2021年压力容器检验师综合题.doc

1、某冷库一台100m3液氨储罐，其基本参数如下：
设计压力：2.16MPa；最高工作压力：2.0MPa；设计温度：50℃；材质：16MnR；规格：Ф3000×14000×24mm；容积：100m3；介质：液氨；腐蚀裕量：2mm；焊缝系数：1.0。
[σ]50℃＝163MPa，[σ]20℃＝163MPa,σs＝325MPa
该储罐1996年4月制造，同年6月投入使用，1999年6月初次开罐检查，未发现超标缺陷，安全状况级别为1级。6月第二次开罐检查，检查项目为宏观检查、壁厚测量、对接焊接接头内表面20％磁粉检测。检查中发现罐内底部对接焊缝表面及熔合线上有多处裂纹。
问：
（1）、分析产生裂纹也许因素是什么？（5分）
（2）、在发现内壁表面裂纹后，您以为与否应进一步采用检查办法？若需要，应再采用哪些检查办法？（2分）
（3）、对其中一处最大表面裂纹打磨圆滑过渡形成凹坑，凹坑部位经检测无表面和内部缺陷，凹坑尺寸如下：长度150mm，深度4.5mm，宽度50mm，缺陷处打磨前实测壁厚23.1mm，若下一种检查周期不超过3年，问对该凹坑与否需要补焊？（8分）
（4）、本次检查与否需要进行耐压实验？如果需要，则宜采用哪种耐压实验？实验压力如何拟定？（3分）
（5）、下次全面检查重点应有哪些？为什么？（2分）
答：1、液氨和拉应力共同作用下，产生应力腐蚀裂纹。（5分）
2、（1）增长储罐内表面对接接头表面探伤比例，如果扩检部位仍发现裂纹，则应当进行所有焊接接头表面无损探伤；（0.5分）
（2）对其相应对接接头外表面进行表面探伤抽查；（0.5分）
（3）如果原储罐内表面对接接头采用非荧光磁粉探伤，应改为采用荧光磁粉探伤；（0.5分）
（4）储罐对接接头宜采用20%超声探伤抽查。（0.5分）
3、（1）凹坑处壁厚余量：
下一周期腐蚀量C2
据题意：C2＝ (24－23.1)÷9×3＝0.3mm（0.5分）
校核厚度
δ＝（0.5分）
凹坑底部δ厚度与计算厚度比较：
δ＝23.1－4.5＝18.6mm＜18.82mm
凹坑深度超过了壁厚余量，应按《压力容器定期检查规则》评估与否在容许范畴内。（1分）
凹坑按其外接矩形规则化为半椭球形凹坑，长轴长度、短轴长度和深度分别为2A＝150mm，2B＝50mm，C＝4.5mm（1分） R＝(3000+23.1)/2＝1511.55mm
T＝23.1－0.1×3＝22.8mm T/R＝＜0.18（1分）
C＝4.5mm＜T/3＝mm
坑底最小厚度（T－C）22.8－4.5＝18.3mm＞3mm（1分）
A＝mm＜1.4mm（1分）
B＝mm＞3C＝3×4.5＝13.5mm（1分）
G0＝＜0.10
该凹坑在容许范畴内，不需要对凹坑进行补焊。（1分）
4、本次检查需要进行耐压实验（0.5分），采用气压实验；若采用液压实验，实验合格后应进行抽真空。（0.5分）
（1）若进行气压实验：
实验压力为： PT＝ [σ]20℃＝[σ]50℃故PT＝ηP＝1.15×2＝2.3MPa（1分）
耐压实验应力校核：
δ测＝23.1－4.5＝18.6mm σT＝＝MPa
σT＜0.8σsφ＝0.8×325×1＝260MPa
满足气压实验时应力规定。（1分）
（2）若进行液压实验：
实验压力：PT＝ [σ]20℃＝[σ]50℃故PT＝ηP＝1.25×2＝2.5MPa（1分）
耐压实验应力校核：
δ测＝23.1－4.5＝18.6mmσT＝＝MPa
σT＜0.9σsφ＝0.9×325×1＝292.5MPa 满足液压实验时应力规定。（1分）
5、依照《压力容器定期检查规则》规定，下一次开罐进行全面检查时，其检查部位除正常检查部位外，应重点对本次表面裂纹打磨后凹坑进行表面探伤，对打磨处附近对接焊缝增长表面探伤。（1分）
由于打磨后凹坑存在着较大应力集中，也许由于应力集中导致产生应力腐蚀，再次产生表面裂纹。（1分）

2、某压力容器制造公司于1月投料生产一台液氯贮槽，构造型式为卧式圆筒型，该液氯贮槽设计参数及有关技术规定如下表所示：
设计压力P（MPa）
1.62
设计温度（℃）
－40～50
最大工作压力（MPa）
0.9
介质
液氯
腐蚀裕度C2(mm)
5
焊接接头系数
1.0
筒体内径Di(mm)
2800
筒体、封头壁厚（mm）
22
筒体、封头材质
16MnDR
钢板厚度负偏差C1(mm)
0
设计制造验收规范
TSG R0004-《固定式压力容器安全技术监察规程》
GB150-1998《钢制压力容器》
焊后热解决
焊后整体消除应力热解决
如您作为该台压力容器产品安全性能监检员，请回答如下问题。
（1）请判断该液氯贮槽筒体设计工况条件与否属于“低温低应力工况”。(16MnDR常温屈服强度ReL=295N/mm2，液柱静压力忽视不计。)（4分）
答：a)液柱静压力忽视不计,取设计压力P，即1.62MPa，（0.5分）
b) （0.5分）
c)＞。
（或计算成果＞50MPa也可。）（2分）
d)故液氯贮槽筒体设计工况条件不属于“低温低应力工况”。（1分）
（2）图1所示是该液氯贮槽筒体上一只接管与筒体焊接接头局部放大图，请您判断此构造与否合理并阐明理由。（4分）

答：a)不合理。（2分）
b)由于根据GB150-1998附录C3.2，低温压力容器应尽量避免构造形状突然变化，以减小局部高应力；接管端部应打磨成圆角，呈圆滑过渡。（1分）
c)根据《固定式压力容器安全技术监察规程》4.4.2条，角焊缝外形应当凹形圆滑过渡。
（3）请问该液氯贮槽筒体封头所用钢板入厂后下料前应做何种检测？并请阐明检测理由、检测原则和合格级别。（4分）
答：a)筒体封头所用钢板应逐张进行超声检测。（2分）
b) 依照《固定式压力容器安全技术监察规程》2.5条规定，厚度不不大于或者等于12mm低合金钢钢板用于制造压力容器壳体时，当盛装介质为高度危害，应当逐张进行超声检测。（0.5分）该液氯贮槽筒体封头所用钢板厚度为22mm，液氯为高度危害介质，因此筒体封头所用钢板下料前应当逐张进行超声检测。(0.5分)
c)检测根据JB/T4730.3-原则（0.5分），合格级别不低于Ⅱ级。（0.5分）
（4）该液氯贮槽一只规格为Φ89×6接管与筒体焊接接头局部放大图如本题图1所示，接管材料为16Mn，采用焊条电弧焊，该焊缝仅做磁粉检测，该公司无足够能力保证焊透。下表为该压力容器制造公司提供焊接工艺评估一览表，请您从表中选取该接管与筒体焊接工艺所应根据焊接工艺评估（写出评估编号即可），同步简要阐明选取理由。(4分，其中选取评估编号3分，选对一种得1分，多选、少选或错选一种扣1分，扣完为止。阐明选取理由1分)
评估
编号
试件母材牌号
试件
厚度（mm/mm）
试件形式
焊条
牌号
焊接
办法
热解决
PQR1
Q345R/Q345R
12/12
板材对接焊缝
J507RH
SMAW
焊后消除应力热解决
PQR2
16MnDR/ Q345R
12/12
板材对接焊缝
J507RH
SMAW
焊后消除应力热解决
PQR3
16MnDR/
Q345R
12/12
板材角焊缝
J507RH
SMAW
焊后消除应力热解决
PQR4
16MnDR/ Q345R
8/8
板材对接焊缝
J507RH
SMAW
焊后消除应力热解决
PQR5
Q345R/Q345R
6/6
板材对接焊缝
J507RH
SMAW
焊后消除应力热解决
PQR6（型式实验）
16MnDR/ Q345R
22/6
板材实验件
J507RH
SMAW
焊后消除应力热解决
PQR7（型式实验）
16MnDR/16Mn
22/6
管板实验件
J507RH
SMAW
不需要
答：a)焊接工艺所应根据焊接工艺评估编号为PQR2、PQR4、PQR7。(3分，选对一种得1分，多选、少选或错选一种扣1分，扣完为止。)
b)①由于该接管与筒体材料为Ⅱ-1类材料与Ⅵ-2类材料相焊，焊缝为组合焊缝，且为不等厚对接，所引用焊接工艺评估应采用对接焊缝试件；②试件母材厚度合用于焊件母材厚度有效范畴应覆盖到6mm和22mm；③该产品焊接试件须进行冲击实验，当焊接工艺评估试件T≥8mm时，其合用于焊件母材厚度有效范畴最小值为0.75T 。④PQR2试件厚度为12mm，覆盖范畴为9～24mm，PQR4试件为8mm，，覆盖范畴为6～16mm。⑤又由于该焊缝仅做磁粉检测，该公司无足够能力保证焊透，依照JB4708-，应进行型式实验，Φ89×6接管为外径不大于160mm管子，应采用管板实验件进行型式实验，故选取PQR7。（1分，每条理由0.2分，论述基本对的可酌情得分）
（5）下表为该台产品焊接试件（板）力学性能和弯曲性能检查报告，请指出除检查结论以外其他内容错误之处，并简要阐明理由。(4分)（16MnDRRm=470～600N/mm2,伸长率A≥21%，表中“/”表达无此项）
答：a）冲击实验温度不应当为0℃，由于依照GB150-1998附录C，低温容器产品焊接试件冲击实验温度按照对母材规定，而低温容器用钢冲击实验温度应低于或等于壳体最低设计温度；（1分）b）产品焊接试件仅做了焊缝金属冲击实验，缺少热影响区冲击实验成果，依照JB4744-和GB150-1998附录C，低温容器产品焊接试件规定对焊缝金属和热影响区别别进行夏比V形缺口冲击实验；（1分）c）依照JB4744-规定，当试板厚度＞20mm时，应做两个侧弯实验，不应当做面弯和背弯实验。（1分）d）实验及验收原则所列入GB/T228、GB/T232、GB/T229均为力学性能实验和弯曲实验办法原则，未列入产品焊接试件所应根据JB4744-及GB150-1998附录C等实验验收原则。（1分）

2、（20分）某石油化工厂一台78.5m3油田轻烃卧式储罐，8月投入使用，内径：3000mm，长度：11644mm，5月进行了全面检查，安全状况级别为2级，12月停用。5月，因生产需要，该容器进行了移装并变化了使用参数和用途。特性参数如下：
原设计压力
1.35 MPa
现设计压力
0.7 MPa
原最高工作压力
0.85MPa
现最高工作压力
0.3MPa
原设计温度
常温
现设计温度
常温
原最高工作温度
常温
现最高工作温度
常温
原介质
油田轻烃 (含超标H2S和水)
现介质
丁烯-1
筒体/封头材质
16MnR
筒体/封头厚度
20.0/22.0mm
注：16MnR 20℃时［σ］=163MPa。
请简要回答如下问题：（1）移装后能否直接投入使用？（2分）
答：不容许。（2分）
（2）按照TSG R0004—《固定式压力容器安全技术监察规程》规定，结合本台压力容器特点，应做哪些工作？（6分）
答：该压力容器移装并变化了使用参数和用途，依照TSG R0004—《固定式压力容器安全技术监察规程》5.3.1条，属于压力容器改造。
1）压力容器改造方案应当通过原设计单位或者具备相应资格设计单位批准；（1分）
2）压力容器通过改造后，应当保证其构造和强度满足安全使用规定（依照题意，本题不需要进行强度核算，若进行强度核算，倒扣本题相似分数）；（1分）
3）从事压力容器移装、改造单位应当向压力容器使用登记机关书面告知；（1分）
4) 按照《压力容器定期检查规则》TSG R7001—进行全面检查；（1分）
5）进行耐压实验；（1分）
6）重新进行注册登记。（1分）
（3）请您依照本台压力容器原使用工况，简述全面检查检查项目及检查重点。（10分）
答：1）全面检查检查项目
a．宏观检查（1分）； b．壁厚测定（1分）；
c．表面无损检测，优先选用磁粉检测（1分）； d．埋藏缺陷无损检测（1分）；
e. 发现超标缺陷时增长必要检查项目（如硬度、金相等）（1分）
f. 安全附件检查（1分）； g. 耐压实验。（1分）
2）本次检查重点
a．由于在超标湿H2S环境下使用了4年多，重点检查容器下半部特别是底部氢鼓包及腐蚀状况（1.5分）；
b．磁粉检测时应选用荧光磁粉，检测焊缝及热影响区裂纹（1.5分）。
（4）请您拟定耐压实验压力及合格原则。（2分）
1） 耐压实验压力（1分）
由于 ［σ］=［σ］t PT=ηP=1.25×0.3=0.375MPa
2） 合格原则（1分）
无渗漏；无可见变形；实验过程中无异常声响.
3、（20分）一台空气罐，内径1000mm，该容器按GB 150-1998制造，
采用双面焊对接接头，并对焊接接头进行局部无损检测，设计使用参数如下：
设计压力
1.6MPa
设计温度
50℃
最高工作压力
1.3MPa
工作温度
50℃
公称壁厚
10mm
容积
1.5m³
腐蚀裕量
1.0mm
[σ]50℃
133MPa
材质
20R
介质
空气
运营三年后进行初次全面检查，依照TSG R7001―《压力容器定期检查规则》规定，请回答如下问题。
（1）阐明全面检查时，在什么状况下应当进行强度校核？（5分）
答：有如下状况之一时，应当进行强度校核：
①腐蚀深度超过腐蚀裕量；（1分）②设计参数与实际状况不符；（1分）
③名义厚度不明；（1分）④构造不合理，并且已发现严重缺陷；（1分）
⑤检查员对强度有怀疑。（1分）
索引：TSG R7001―《压力容器定期检查规则》第二十五条（十）1
（2）在宏观检查中发现环缝上有一处错边缺陷，最大错边量达3mm，请提出检查及安全状况级别评估意见。（6分）
答：错边量超标部位进行表面MT与埋藏缺陷UT或RT检查；（2分）
若未发现其他问题，结合该容器实际状况，定3或4级；（1分）
若发现伴有其他严重缺陷，则应进行应力分析，拟定能否继续使用，在规定操作条件下和检查周期内，能安全使用定为4级；（2分）
不能安全使用应修复或报废（1分）。
索引：TSG R7001―《压力容器定期检查规则》第四十四条（一）、（二）
（3）宏观检查发现该压力容器筒体下部内壁局部腐蚀，实测最小筒体壁厚为8.5mm，如果运营条件不变，假定下一种检查周期为三年，请校核该罐剩余厚度与否满足强度规定。（3分）
答：①强度校核 （1分）
②剩余壁厚 　　（1分）
③经强度校核计算，该罐剩余厚度满足强度规定。（1分）
（4）该压力容器制造时进行局部射线检测，III级合格，全面检查时对制造过程未进行射线检测对接焊接接头进行了某些射线检测，成果如下表。表中片号“H”代表与封头连接环焊缝，“Z”代表纵焊缝，探伤人员已按制造检测原则进行了评级。
片号
底片所见
评估级别
H1-1
未见缺陷
I
H1-2
气孔15点
IV
Z3-1
条状夹渣长6mm，自身高度≤1.5mm
III
Z3-2
条状夹渣长20mm，自身高度≤1.5mm
IV
H4-1
条状夹渣长30mm，自身高度≤1.5mm
IV
H4-2
未见缺陷
I
请您不考虑本题其他因素，仅依照上述射线检测状况，按《压力容器定期检查规则》评估该容器安全状况级别，并分别阐述评估过程。（6分）
答：
① H1-1、H4-2、Z3-1均满足制造规定，不影响定级。（1.5分）
② H1-2气孔15点，按检规表3评为2级或3级。（1.5分）
③ Z3-2条状夹渣长20mm，按照检规表5评为3级。H4-1条状夹渣长30mm，按照检规表5评为3级。（1.5分）
④ 综合评级：取上述各项级别最低者，容器安全状况级别评估为3级。（1.5分）

4、（20分）某尿素工厂一台中压冷凝液闪蒸罐，10月投入使用。特性参数如下：
设计压力
1.0 MPa
最高工作压力
0.98 MPa
设计温度
210℃
最高工作温度
180℃
介 质
蒸汽冷凝液
容器内径
800mm
容器高度
4340mm
容器类别
一类
筒体/封头厚度
10.0mm
筒体/封头材质
Q235A
注1：本台容器设有人孔。
本台容器使用过程中，蒸汽冷凝液入口管对面器壁因长期冲刷及腐蚀，导致穿孔。经全面检查，其她部位未发现缺陷，满足安全使用规定，故决定对穿孔筒节进行更换，该筒节长度1200mm。请简答如下问题：
（1）请简要论述重大维修方案重要内容（不考虑筒体接管）。（17分）
答： （如下为回答内容要点）
1）选用符合相应规定受压元件材料（有质量证明书）；（1分）
2）进行焊接工艺评估，若原有焊接工艺评估可以覆盖可免做；依照焊接工艺评估报告制作焊接工艺规程或焊接作业指引书；（1分）
3）实测容器周长，预制一种内径800mm，长度1200mm筒体；并加工好环向V型外坡口；（1分）
4）现场采用热切割办法去除旧筒体，找平切割面，用砂轮机修磨出V型外坡口；（1分）
5）选用适当焊材（有质量证明书），按规定进行烘烤；（1分）
6）将预制筒节组对在容器上，使相邻纵缝错开距离、与接管开孔距离、棱角度、对口错变量及容器直线度符合GB150规定；（2分）
7） 由持证焊工按照焊接工艺规程进行施焊，先焊外面，再从里面清根焊接；（1分）
8）清理焊缝及热影响区焊疤、焊渣及飞溅；焊缝通过形状、尺寸及外观检查，合格后进行无损检测；（2分）
9）进行局部射线检测，该局部检测应当涉及所有焊缝交叉部位，Ⅲ级合格；（2分）
10）如果检测部位发现超标缺陷时，应当在该缺陷两端延伸部位各进行不少于250mm补充检测；如果依然存在不容许缺陷，则对该焊接接头进行所有检测。（2分）
11）返修按原工艺施焊，返修次数不适当超过2次，并记录在案；（1分）
12）无损检测合格后，进行耐压实验；（1分）
13）出具重大维修竣工资料（含维修图样、施工质量证明文献、告知书、设计单位批准函、监督检查报告等技术资料）。（1分）
（2）为避免投用后蒸汽冷凝液冲刷罐壁，维修时可采用什么办法？（3分）
答：在蒸汽冷凝液入口管正前方筒节内部恰当位置，加装一块与冷凝液流向垂直防冲板。（3分）