壓力容器換證評審問題集（2015.09.16）1. 高壓U型換熱器殼程介質為液體時且操作壓力較低時，設計壓力的選取問題。2. 高壓容器結構特點1) 筒體為厚壁筒或多層。2) 封頭為球形或平蓋（小直徑）。3) 筒體上下采用法蘭連接，采用筒體端部結構。4) 密封不采用普通墊片，采用金屬墊，密封結構形式多采用自緊式。5) 開孔補強采用整體補強，不采用補強扳結構。小接管采用安放式結構。6) 接管法蘭采用長頸法蘭、透鏡墊、縮頸雙頭螺柱、厚螺母3. 簡述厚壁筒應力分布情況（內壓作用下）1) 環向應力（拉應力）：內壁最大，外壁最小，內外壁應力差等于內壓力。2) 軸向應力（拉應力）：沿壁厚均布。3) 徑向應力（壓應力）：內壁最大，外壁等于零，內外壁應力差等于內壓力4. 中徑公式適用于厚壁筒情況中徑公式可適用于1.5，此時中徑公式計算的應力比按拉美公式計算的最大環向應力小3.8。5. 平蓋受力比較簡支板：最大應力在中心，徑向、環向彎曲應力相等。固支板：最大應力在邊緣，為徑向彎曲應力。簡支板的最大應力大于固支板的最大應力。6. 換熱器殼程圓筒最小厚度的考慮因素？局部應力和裝配檢修。7. 換熱管排列方式及比較？三角形：排管緊湊，管間清理不方便。正方形：管間清理方便，但排管少。8. 折流板的作用？增加殼程介質的流速，提高換熱效率。起到支承板的作用。當殼程介質為兩相并存時（為蒸汽）弓形折流板缺口必須左右布置，否則會造成殼程第一塊折流板處形成水封，導致殼程換熱失效。9. U形換熱器、固定管板換熱器管板受力的比較？壓力作用時，固定管板受力好于U形管板。管殼溫差作用時，U形管板受力好于固定管板。10. 固定管板管束最大應力的發生部位？固定管板最大應力發生在板邊緣。邊緣管子受力最大。當殼程設置有膨脹節時，要具體問題具體分析。11. 制備產品焊接試件的目的是什么，有何意義？12. 焊接殘余應力對容器靜力強度有何影響焊接殘余應力本身不影響容器靜力強度。但對脆性斷裂、應力腐蝕和疲勞容器會產生不良影響，故需消除。13. 何謂應力腐蝕？產生應力腐蝕的三個必要條件？應力腐蝕是指金屬在拉應力和腐蝕性介質聯合作用下產生的腐蝕裂紋，并使得裂紋迅速擴散，這種現象稱應力腐蝕開裂。 殼體材料存在拉應力或焊接殘余應力；存在特定的腐蝕性介質：氯化物，濕硫化氫，液氨等；材料性能或焊接質量有較大缺陷，如硬度，韌性，含碳量及焊接缺陷等。14. 裙座地腳螺栓與法蘭螺栓受力的不同點？這是由于裙座地腳螺栓是用來防止塔傾覆時承受拉應力的，地腳螺栓中心圓上的螺栓力呈線性分布的，受力最大的地腳螺栓位于沿風向和地震方向最外端的一個，而其他位置的地腳螺栓受力依此減小，一旦受力最大的螺栓因過載而屈服的話，其他螺栓承受的載荷將重新分配，而不致使塔器發生傾斜。但壓力容器用法蘭螺栓是均勻承載的，若其中之一產生屈服就意味著全部螺栓進入屈服狀態，所以法蘭螺栓應嚴格地控制在彈性范圍內。15. 壓力容器用鋼標準鋼板標準GB713-2014鍋爐和壓力容器用鋼板；GB3531-2014低溫壓力容器用低合金鋼板； GB19189-2011壓力容器用調質高強度鋼板； GB24511-2009承壓設備用不銹鋼鋼板及鋼帶（廢GB4237）； NB/T 47002.1-2009 壓力容器用爆炸焊接復合板 第1部分不銹鋼-鋼復合板（廢止JB4733） ；鍛件標準 NB/T47008-2010 承壓設備用碳素鋼和合金鋼鍛件；NB/T47009-2010 低溫承壓設備用低合金鋼鍛件；NB/T47010-2010承壓設備用不銹鋼和耐熱鋼鍛件。16. 正火的定義及目的，什么條件下應采用正火板？正火的定義：將鋼件加熱到AC3以上3050或更高的溫度，保溫一定的時間，然后在空氣中冷卻的一種熱處理工藝（AC1與AC3的含義）。 正火的目的：（1）細化晶粒，提高鋼材韌性和穩定鋼材的力學性能；（2）得到所要求的金相組織（珠光體組織）。下列碳素鋼、低合金鋼應在正火狀態使用： 1) 用于多層包扎容器的內筒的Q245R和Q345R； 2) 用于殼體厚度大于36mm的Q245R和Q345R； 3) 用于濕H2S腐蝕環境的任意厚度的Q245R和Q345R； 4) 用于設計溫度低于-20的Q245R和Q345R； 5) 用于其它受壓元件（法蘭、管板、平蓋等）的厚度大于50mm的Q245R和Q345R； 6) 用于球殼板厚度大于30mm的Q245R和Q345R17. 某設備設計要求采用正火板，當設備制造完畢，制造單位發現沒有用正火板，進而對已經制造完成的壓力容器產品進行整體正火熱處理予以補救。問：該方法是否可行？為什么？ 答：不可行。 原因如下：1) 正火：將工件加熱到Ac3以上3050，保溫一定時間后，在空氣中冷卻。（如果在設計中忽略了正火板的要求，屬技術性錯誤） 2) 完全退火：將工件加熱到Ac3以上3050，保溫后隨爐冷卻到500以下在空氣中冷卻，以獲得接近平衡組織的熱處理工藝。 3) 正火與完全退火的最大區別是正火的冷卻速度快。對設備進行整體正火處理的后果對材料而言，不是正火而是完全退火；對設備而言，容易將設備燒變形。 4) 正火與熱軋鋼板的差別是多方面的，難以用單一的常溫力學性能或焊接性能指標予以比較和判斷，晶粒度、帶狀組織、網狀碳化物等等均存在差異。18. 有應力腐蝕的換熱器，管子與管板的連接宜采取什么方式？應采用焊接形式。由于管壁很薄，拘束度小，焊接殘余應力較小，故對應力腐蝕影響不大。不宜采用強度焊加貼脹或強度脹接型式，貼脹使得材料發生塑性變形，造成較大應力集中，在應力腐蝕環境下對管接頭極為不利。19. 當要求容器進行氣密性試驗時，應如何選取安全閥整定壓力？ 1) “固容規”4.8.3條：進行氣密性試驗時，應當將安全附件裝配齊全； 2) “固容規”3.24條：對于帶有安全閥、爆破片等超壓泄放裝置的壓力容器，如果設計時提出氣密性試驗要求，則設計者應當給出該壓力容器的最高允許工作壓力；3) “固容規”3.9.2條：對于設計圖樣中注明最高允許工作壓力的壓力容器，允許超壓泄放裝置的動作壓力不高于該壓力容器的最高允許工作壓力；4) GB150.1附錄B.4.7 b)條：取容器的設計壓力等于或稍大于整定壓力。即整定壓力等于或小于設計壓力。（GB 150.1150.4-2011壓力容器問題解答及算例中語以最高允許工作壓力確定） 5) 氣密性試驗壓力等于設計壓力（“固容規”和GB150的規定）；6) 滿足上述要求時，超壓泄放裝置的動作壓力的設定應高于設計壓力低于最高允許工作壓力（固容規標準釋義）。即，設計壓力整定壓力最高允許工作壓力。（動作壓力=整定壓力） 7) 所有受壓元件包括開孔補強、法蘭、開孔法蘭蓋等計算時的計算壓力Pc應以最大允許工作壓力帶入進行計算。20. 殼程為蒸汽和冷凝液兩相介質時，臥式換熱器的折流板應如何布置？21. 鋼板沖擊試驗的試樣為什么要求橫向取樣？ 鋼板沖擊試驗的試樣一般均取橫向。這是由于，鋼錠澆鑄時會形成偏析或含有雜質，在鋼板軋制的過程中，這些不均勻部分和雜質會順著金屬延伸方向形成纖維帶狀組織，從而使鋼板平行于纖維狀組織方向（縱向）的機械性能高于垂直方向（橫向），尤其韌性和塑性指標更為突出。為提高材料的安全使用及壓力容器的可靠性，GB150規定低溫沖擊試驗要取橫向。22. 半球形封頭與筒體的連接（1） 中線對齊原則；如果由于結構原因不能滿足中線對齊，但必須符合 GB150 附錄D.2.2的1/2（筒體封頭）規定，并要考慮對口錯邊量；（2） 筒體削薄處應被半球形封頭的內外徑延伸線覆蓋；（3） 削弱的筒體部分必須包含在半球形封頭延伸線以內。23. GB150.1中的4.6.2.2注3“t不應低于材料受抗拉強度和屈服強度控制的許用應力最小值”如何理解？（1） 如Cr-Mo鋼制壓力容器，設計溫度480時，水壓試驗時的/t中的 =常溫許用應力； t =475時的許用應力。（2） 典型案例 “氣化爐”“變換爐”等設計溫度較高時水壓試驗壓力的確定。24. Q345R厚板制壓力容器技術要求（1） 厚度60mm，應每張熱處理鋼板進行拉伸和V型缺口沖擊試驗；增加一組在鋼板厚度1/2處取樣；三個試樣20沖擊試驗Kv2平均值不低于41J，允許一個不低于29J；（2） 厚度36mm，應逐張進行超聲檢測，質量等級不低于II級；（3） 厚度36mm，鋼板應以正火狀態下使用。25. 焊接應力產生的原因、特點及危害是什么?產生原因：焊接過程的不均勻溫度場以及由它引起的局部塑性變形和比容（單位質量的物質所占有的容積稱為比容）不同的組織是產生焊接應力和變形的根本原因。焊接應力的特點：1) 對靜力強度無影響；2) 焊接應力由焊接過程中的變形協調而產生，屬二次應力，多次加載會破壞。3) 量值高可能大于等于屈服極限；一直存在；有“自限性”；測量困難。4) 焊接應力危害：對容器的主要危害其一為應力腐蝕，只要有焊接應力存在，在適當環境下，不管設備是否處于使用狀態均可能發生應力腐蝕；其二疲勞容器多次加載焊接接頭處的破壞（因此有些設計單位建議對疲勞容器應要求進行焊后消除殘余應力的熱處理）。綜上所述，焊接殘余應力本身不影響容器靜力強度；但對脆性斷裂、應力腐蝕和疲勞容器會產生不良影響，故在一定條件下需要消除。26. 奧氏體不銹鋼通常為什么不進行焊后消除應力的熱處理？如果要求進行熱處理應進行什么樣的熱處理？1) 奧氏體不銹鋼材料焊接時均采用小規范、小電流進行焊接，焊接時溫度場產生的拘束度較小，焊接應力也較小，因此通常奧氏體不銹鋼制容器不進行焊后消除應力熱處理；2) 焊后熱處理溫度一般在奧氏體不銹鋼敏化溫度（450800）區間內，如果進行熱處理會破壞奧氏體不銹鋼金相組織及其性能；3) 如果冷變形率超過規定值或其它原因需要進行熱處理時，應進行固溶處理。27. 是否進行焊后熱處理需要考慮哪些因素？1) 材料；2) 厚度（包括焊接接頭厚度）；3) 預熱溫度；4) 設計溫度（負溫時）；5) 介質毒性；6) 是否存在應力腐蝕傾向；7) 結構原因，如碳素鋼、低合金鋼制換熱器的多管程管箱或側向開孔大于三分之一管箱內徑時的管箱。28. 橢圓封頭在內壓作用下，其厚度設計時應考慮哪兩個方面的問題？如何體現？橢圓封頭在內壓作用下，其厚度設計時應考慮強度和周向穩定兩方面的問題，具體體現為：1) 強度：按KPcDi/(2t-0.5Pc)進行厚度計算，再加厚度附加量；2) 穩定性：當Di/2h2（K1）時，橢圓封頭的有效厚度應不小于封頭內直徑的0.15；當Di/2h2（K1）時，其有效厚度不小于封頭內直徑的0.30。但當確定封頭厚度時已考慮了內壓下的彈性失穩問題，可不受此限制。29. 等面積補強法為什么不適用于大開孔，應如何處理？等面積補強法是以受兩向拉伸的大平板開小孔作為計算模型的。對于大開孔，其開孔邊緣不僅有很大的薄膜應力，而且還會產生很高的彎曲應力，故等面積法不適用。大開孔應采用應力分析法，試驗驗證方法及對比經驗法進行設計計算。圓筒徑向開大孔時，按GB150.3 第6.6節進行分析計算。30. GB151管殼式換熱器殼程圓筒的最小壁厚，由哪些因素決定？1) 保證足夠的剛性：以便于管板、管束的安裝及拆卸；2) 須承受較大局部應力：如管束重量對殼體產生的局部應力，或重迭換熱器的鞍座、接管對殼體產生的局部應力等。31. 在什么情況下要用有效厚度進行容器計算？需要確定壓力容器的最大允許工作壓力時，應按有效厚度分別計算出各受壓元件允許的最大允許工作壓力后取最小值。32. 固定管板換熱器在什么組合載荷下，可能無法滿足強度條件，而不得不采用其他型式的換熱器（如U型管式）？在很高的管程壓力和很大的管殼程溫差載荷聯合作用下，可使固定管板換熱器，無法滿足強度要求。因為要降低很大的溫差應力就要設置膨脹節，但這樣又會使管子和管板在很高的管程壓力作用下引起極大的應力，使其無法滿足強度條件，因而選用其它換熱器型式。33. 有一只需局部射線或超聲檢測的大直徑低壓容器，其封頭為先拼焊后成形的碟形封頭，成形后經100%射線檢測合格，由于運輸困難封頭被切割成兩半，運抵使用現場后再焊成一體，問最后這道焊縫的無損檢測長度是多少？為什么？只需局部檢測，最后這道焊縫與封頭其他拼接焊縫不同，焊后不再經受大的彎曲變形，因此其無損檢測長度和容器其他A、B類焊縫一致即可。34. 試對壓力容器各受壓元件上決定元件計算厚度的應力進行分析，分別說明它們在元件中所在的部位，應力的方向，成分類別及控制值。應力元件所在部位方向成分控制值 整體過渡區邊緣中心縱向環向徑向薄膜彎曲膜+彎1.01.11.53.0圓筒球形封頭錐形封頭（無折邊）標準橢圓形封頭可拆平蓋錐形封頭大端加強段小段加強段球冠形封頭35. 在什么情況下固定管板式換熱器須設膨脹節？在管板設計計算中，下述三個應力任何一個不能滿足強度條件時就應設置膨脹節：1) 殼體軸向應力；2) 換熱管軸向應力；3) 換熱管與管板連接的拉脫力。當上述三項應力過大時，可采用設置膨脹節的方法，降低管板的厚度。36. 外壓容器的耐壓試驗壓力計算時為什么不考慮溫度修正系數（/t）？外壓容器在外壓作用下，器壁承受的壓縮應力可以使存在的擴展性缺陷趨于閉合，而以內壓進行耐壓試驗的目的是發現穿透性缺陷、潛在的擴展性缺陷和驗證連接密封面的可靠性。因此沒有必要考慮溫度修正系數（/t）。37. 對應于各種失效模式下的安全系數是什么？1) 對于以韌性斷裂為代表的強度失效，其安全系數取為1.5。2) 對于以低溫脆斷為代表的脆性斷裂失效，其安全系數除鋁和鋁合金、銅和銅合金取3.0外，其余材料均取2.7。3) 對于以法蘭接頭泄漏為代表的接頭泄漏失效，其安全系數為碳素鋼按螺栓大小分別取2.7和2.5；低合金鋼、馬氏體高合金鋼按螺栓大小分別取3.5、3.0和2.7；奧氏體高合金鋼按螺栓大小分別取1.6和1.5。4) 對于以高溫材料性能退化為代表的高溫蠕變失效，其安全系數取為1.5。5) 對于以結構失穩為代表的彈性和塑性失穩失效，其安全系數為對于外壓圓筒和錐殼取3.0，對外壓球殼和橢圓形、碟形封頭取15.0。6) 對于以疲勞為代表的疲勞失效，其安全系數為對于除螺栓以外的材料的總體疲勞壽命的安全系數為20.0，對于交變應力幅的安全系數為2.0；對于螺栓材料的總體疲勞壽命安全系數為5.7，對于交變應力幅的安全系數為1.5。38. 關于風險評估報告的編制問題風險評估報告編制目的：規避風險，優化設計。風險評估報告的編制內容：只有原則，沒有定式，針對性要強。1) 設備名稱、位號、圖號、類別、安裝方式、設備使用地；2) 設計及操作參數（設計壓力、溫度，操作壓力