压力容器检验师综合题

1、某冷库一台100m 3
的液氨储罐，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：100m 3
；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月首次开罐检验，未发现超标缺陷，安全状况等级为1级。

2005年6月第二次开罐检验，检验项目为宏观检查、壁厚测量、对接焊接接头内表面20％磁粉检测。

检验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）、分析产生裂纹的可能原因是什么？（5分）
（2）、在发现内壁表面裂纹后，您认为是否应进一步采取检验措施？若需要，应再采取哪些检验措施？（2分）
（3）、对其中一处最大表面裂纹打磨圆滑过渡形成的凹坑，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 ，若下一个检验周期不超过3年，问对该凹坑是否需要补焊？（8分）
（4）、此次检验是否需要进行耐压试验？如果需要，则宜采用哪种耐压试验？试验压力如何确定？（3分）
（5）、下次全面检验的重点应有哪些？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）增加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，则应当进行全部焊接接头的表面无损探伤；（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C 2
据题意：C 2＝ (24－23.1)÷9×3＝0.3mm （0.5分） 校核厚度 δ＝
mm C Pc
PcDi t 82.183.021********
2][2=+-⨯⨯⨯=+-φσ（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《压力容器定期检验规则》评定是否在允许范围内。

（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 ＝015.055
.15118
.22=＜0.18（1分）
C ＝4.5mm ＜T/3＝
6.73
8
.22=mm 坑底最小厚度（T －C ）22.8－4.5＝18.3mm ＞3mm （1分）
A ＝752150
=mm ＜1.4=RT 9.2598.2255.15114.1=⨯⨯mm （1分） B ＝252
50=mm ＞3C ＝3×4.5＝13.5mm （1分）
G 0＝
08.08
.2255.1511758.225.4=⨯⨯=⨯RT A T C ＜0.10 该凹坑在允许范围内，不需要对凹坑进行补焊。

（1分）
4、此次检验需要进行耐压试验（0.5分），采用气压试验；若采用液压试验，试验合格后应进行抽真空。

（0.5分）
（1）若进行气压试验：
试验压力为： P T ＝℃
℃p 5020]
[][σση [σ]20℃＝[σ]50℃
故P T ＝ηP ＝1.15×2＝2.3MPa （1分） 耐压试验应力校核：
δ测＝23.1－4.5＝18.6mm σT ＝
测
测δδ2)
(+i T D P ＝
6.1866
.1826.1830003.2=⨯+⨯）
（MPa
σT ＜0.8σs φ＝0.8×325×1＝260MPa 满足气压试验时的应力要求。

（1分） （2）若进行液压试验：
试验压力：P T ＝℃
℃p 5020]
[][σση [σ]20℃＝[σ]50℃
故P T ＝ηP ＝1.25×2＝2.5MPa （1分） 耐压试验应力校核： δ测＝23.1－4.5＝18.6mm σT ＝
测
测δδ2)
(+i T D P ＝
9.2026
.1826.1830005.2=⨯+⨯）
（MPa
σT ＜0.9σs φ＝0.9×325×1＝292.5MPa 满足液压试验时的应力要求。

（1分）
5、根据《压力容器定期检验规则》的规定，下一次开罐进行全面检验时，其检验部位除正常的检验部位外，应重点对此次表面裂纹打磨后的凹坑进行表面探伤，对打磨处附近的对接焊缝增加表面探伤。

（1分）
因为打磨后的凹坑存在着较大的应力集中，可能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、某压力容器制造企业于2011年1月投料生产一台液氯贮槽，结构型式为卧式圆筒型，该液氯贮槽的设计参数及相关技术要求如下表所示：
如您作为该台压力容器产品安全性能的监检员，请回答以下问题。

（1）请判断该液氯贮槽筒体的设计工况条件是否属于“低温低应力工况”。

(16MnDR 的常温屈服强度R eL =295N/mm 2
，液柱静压力忽略不计。

)（4分）
答：a)液柱静压力忽略不计,c P 取设计压力P ，即1.62MPa ，（0.5分） b) mm C C n e 1752221=-=--=δδ（0.5分） c)()MPa D P e e i c t
22.13417217280062.12)(=⨯+=+=
δδσ＞MPa R eL 17.492956
1
61=⨯=。

（或计算结果MPa t
22.134=σ＞50MPa 也可。

）（2分）
d)故液氯贮槽筒体的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的焊接接头局部放大图，请您判断此结构是否合理并说明理由。

（4分）
答：a)不合理。

（2分）
b)因为依据GB150-1998附录C3.2，低温压力容器应尽量避免结构形状的突然变化，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)依据《固定式压力容器安全技术监察规程》4.4.2条，角焊缝的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？并请说明检测的理由、检测标准和合格等级。

（4分）
答：a)筒体封头所用钢板应逐张进行超声检测。

（2分）
b) 根据《固定式压力容器安全技术监察规程》2.5条的规定，厚度大于或者等于12mm的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的，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，所以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)检测依据JB/T4730.3-2005标准（0.5分），合格等级不低于Ⅱ级。

（0.5分）
（4）该液氯贮槽一只规格为Φ89×6的接管与筒体的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，该企业无足够能力确保焊透。

下表为该压力容器制造企业提供的焊接工艺评定一览表，请您从表中选择该接管与筒体焊接工艺所应依据的焊接工艺评定（写出评定编号即可），同时简要说明选择的理由。

(4分，其中选择评定编号3分，选对一个得1分，多选、少选或错选一个扣1分，扣完为止。

说明选择理由1分)
答：a)焊接工艺所应依据的焊接工艺评定编号为PQR2、PQR4、PQR7。

(3分，选对一个得1分，多选、少选或错选一个扣1分，扣完为止。

)
b)①因为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，所引用的焊接工艺评定应采用对接焊缝试件；②试件母材厚度适用于焊件母材厚度的有效范围应覆盖到6mm和22mm；
③该产品焊接试件须进行冲击试验，当焊接工艺评定试件T≥8mm时，其适用于焊件母材厚度的有效范围最小值为0.75T 。

④PQR2试件厚度为12mm，覆盖范围为9～24mm，PQR4试件为8mm，，覆盖范围为6～16mm。

⑤
又由于该焊缝仅做磁粉检测，该企业无足够能力确保焊透，根据JB4708-2000，应进行型式试验，Φ89×6的接管为外径小于160mm管子，应采用管板试验件进行型式试验，故选择PQR7。

（1分，每条理由0.2分，叙述基本正确可酌情得分）
（5）下表为该台产品焊接试件（板）力学性能和弯曲性能检验报告，请指出除检验结论以外其它内容的错误之处，并简要说明理由。

(4分)（16MnDR的R m=470～600N/mm2,伸长率A≥21%，表中“/”表示无此项）
答：a）冲击试验温度不应当为0℃，因为根据GB150-1998附录C，低温容器产品焊接试件冲击试验温度按照对母材的要求，而低温容器用钢的冲击试验温度应低于或等于壳体的最低设计温度；（1分）b）产品焊接试件仅做了焊缝金属的冲击试验，缺少热影响区冲击试验结果，根据JB4744-2000和GB150-1998附录C，低温容器的产品焊接试件要求对焊缝金属和热影响区分别进行夏比V形缺口冲击试验；（1分）c）根据JB4744-2000的规定，当试板厚度＞20mm时，应做两个侧弯试验，不应当做面弯和背弯试验。

（1分）d）试验及验收标准所列入的GB/T228、GB/T232、GB/T229均为力学性能试验和弯曲试验的方法标准，未列入产品焊接试件所应依据的JB4744-2000及GB150-1998附录C等试验验收标准。

（1分）
2、（20分）某石油化工厂一台78.5m3的油田轻烃卧式储罐，2003年8月投入使用，内径：3000mm，长度：11644mm，2006年5月进行了全面检验，安全状况等级为2级，2007年12月停用。

2010年5月，因生产需要，该容器进行了移装并改变了使用参数和用途。

特性参数如下：
注：16MnR 20℃时的［σ］=163MPa。

请简要回答以下问题：（1）移装后能否直接投入使用？（2分）
答：不允许。

（2分）
（2）按照TSG R0004—2009《固定式压力容器安全技术监察规程》的规定，结合本台压力容器的特点，应做哪些工作？（6分）
答：该压力容器移装并改变了使用参数和用途，根据TSG R0004—2009《固定式压力容器安全技术监察规程》5.3.1条，属于压力容器的改造。

1）压力容器的改造方案应当经过原设计单位或者具备相应资格的设计单位同意；（1分）
2）压力容器经过改造后，应当保证其结构和强度满足安全使用要求（根据题意，本题不需要进行强度核算，若进行强度核算，倒扣本题相同的分数）；（1分）
3）从事压力容器移装、改造的单位应当向压力容器使用登记机关书面告知；（1分）
4) 按照《压力容器定期检验规则》TSG R7001—2004进行全面检验；（1分）
5）进行耐压试验；（1分）
6）重新进行注册登记。

（1分）
（3）请您根据本台压力容器原使用工况，简述全面检验的检验项目及检验重点。

（10分）
答：1）全面检验的检验项目
a．宏观检验（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. 发现超标缺陷时增加的必要检验项目（如硬度、金相等）（1分）
f. 安全附件检查（1分）；
g. 耐压试验。

（1分）
2）本次检验的重点
a．因为在超标的湿H2S环境下使用了4年多，重点检查容器下半部特别是底部的氢鼓包及腐蚀情况（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）请您确定耐压试验压力及合格标准。

（2分）
1）耐压试验压力（1分）
因为［σ］=［σ］t P T=ηP=1.25×0.3=0.375MPa
2）合格标准（1分）
无渗漏；无可见的变形；试验过程中无异常的声响.
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：
运行三年后进行首次全面检验，根据TSG R7001―2004《压力容器定期检验规则》的规定，请回答以下问题。

（1）说明全面检验时，在什么情况下应当进行强度校核？（5分）
答：有以下情况之一时，应当进行强度校核：
①腐蚀深度超过腐蚀裕量；（1分）②设计参数与实际情况不符；（1分） ③名义厚度不明；（1分）④结构不合理，并且已发现严重缺陷；（1分） ⑤检验员对强度有怀疑。

（1分）
索引：TSG R7001―2004《压力容器定期检验规则》第二十五条（十）1
（2）在宏观检验中发现环缝上有一处错边缺陷，最大错边量达3mm ，请提出检验及安全状况等级评定意见。

（6分） 答：错边量超标部位进行表面MT 与埋藏缺陷的UT 或RT 检查；（2分） 若未发现其它问题，结合该容器实际情况，定3或4级；（1分）
若发现伴有其它严重缺陷，则应进行应力分析，确定能否继续使用，在规定的操作条件下和检验周期内，能安全使用的定为4级；（2分）
不能安全使用的应修复或报废（1分）。

索引：TSG R7001―2004《压力容器定期检验规则》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 ，如果运行条件不变，假定下一个检验周期为三年，请校核该罐剩余厚度是否满足强度要求。

（3分） 答：①强度校核 []mm Pc
D P t
i
c 8.53
.185.013321000
3.12=-⨯⨯⨯=
-=
φσδ（1分）
②剩余壁厚 mm 733
5
.8105.81
=⨯--
=δ （1分） ③经强度校核计算，该罐剩余厚度满足强度要求。

（1分）
（4）该压力容器制造时进行局部射线检测，III 级合格，全面检验时对制造过程未进行射线检测的对接焊接接头进行了部分射线检测，结果如下表。

表中片号“H”代表与封头连接的环焊缝，“Z”代表纵焊缝，探伤人员已按制造检测标准进行了评级。

请您不考虑本题其它因素，仅根据上述射线检测情况，按《压力容器定期检验规则》评定该容器的安全状况等级，并分别阐述评定过程。

（6分）
答： ①
H1-1、H4-2、Z3-1均满足制造要求，不影响定级。

（1.5分）
②H1-2气孔15点，按检规表3评为2级或3级。

（1.5分）
③Z3-2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：取上述各项等级最低者，容器安全状况等级评定为3级。

（1.5分）
4、（20分）某尿素工厂一台中压冷凝液闪蒸罐，2001年10月投入使用。

特性参数如下：
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的器壁因长期冲刷及腐蚀，导致穿孔。

经全面检验，其他部位未发现缺陷，满足安全使用要求，故决定对穿孔的筒节进行更换，该筒节长度1200mm。

请简答以下问题：
（1）请简要叙述重大维修方案的主要内容（不考虑筒体接管）。

（17分）
答：（以下为回答内容的要点）
1）选用符合相应要求的受压元件材料（有质量证明书）；（1分）
2）进行焊接工艺评定，若原有的焊接工艺评定能够覆盖可免做；根据焊接工艺评定报告制作焊接工艺规程或焊接作业指导书；（1分）
3）实测容器的周长，预制一个内径800mm，长度1200mm的筒体；并加工好环向V型外坡口；（1分）
4）现场采用热切割方法去除旧筒体，找平切割面，用砂轮机修磨出V型外坡口；（1分）
5）选用合适的焊材（有质量证明书），按要求进行烘烤；（1分）
6）将预制的筒节组对在容器上，使相邻纵缝的错开距离、与接管的开孔距离、棱角度、对口错变量及容器的直线度符合GB150的要求；（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；焊缝经过形状、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，该局部检测应当包括所有的焊缝交叉部位，Ⅲ级合格；（2分）
10）如果检测部位发现超标缺陷时，应当在该缺陷两端的延伸部位各进行不少于250mm的补充检测；如果仍然存在不允许的缺陷，则对该焊接接头进行全部检测。

（2分）
11）返修按原工艺施焊，返修次数不宜超过2次，并记录在案；（1分）
12）无损检测合格后，进行耐压试验；（1分）
13）出具重大维修竣工资料（含维修图样、施工质量证明文件、告知书、设计单位同意函、监督检验报告等技术资料）。

（1分）
（2）为避免投用后蒸汽冷凝液冲刷罐壁，维修时可采取什么措施？（3分）
答：在蒸汽冷凝液入口管正前方的筒节内部适当位置，加装一块与冷凝液流向垂直的防冲板。

（3分）。