòu)件的支撐形式中，適用于動(dòng)載荷工況的是（）。A.固定支撐B.滑動(dòng)支撐C.彈性支撐D.摩擦支撐9.某低溫儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)溫度為-196℃，材料為09Mn2V，根據(jù)《壓力容器設(shè)計(jì)手冊(cè)》（第三版），該材料在設(shè)計(jì)溫度下的沖擊功要求不低于（）。A.20JB.30JC.40JD.50J10.壓力容器液壓試驗(yàn)的試驗(yàn)壓力應(yīng)為設(shè)計(jì)壓力的（）。A.1.0倍B.1.15倍C.1.25倍D.1.5倍二、多選題（共5題，每題3分）1.壓力容器設(shè)計(jì)中，影響殼體壁厚計(jì)算的主要因素包括（）。A.設(shè)計(jì)壓力B.設(shè)計(jì)溫度C.材料許用應(yīng)力D.容器容積E.焊接接頭系數(shù)2.壓力容器安全泄壓裝置的選型中，適用于易燃易爆介質(zhì)的泄壓方式包括（）。A.背壓式安全閥B.氣囊式泄壓閥C.閘閥D.爆破片E.自動(dòng)排氣閥3.壓力容器焊接質(zhì)量檢驗(yàn)方法中，適用于檢測(cè)內(nèi)部缺陷的方法包括（）。A.超聲波檢測(cè)B.射線檢測(cè)C.磁粉檢測(cè)D.滲透檢測(cè)E.氣泡檢測(cè)4.壓力容器法蘭連接的設(shè)計(jì)中，影響法蘭應(yīng)力分布的因素包括（）。A.法蘭厚度B.殼體厚度C.焊接接頭系數(shù)D.墊片剛度E.緊固螺栓預(yù)緊力5.壓力容器制造過程中的質(zhì)量控制要點(diǎn)包括（）。A.材料復(fù)驗(yàn)B.焊接工藝評(píng)定C.無損檢測(cè)D.最終熱處理E.液壓試驗(yàn)三、判斷題（共10題，每題1分）1.壓力容器的設(shè)計(jì)壓力是指容器在正常操作條件下可能達(dá)到的最高壓力。（×）2.壓力容器的液壓試驗(yàn)適用于所有類型的壓力容器。（×）3.壓力容器焊接接頭的表面裂紋屬于允許存在的缺陷。（×）4.壓力容器安全閥的排放能力應(yīng)大于容器的設(shè)計(jì)泄放量。（√）5.壓力容器的設(shè)計(jì)溫度是指容器內(nèi)部介質(zhì)可能達(dá)到的最高溫度。（×）6.壓力容器法蘭連接的緊固螺栓應(yīng)采用同一批次生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)螺栓。（√）7.壓力容器的殼體厚度計(jì)算中，腐蝕裕量通常取5mm。（×）8.壓力容器內(nèi)部構(gòu)件的支撐形式應(yīng)避免產(chǎn)生局部應(yīng)力集中。（√）9.壓力容器的氣壓試驗(yàn)適用于所有類型的壓力容器。（×）10.壓力容器焊接接頭的射線檢測(cè)報(bào)告應(yīng)由具備資質(zhì)的檢測(cè)機(jī)構(gòu)出具。（√）四、簡(jiǎn)答題（共5題，每題5分）1.簡(jiǎn)述壓力容器設(shè)計(jì)中，安全泄壓裝置的選型原則。2.簡(jiǎn)述壓力容器焊接接頭的質(zhì)量檢驗(yàn)流程。3.簡(jiǎn)述壓力容器殼體厚度計(jì)算中，腐蝕裕量的確定依據(jù)。4.簡(jiǎn)述壓力容器液壓試驗(yàn)的注意事項(xiàng)。5.簡(jiǎn)述壓力容器法蘭連接的應(yīng)力分布特點(diǎn)。五、計(jì)算題（共3題，每題10分）1.某壓力容器設(shè)計(jì)壓力為3.0MPa，設(shè)計(jì)溫度為150℃，殼體材料為15CrMoR，殼體外徑為2000mm，壁厚為30mm。根據(jù)《壓力容器設(shè)計(jì)手冊(cè)》（第三版），計(jì)算該壓力容器殼體的許用應(yīng)力。2.某反應(yīng)釜采用安全閥作為安全泄壓裝置，設(shè)計(jì)壓力為1.6MPa，設(shè)計(jì)溫度為100℃，介質(zhì)為水。安全閥的泄放系數(shù)Cv為10，背壓系數(shù)β為0.95。計(jì)算該安全閥的泄放量（單位：m3/h）。3.某壓力容器法蘭連接采用力矩緊固法，法蘭外徑為2200mm，螺栓孔中心圓直徑為2100mm，螺栓數(shù)量為24個(gè)，螺栓公稱直徑為M24。根據(jù)《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》（TSG21-2016），計(jì)算螺栓的預(yù)緊力矩（單位：N·m）。六、論述題（共2題，每題10分）1.論述壓力容器設(shè)計(jì)中，材料選擇對(duì)設(shè)計(jì)的影響。2.論述壓力容器制造過程中的質(zhì)量控制對(duì)安全性能的重要性。答案與解析一、單選題答案與解析1.A解析：根據(jù)《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》（TSG21-2016）第3.1條，設(shè)計(jì)壓力大于等于1.0MPa，且容積（V）大于等于25L的低壓容器，或設(shè)計(jì)壓力大于等于0.1MPa，且容積（V）大于等于10L的中壓、高壓容器，或設(shè)計(jì)溫度高于或等于300℃的低壓容器，屬于第三類壓力容器。本題中，設(shè)計(jì)壓力4.0MPa，容積50m3，符合第三類壓力容器的定義。2.B解析：根據(jù)《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》（TSG21-2016）第4.2.4條，力矩緊固法連接的螺栓預(yù)緊力矩偏差不宜超過±10%。3.B解析：根據(jù)《壓力容器設(shè)計(jì)手冊(cè)》（第三版）表3-1，16MnR在200℃時(shí)的許用應(yīng)力折減系數(shù)為0.90。4.C解析：根據(jù)《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》（TSG21-2016）附錄D，泄放口面積小于3000mm2時(shí)，背壓系數(shù)β通常取1.0。5.B解析：焊接連接的密封性較好，適用于夾套與釜體的連接。法蘭連接適用于需要頻繁拆卸的場(chǎng)合，螺紋連接適用于小口徑管道，卡箍連接適用于薄壁管道。6.B解析：根據(jù)《壓力容器技術(shù)條件》（GB150.1-2011）第7.3.3條，未焊透深度不宜超過坡口深度的15%。7.B解析：根據(jù)《壓力容器技術(shù)條件》（GB150.1-2011）第7.3.5條，碳化鉻堆焊層質(zhì)量等級(jí)應(yīng)不低于C級(jí)。8.C解析：彈性支撐能吸收振動(dòng)，適用于動(dòng)載荷工況。固定支撐、滑動(dòng)支撐和摩擦支撐適用于靜載荷工況。9.C解析：根據(jù)《壓力容器設(shè)計(jì)手冊(cè)》（第三版）表3-2，09Mn2V在設(shè)計(jì)溫度為-196℃時(shí)的沖擊功要求不低于40J。10.C解析：根據(jù)《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》（TSG21-2016）第4.2.3條，液壓試驗(yàn)的試驗(yàn)壓力應(yīng)為設(shè)計(jì)壓力的1.25倍。二、多選題答案與解析1.A、B、C、E解析：殼體壁厚計(jì)算公式涉及設(shè)計(jì)壓力、設(shè)計(jì)溫度、材料許用應(yīng)力和焊接接頭系數(shù)，容積與壁厚計(jì)算無關(guān)。2.A、D解析：背壓式安全閥和爆破片適用于易燃易爆介質(zhì)，閘閥和自動(dòng)排氣閥不適用于泄壓控制。3.A、B解析：超聲波檢測(cè)和射線檢測(cè)適用于檢測(cè)內(nèi)部缺陷，磁粉檢測(cè)和滲透檢測(cè)適用于表面缺陷，氣泡檢測(cè)不適用于壓力容器檢測(cè)。4.A、B、C、D、E解析：法蘭應(yīng)力分布受法蘭厚度、殼體厚度、焊接接頭系數(shù)、墊片剛度和緊固螺栓預(yù)緊力等因素影響。5.A、B、C、D、E解析：壓力容器制造過程中的質(zhì)量控制包括材料復(fù)驗(yàn)、焊接工藝評(píng)定、無損檢測(cè)、最終熱處理和液壓試驗(yàn)等環(huán)節(jié)。三、判斷題答案與解析1.×解析：設(shè)計(jì)壓力是指容器在正常操作條件下可能達(dá)到的最高壓力，不包括超壓或安全泄壓裝置動(dòng)作時(shí)的壓力。2.×解析：液壓試驗(yàn)適用于大多數(shù)壓力容器，但某些介質(zhì)（如易燃易爆、有毒介質(zhì)）不適用，需采用氣壓試驗(yàn)。3.×解析：表面裂紋屬于不允許存在的缺陷，必須修復(fù)。4.√解析：安全閥的排放能力應(yīng)大于容器的設(shè)計(jì)泄放量，以確保泄壓效果。5.×解析：設(shè)計(jì)溫度是指容器內(nèi)部介質(zhì)可能達(dá)到的最高或最低溫度，取決于操作工況。6.√解析：緊固螺栓應(yīng)采用同一批次生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)螺栓，以保證力學(xué)性能的一致性。7.×解析：腐蝕裕量根據(jù)介質(zhì)腐蝕性確定，通常為2-10mm，并非固定為5mm。8.√解析：支撐形式應(yīng)避免產(chǎn)生局部應(yīng)力集中，以提高容器安全性。9.×解析：氣壓試驗(yàn)適用于某些介質(zhì)（如易燃易爆、有毒介質(zhì)），但需嚴(yán)格控制，液壓試驗(yàn)更常用。10.√解析：壓力容器焊接接頭的射線檢測(cè)報(bào)告應(yīng)由具備資質(zhì)的檢測(cè)機(jī)構(gòu)出具，確保檢測(cè)質(zhì)量。四、簡(jiǎn)答題答案與解析1.壓力容器設(shè)計(jì)中，安全泄壓裝置的選型原則：-介質(zhì)特性：易燃易爆、有毒介質(zhì)應(yīng)優(yōu)先選用爆破片或背壓式安全閥。-泄放量：根據(jù)設(shè)計(jì)泄放量選擇合適的泄壓裝置，確保泄放量滿足要求。-背壓影響：背壓變化較大的場(chǎng)合應(yīng)選用背壓式安全閥。-安裝空間：根據(jù)安裝空間選擇合適的泄壓裝置，如安全閥或爆破片。2.壓力容器焊接接頭的質(zhì)量檢驗(yàn)流程：-外觀檢查：檢查焊縫表面是否有裂紋、氣孔、未焊透等缺陷。-無損檢測(cè)：采用超聲波檢測(cè)或射線檢測(cè)檢測(cè)內(nèi)部缺陷。-力學(xué)性能測(cè)試：進(jìn)行拉伸試驗(yàn)、沖擊試驗(yàn)等，驗(yàn)證焊接接頭的力學(xué)性能。-化學(xué)成分分析：驗(yàn)證焊接材料是否滿足設(shè)計(jì)要求。3.壓力容器殼體厚度計(jì)算中，腐蝕裕量的確定依據(jù)：-介質(zhì)腐蝕性：根據(jù)介質(zhì)的腐蝕性確定腐蝕裕量，腐蝕性強(qiáng)的介質(zhì)需要更大的腐蝕裕量。-使用壽命：根據(jù)壓力容器的使用壽命確定腐蝕裕量，使用壽命長的容器需要更大的腐蝕裕量。-設(shè)計(jì)規(guī)范：根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范（如GB150.1-2011）確定腐蝕裕量，通常為2-10mm。4.壓力容器液壓試驗(yàn)的注意事項(xiàng)：-試驗(yàn)介質(zhì)：選擇與設(shè)計(jì)介質(zhì)相同的介質(zhì)，或根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范選擇替代介質(zhì)。-試驗(yàn)溫度：試驗(yàn)溫度應(yīng)低于材料的最低使用溫度，并避免溫度驟變。-加壓速率：加壓速率應(yīng)均勻，避免過快加壓導(dǎo)致容器破裂。-試驗(yàn)壓力：試驗(yàn)壓力應(yīng)為設(shè)計(jì)壓力的1.25倍，但不得超過材料的設(shè)計(jì)應(yīng)力。-持壓時(shí)間：持壓時(shí)間應(yīng)足夠長，以驗(yàn)證容器的密封性和強(qiáng)度。5.壓力容器法蘭連接的應(yīng)力分布特點(diǎn)：-法蘭應(yīng)力分布不均勻，螺栓受力較大，法蘭外緣受力較小。-緊固螺栓預(yù)緊力導(dǎo)致法蘭產(chǎn)生彎曲變形，應(yīng)力分布受螺栓預(yù)緊力影響。-墊片剛度影響應(yīng)力分布，墊片剛度越大，應(yīng)力分布越均勻。五、計(jì)算題答案與解析1.計(jì)算壓力容器殼體的許用應(yīng)力：-設(shè)計(jì)壓力P=3.0MPa，設(shè)計(jì)溫度t=150℃。-材料為15CrMoR，根據(jù)《壓力容器設(shè)計(jì)手冊(cè)》（第三版），150℃時(shí)的許用應(yīng)力σ=160MPa。-焊接接頭系數(shù)φ=1.0（全焊透）。-殼體壁厚計(jì)算公式：σ=[P×(D-2S)/(2S×φ)]+0.6P。-許用應(yīng)力：σ≤160MPa。-殼體厚度：S≥P×(D-2S)/(2σ×φ)+0.6P。-解得：S≥11.25mm（實(shí)際設(shè)計(jì)需考慮腐蝕裕量等）。2.計(jì)算安全閥的泄放量：-設(shè)計(jì)壓力P=1.6MPa，背壓系數(shù)β=0.95，泄放系數(shù)Cv=10。-泄放量公式：Q=Cv×√(ΔP)×3600。-ΔP=P×β=1.6MPa×0.95=1.52MPa。-泄放量：Q=10×√1.52×3600≈55.5m3/h。3.計(jì)算螺栓的預(yù)緊力矩：-螺栓數(shù)量n=24，公稱直徑d=M24。-螺栓預(yù)緊力矩公式：T=K×F×d/2。-螺栓預(yù)緊力F=P×S/n（S為螺栓截面積）。-S=π×(d/2)2=π×(24/2)2≈452.4mm2。-F=3.0MPa×2000mm/24≈250000N。-K為預(yù)緊力矩系數(shù)，取0.2。-預(yù)緊力矩：T=0.2×250000N×24/2≈600000N·mm=600N·m。六、論述題答案與解析1.壓力容器設(shè)計(jì)中，材料選擇對(duì)設(shè)計(jì)的影響：-材料選擇直接影響容器的強(qiáng)度、耐腐蝕性、耐高溫性等性能。-不同材料的許