压力容器设计制造200问答

压力容器设计制造200问答

第三章 钢制焊接压力容器
3-1 什么叫工作压力？什么叫设计压力？什么叫计算压力？
答：工作压力指在正常工作情况下，容器顶部可能达到的最高压力。设计压力指
设定的容器顶部的最高压力，与相应的设计温度一起作为设计载荷条件，其值不
低于工作压力。计算压力指在相应设计温度下，用以确定元件厚度的压力，其中
包括液柱静压力。当元件所承受的液柱静压力小于5％设计压力时，可忽略不计。
3-2 设计压力与计算压力有何不同，如何确定？
答：设计压力是对容器的各个腔体而言的，是容器选择材料、划分类别、提出制
造和检验要求、确定试验压力等的依据，也是确定容器各个受压元件计算压力的
依据。液化气槽车各个腔体的设计压力是根据其工作压力、安全阀的开启压力或爆破片
的爆破压力等确定的。设计压力不得低于工作压力，装有安全泄放装置时，不得
低于安全阀的开启压力或爆破片的爆破压力。计算压力是对容器的各个受压元件
而言的，仅用于确定容器各个受压元件满足强度、稳定和刚度要求的厚度。容器
各个受压元件的计算压力是根据容器各个腔体的设计压力加液柱静压力对它单
独和共同作用的情况确定的。对于单腔容器，介质全为气体时，容器上各个受压
元件的计算压力均为该容器的设计压力；介质中有液体时，受液柱静压力作用的
受压元件的计算压力为容器的设计压力加上液柱静压力。对于多腔容器中受多腔
压力作用的受压元件，应根据生产操作中可能出现的情况确定其计算压力，如：
确定换热器管板的计算压力时，要考虑壳程压力单独作用、管程压力单独作用和
它们共同作用的情况；确定带夹套的容器中内容器上被夹套包围的受压元件的计
算压力时，要考虑内容器压力单独作用、夹套压力单独作用和它们共同作用的情
况，同时还要考虑其在夹套试验压力下的稳定性。
3-3 何谓临界状态、临界温度、临界压力？
答：临界状态是物质气液态平衡共存时的边缘状态。在此状态下，液体密度和饱
和蒸气密度相同，因而它们的界面消失。这种状态只能在临界温度和临界压力下
实现，可用临界点表示。临界温度是物质处于临界状态时的温度。是当采用加压
的方法使气体液化时所允许的最高温度。在这个温度以上，物质只能处于气体状
态，不能单用压缩方法使之液化。临界压力是物质处于临界状态时的压力。是在
临界温度时使气体液化所需的最小压力，也就是液体在临界温度时的饱和蒸气
压。
3-4 在固定式液化气体压力容器设计中，如何确定设计压力？
答：1．盛装液化气体的固定式压力容器的设计压力按下述规定确定： a）盛装
临界温度大于等于50℃液化气体的固定式压力容器，设计有可靠的保冷设施时，
其设计压力不得低于所盛装液化气体在可能达到的最高工作温度下的饱和蒸气
压力；无保冷设施时，其设计压力不得低于所盛装液化气体在 50℃时的饱和蒸
气压力。 b）盛装临界温度小于 50℃液化气体的固定式压力容器，设计有可靠
的保冷设施，并有试验实测最高工作温度且能保证低于临界温度时，其设计压力
不得低于所盛装液化气体在试验实测最高工作温度下的饱和蒸气压力；无试验实
测温度或无保冷设施时，其设计压力不得低于所盛装液化气体在设计所规定的最
大充装量时，温度为 50℃的气体压力。 2．固定式液化石油气液化气储罐的设计压力
应按不低于 50℃时混合液化石油气组分的实际饱和蒸气压来确定，设计单位应
在图样上注明限定的组分和对应的压力。若无实际组分数据或不做组分分析，其
设计压力按下述规定确定： a）混合液化石油气 50℃饱和蒸气压力小于等于异
丁烷 50℃饱和蒸气压力，设计有可靠的保冷设施时，其设计压力不得低于可能
达到的最高工作温度下异丁烷的饱和蒸气压力；无保冷设施时，其设计压力不得
低于 50℃异丁烷的饱和蒸气压力。 b）混合液化石油气 50℃饱和蒸气压力大于
异丁烷 50℃饱和蒸气压力且小于等于丙烷 50℃饱和蒸气压力，设计有可靠的保
冷设施时，其设计压力不得低于可能达到的最高工作温度下丙烷的饱和蒸气压
力；无保冷设施时，其设计压力不得低于 50℃丙烷的饱和蒸气压力。 c）液化石油气汽车罐车混合
液化石油气 50℃饱和蒸气压力大于丙烷 50℃饱和蒸气压力，设计有可靠的保冷
设施时，其设计压力不得低于可能达到的最高工作温度下丙烯的饱和蒸气压力；
无保冷设施时，其设计压力不得低于50℃丙烯的饱和蒸气压力。 [注]液化石油
气指国家标准 GB11174 规定的混合液化石油气；异丁烷、丙烷、丙烯 50℃的饱
和蒸气压力应按相应的国家标准和行业标准的规定确定。
3-5 GB150-1998 标准规定对压力容器设计应考虑的载荷有哪些？
答：1．内压、外压或最大压差； 2．液体静压力；需要时，还应考虑下列载荷：
3．容器的自重（包括内件和填料等），以及正常工作条件下或压力试验状态下内
装物料的重力载荷； 4．附属设备及隔热材料、衬里、管道、扶梯、平台等的重
力载荷； 5．风载荷、地震力、雪载荷。 6．支座、底座圈、支耳及其他型式支
撑件的反作用力； 7．连接管道和其他部件的作用力； 8．温度梯度或热膨胀量
不同而引起的作用力； 9．包括压力急剧波动的冲击载荷； 10．冲击反力，如
由流体冲击引起的反力等。 11．运输或吊装时的作用力。
3-6 GB150-1998 标准除了规定的常规设计方法以外还允许采用什么方法进行设
计？
答：还允许用以下方法设计，但需经全国压力容器标准化技术委员会评定、认可。
——包括有限元法在内的应力分析； ——验证性实验分析（如实验应力分析、
验证性液压试验）； ——用可比的已投入使用的结构进行对比经验设计。
3-7 什么叫计算厚度、设计厚度、名义厚度、有效厚度？
答：计算厚度指按有关公式计算得到的厚度。需要时，尚应计入其他载荷所需厚
度。设计厚度指计算厚度与腐蚀裕量之和。名义厚度指设计厚度加上钢材厚度负
偏差后向上圆整至钢材标准规格的厚度，即标注在图样上的厚度。有效厚度指名
义厚度减去腐蚀裕量和钢材厚度负偏差。
3-8 钢制压力容器圆筒加工成形后不包括腐蚀裕量的最小厚度是多少？
答：1．对碳素钢、低合金钢制容器，不小于 3mm； 2．对高合金钢制容器，不
小于2mm； 3．对钢制管壳式换热器，按GB151的规定； 4．对钢制塔式容器，
按JB4710的规定。
3-9 厚度附加量由哪两部分组成？
答：液化石油气汽车罐车厚度附加量按下式确定： C=C1+C2 式中：C ——厚度附加量，mm； C1——
钢材厚度负偏差，mm； C2——腐蚀裕量，mm。
3-10 钢材厚度负偏差如何确定？
答：钢板或钢管的厚度负偏差按钢材标准的规定。当钢材的厚度负偏差不大于
0.25mm，且不超过名义厚度的6％时，负偏差可忽略不计。
3-11 为什么要考虑腐蚀裕量？具体规定如何？
答：为防止容器元件由于腐蚀、机械磨损而导致厚度削弱减薄，应考虑腐蚀裕量。
具体规定如下： a）对有腐蚀或磨损的元件，应根据预期的容器寿命和介质对金
属材料的腐蚀速率确定腐蚀裕量； b）容器各元件受到的腐蚀程度不同时，可采
用不同的腐蚀裕量； c）介质为压缩空气、水蒸汽或水的碳素钢或低合金钢制容
器，腐蚀裕量不小于1mm。除此以外的其他情况可参照下表选取：
腐蚀程度 腐蚀速率（mm/年） 腐蚀裕量（mm）
不腐蚀 ＜0.05 0
轻微腐蚀 0.05～0.13 ≥1
腐 蚀 0.13～0.25 ≥2
重腐蚀 ＞0.25 ≥3
注：①表中的腐蚀裕量系指均匀腐蚀。 ②最大腐蚀裕量不应大于 6mm，否则应
采取防腐措施。
3-12 GB150-1998 中为什么螺栓材料的许用应力选取的较低？
答：螺栓材料的许用应力选取的较低，是因为：第一，由于螺栓在工作过程中绝
不允许出现塑性变形，否则将会引起法兰密封的失效，所以螺栓只需对材料在设
计温度下的屈服点和持久强度取安全系数，而未规定对强度限和蠕变限的安全系
数。第二，螺栓在工作时的受力状态比较复杂，它在承受轴向拉力为主的同时，
还要承受弯矩和扭矩，在拧紧时尚需克服摩擦阻力矩，而在上述强度计算中均把
受力状态简化为只受轴向拉力，因此，应降低其许用应力，也即其安全系数应比
其他元件的安全系数为大。第三，螺栓的安全系数按螺栓规格的大小分档，这是
因为小直径螺栓在安装使用过程中出现超载的可能性大，因此，小直径螺栓的安
全系数较大直径螺栓的安全系数大。第四，螺栓的安全系数随螺栓的热处理状态
不同而不同，这是因为材料通过调质处理后，屈服点提高较多，而强度限提高较
少，致使材料的屈强比提高，降低了抗塑性变形的能力，因此调质状态螺栓的安
全系数高于热轧和正火状态螺栓的安全系数。
3-13 不锈钢复合钢板在设计计算中如需计入复层材料的强度时，其设计温度下
的许用应力如何确定？
答：对于复层与基层结合率达到 JB4733-1996 标准中 B2 级板以上的复合钢板，
在设计计算中如需计入复层材料的强度时，设计温度下的许用应力按 GB-150 中
不锈钢复合钢板公式确定。
3-14 计算成形封头厚度时，选取许用应力应注意什么问题？
答：由于成形封头在图纸上标注的厚度是名义厚度，它不包括封头成形减薄量，
即冲制封头时用的钢板的厚度一般均厚于封头的名义厚度。因此，当用封头名义
厚度选取许用应力时，可能导致许用应力偏高，造成安全隐患。例如，设计温度
为200℃的标准椭圆形封头，选材为16MnR板，通过计算取名义厚度为16mm，刚
好能满足强度要求，这时16mm厚的16MnR钢板的许用应力按GB150-1998表4-1
选取为 170MPa。但是，考虑到封头成形减薄量，冲制封头的板厚会是 18mm，这
时按GB150-1998表4-1，板材的许用应力是159MPa。再按159MPa计算原封头，
16mm 的厚度就会满足不了要求。因此，在计算成形封头厚度时，当封头名义厚
度恰好是许用应力表中分挡板厚的上限时，特别要注意许用应力的修正。
3-15 内压容器试验压力如何确定？
答：内压容器液压试验压力的最低值按下式确定：
pT=1.25p（[σ]/[σ]t）
内压容器气压试验压力的最低值按下式确定：
pT=1.15p（[σ]/[σ]t）
式中：pT ——试验压力，MPa；
p ——设计压力，MPa；
[σ]——容器元件材料在试验温度下的许用应力，MPa；
[σ]t——容器元件材料在设计温度下的许用应力，MPa。
注：
1 容器铭牌上规定有最大允许工作压力时，公式中应以最大允许工作压力代替设计压力 p。
2 容器各元件（圆筒、封头、接管、法兰及紧固件等）所用材料不同时，应取各元件材料
的[σ]/[σ]t 比值中的最小者。
3-16 真空容器如何进行压力试验？其试验压力如何确定？
答：真空容器以内压进行压力试验。
真空容器液压试验压力的最低值按下式确定：
pT =1.25p
真空容器气压试验压力的最低值按下式确定：
pT =1.15p
式中：
pT ——试验压力，MPa；
p ——设计压力，MPa。
3-17 对于由两个（或两个以上）压力室组成的容器，确定试验压力时有何要求？
答：对于由两个（或两个以上）压力室组成的容器，应在图样上分别注明各个压
力室的试验压力，并校核相邻壳壁在试验压力下的稳定性。如果不能满足稳定要
求，则应规定在作压力试验时，相邻压力室内必须保持一定压力，以使整个试验
过程（包括升压、保压和卸压）中的任一时间内，各压力室的压力差不超过允许
压差，图样上应注明这一要求和允许压差值。
3-18 容器进行液压试验时，对试验液体有什么要求？
答：试验液体一般采用水，需要时也可采用不会导致发生危险的其它液体。试验
时液体的温度应低于其闪点或沸点。奥氏体不锈钢制容器用水进行液压试验后应
将水渍清除干净。当无法达到这一要求时，应控制水的氯离子含量不超过
25mg/L。试验温度： a）碳素钢、16MnR 和正火 15MnVR 钢容器液压试验时，液
体温度不得低于5℃；其他低合金钢容器，液压试验时液体温度不得低于15℃。
如果由于板厚等因素造成材料无延性转变温度升高，则需相应提高试验液体温
度； b）其他钢种容器液压试验温度按图样规定。
3-19 何种情况下方可采用气压试验？对试验的安全和试验用气体有何要求？
答：下列情况下方可采用气压试验： 1．容器容积过大，无法承受液体的重量；
2．结构复杂，液压试验不足以充分检验各个部位的试压要求； 3．由于结构原
因用液体不适合的，如容器内不允许有微量残留液体而无法排净或不能充满液体
的容器； 4．其它难以克服的困难，诸如大型容器供水困难者。气压试验应有安
全措施。该安全措施需经试验单位技术总负责人批准，并经本单位安全部门检查
监督。试验所用气体应为干燥、洁净的空气、氮气或其它惰性气体。碳素钢和低
合金钢容器，气压试验时介质温度不得低于 15℃；其他钢种容器气压试验温度
按图样规定。
3-20 何种情况下的压力容器应进行气密性试验？
答：符合下列情况时，压力容器应进行气密性试验。（1）介质为易燃、易爆；（2）
介质为极度危害或高度危害时；（3）对真空度有较严格要求时；（4）如有泄漏将
危及容器的安全（如衬里等）和正常操作者。
3-21 试述第一、三、四强度理论？
答：第一强度理论即最大主应力理论，其当量应力强度S=σ1。它认为引起材料
断裂破坏的主要因素是最大主应力。亦即不论材料处于何种应力状态，只要最大
主应力达到材料单向拉伸断裂时的最大应力值，材料即发生断裂破坏。第三强度
理论即最大剪应力理论，其当量应力强度S=σ1-σ3，它认为引起材料发生屈服
破坏的主要因素是最大剪应力。亦即不论材料处于何种应力状态，只要最大剪应
力达到材料屈服时的最大剪应力值，材料即发生屈服破坏。第四强度理论亦称最
大应变能理论，其当量力强度为 它认为引起材料发生屈服破坏的主要因素是材
料的最大变形能，亦即不论材料处于何种应力状态，只要其内部积累的变形能达
到材料单向拉伸屈服时的变形能，材料即发生屈服破坏。我国标准 GB150-1998
《钢制压力容器》液化气槽车中强度计算主要是以第一强度理论为基础的。我国标准
JB4732-1995《钢制压力容器——分析设计标准》中应力强度计算采用的是第三
强度理论。
3-22 GB150-1998 中内压圆筒计算厚度的基本公式和适用范围是什么？
答：基本公式：
δ=pc*Di/（2[σ]tφ- pc）
适用范围为D0/Di≤1.5或pc ≤0.4[σ]tφ。
3-23 GB150-1998 中内压球壳计算厚度的基本公式及适用范围是什么？
答：基本公式：
δ=pc*Di/（4[σ]tφ- pc）
适用范围为pc ≤0.6[σ]tφ。
3-24 内压圆筒厚度计算公式中的焊接接头系数指的是何类焊接接头系数？具
体说明。
答：指的是A类焊接接头系数，具体就是指的圆筒纵向焊接接头系数。
3-25 外压元件破坏形式有哪两种？外压元件的设计应包括哪两方面的内容？
答：外压元件破坏主要有强度不足引起的破坏和失稳破坏两种。设计应包括强度
计算和稳定性校核。因失稳往往在强度破坏前发生，所以稳定性计算是外压元件
设计中主要考虑的问题。
3-26 GB150-1998 对外压圆筒（D0/δe≥20）有效厚度的计算是如何规定的？
答：a）假设 δn，令 δe＝δn－C，定出 L/Do 和 Do/δe； b）在 GB150-1998
中图6-2的左方找到L/Do值，过此点沿水平方向右移与Do/δe线相交（遇中间
值用内插法），若L/Do值大于50，则用L/Do=50查图，若L/Do值小于0.05，则
用L/Do=0.05查图； c）过此交点沿垂直方向下移，在图的下方得到系数A（也
可用表6-1查取）； d）按所用材料选用GB150-1998中图6-3～6-10，在图的下
方找到系数A；若A值落在设计温度下材料线的右方，则过此点垂直上移，与设
计温度下的材料线相交（遇中间温度值用内插法），再过此交点水平方向右移，
在图的右方得到系数B，并按下式计算许用外压力[p]： 若所得A值落在设计温
度下材料线的左方，则用下式计算许用外压力[p]： e）[p]应大于或等于 pc，
否则须再假设名义厚度δn，重复上述计算，直到[p]大于且接近于pc为止。
3-27 带锥形封头或有锥壳变径段的外压容器的计算长度应如何确定？
答：以圆筒—锥壳的交线为界确定外压元件的计算长度是有条件的，无条件地以
交线为界是错误的。如图3-1所示，只有当圆筒—锥壳的交线是支撑线时，即该
连接处的惯性矩满足 GB150-1998 中 7.2.5.3 条规定所需惯矩的要求时，该交线
才能作为外压元件计算长度的一条界线。当圆筒—锥壳的交线不是支撑线时，即
该连接处的惯性矩不能满足所需惯性矩的要求时，则该交线不能为外压元件计算
长度的界线，如图3-2所示。图中L范围以内的外压元件，如图中所示的大、小
圆筒和锥壳，其外压计算长度均为L，并应按各自的直径和相应的厚度进行外压
计算。此外，锥壳（含折边锥壳）的厚度还不得小于相连接圆筒的厚度。
3-28 常见的液化石油气储罐容器封头有哪几种？各有何优缺点？
答：常见的液化石油气储罐容器封头有半球形封头、碟形封头、椭圆形封头、球冠形封头、锥形
封头、平盖等。从受力情况看，依次为：半球形、椭圆形、碟形、球冠形、锥形、
平盖最差。从制造上看，平盖最易，其次为锥形、球冠形、碟形、椭圆形、半球
形。锥形封头受力不佳，但有利于流体均匀分布和排料，使用也较多。
3-29 GB150-1998 对碟形封头球面部分的内半径和封头转角内半径有何要求？
答：碟形封头球面部分的内半径应取不大于封头的内直径，通常取0.9倍的封头
内直径，封头转角内半径应不小于封头内直径的 10％，且不得小于 3 倍的名义
厚度δn。
3-30 受内压的碟形封头和椭圆形封头的形状系数是什么？
答：碟形封头的形状系数M按下式计算： 式中Ri为球面部分内半径，r为转角
内半径。液化石油气汽车槽车椭圆形封头的形状系数 K 按下式计算： 式中 Di 为封头内直径，hi 为
封头曲面深度。标准椭圆形封头K=1。
3-31 GB150-1998 中受内压碟形封头计算厚度的公式是什么？
答：计算厚度公式：
δ=M*pc*Ri/（2[σ]tφ-0.5pc）
式中M为碟形封头形状系数。
3-32 GB150-1998 对碟形封头的有效厚度有何限制？
答：对于Ri=0.9Di、r=0.17 Di的碟形封头，其有效厚度应不小于封头内直径的
0.15％，其他碟形封头的有效厚度应不小于 0.30％。但当确定封头厚度时已考
虑了内压下的弹性失稳问题，可不受此限制。
3-33 GB150-1998 中受内压液化石油气汽车槽车椭圆形封头计算厚度的公式是什么？
答：计算厚度公式：
δ=pc*Di/（2[σ]tφ-0.5pc）
式中K为椭圆形封头形状系数。
3-34 GB150-1998 对椭圆形封头的有效厚度有何限制？
答：标准椭圆形封头（K=1）的有效厚度应不小于封头内直径的0.15％，其他椭
圆形封头的有效厚度应不小于 0.30％。但当确定封头厚度时已考虑了内压下的
弹性失稳问题，可不受此限制。
3-35 GB150-1998 中受内压（凹面受压）球冠形端封头的计算厚度公式是什么？
答：计算厚度公式：
δ=Q*pc*Di/（2[σ]tφ-pc）
式中Q为系数，由GB150-1998中图7-5查取。
3-36 GB150-1998 对受外压（凸面受压）球冠形端封头计算厚度的确定是如何规
定的？
答：封头的计算厚度按下列两种方法确定，取其较大值：
1．按以下步骤确定外压球壳的有效厚度： a）假设 δn，令 δe＝δn－C，定出
Ro/δe； b）用下式计算系数 A： c）根据所用材料选用 GB150-1998 中图 6-3～
6-10，在图的下方找出系数A，若A值落在设计温度材料线的右方，则过此点垂
直上移，与设计温度下的材料线相交（遇中间温度值用内插法），再过此交点水
平方向右移，在图的右方得到系数 B，并按下式计算许用外压力[p]： 若所得 A
值落在设计温度下材料线的左方，则用下式计算许用外压力[p]： d）[p]应大于
或等于Pc，否则须再假设名义厚度δn，重复上述计算，直到[p]大于且接近Pc
为止。
2．按受内压（凹面受压）球冠形端封头的计算厚度公式计算封头的计算厚度。
3-37 GB150-1998对两侧受压的球冠形中间封头计算厚度的确定是如何规定的？
答：1．当不能保证在任何情况下封头两侧的压力都同时作用时，应分别按下列
两种情况计算，取较大值： a）只考虑封头凹面侧受压，封头计算厚度按受内压
（凹面受压）球冠形端封头的计算厚度公式计算，其中 Q 值由 GB150-1998 中图
7-6 查取； b）只考虑封头凸面侧受压，封头计算厚度按上述 a）中公式计算，
但其中Q值由GB150-1998中图7-7查取。此外还不应小于按GB150-1998中6.2.2
（本教材 3-36 题第一种方法）确定的有效厚度。 2．当能够保证在任何情况下
封头两侧的压力同时作用时，可以按封头两侧的压力差进行计算： a）当压力差
的作用使封头凹面受压时，封头计算厚度按上述第1种情况a）的方法计算； b）
当压力差的作用使封头凸面侧受压时，封头计算厚度按上述第1种情况b）的方
法计算。
3-38 GB150-1998 对锥壳的设计范围有何限制？对其几何形状有何要求？
答：仅适用于锥壳半顶角α≤600的轴对称无折边锥壳或折边锥壳。对其几何形
状有如下要求： 1．对于锥壳大端，当锥壳半顶角 α≤300 时，可以采用无折边
结构；当α＞300时，应采用带过渡段的折边结构，否则应按应力分析方法进行
设计。 2．大端折边锥壳的过渡段转角半径r应不小于锥壳大端内直径Di的10
％，且不小于该过渡段厚度的3 倍。 3．对于锥壳小端，当锥壳半顶角α≤450
时，可以采用无折边结构；当α＞450时，应采用带过渡段的折边结构。 4．小
端折边锥壳的过渡段转角半径 rs 应不小于锥壳小端内直径 Dis 的 5％，且不小
于该过渡段厚度的3倍。 5．锥壳与圆筒的连接应采用全焊透结构。
3-39 当锥形封头的锥壳半顶角α＞600 时，GB150-1998 对其厚度计算是如何规
定的？
答：当锥壳半顶角α＞600时，锥形封头的厚度可按平盖计算，也可以用应力分
析方法确定。
3-40 GB150-1998 中受内压锥壳计算厚度的公式是什么？其中 DC 的含义为何？
答：受内压锥壳厚度的计算式为：
δ=[pc*Dc/（2[σ]tφ-pc）] *（1/cosα）
式中 DC 的含义是：当锥壳由同一半顶角的几个不同厚度的锥壳段组成时，锥壳
段的直径是逐段变化的，各锥壳段的厚度均按此式计算，式中的 Dc 分别为各锥
壳段大端内直径。
3-41 受内压无折边锥壳大、小端若需增加厚度予以加强时，GB150-1998 对此有
何要求？加强段厚度如何计算？
答：若需要增加厚度予以加强时，则应在锥壳与圆筒之间设置加强段，锥壳加强
段与圆筒加强段应具有相同的厚度。受内压无折边锥壳大端加强段的厚度按下式
计算：
δr=Q*pc*Di/（2[σ]tφ-pc）
式中Q为应力增值系数，由GB150-1998中图7-12查取。
受内压无折边锥壳小端加强段的厚度按下式计算：
δr=Q*pc*Dis/（2[σ]tφ-pc）
式中Q为应力增值系数，由GB150-1998中图7-14查取。
3-42 受内压折边锥壳大端厚度的确定，在 GB150-1998 中是如何规定的？
答：受内压折边锥壳大端厚度的确定，在 GB150-1998 中，是分别计算出过渡段
厚度及与过渡段相接处的锥壳厚度，取其较大者。过渡段厚度计算式：
δ=K*pc*Di/（2[σ]tφ-0.5pc）
式中的系数K值由表7-4查取。
与过渡段相接处的锥壳厚度计算式：
δ=f*pc*Di/（[σ]tφ-0.5pc）
式中的系数f值由表7-5查取。
3-43 GB150-1998 中圆形平盖厚度计算公式是如何推导而来的？
答：圆形平盖厚度计算公式是基于假定薄的圆形平板受均布载荷，周边简支或刚
性固支连接情况下推导而得的。
3-44 GB150-1998 对紧缩口封头纵向截面弯曲应力的校核是如何规定的？
答：作用于纵向截面的弯曲应力是σm=M/Z≤0.8[σ]t，此弯曲应力不得大于紧
缩口封头设计温度下材料许用应力的0.8倍。
3-45 GB150-1998 规定在什么情况下压力容器壳体上开孔可不另行补强？
答：壳体开孔满足下述全部要求时，可不另行补强：
a）设计压力小于等于2.5MPa；
b）两相邻开孔中心的间距（对曲面间距以弧长计算）应不小于两孔直径之和的
两倍；
c）接管公称外径小于或等于89mm；
d）接管最小壁厚满足下表要求：
接管公称外径 25 32 38 45 48 57 65 76 89
最小壁厚 3.5 4.0 5.0 6.0
注：
1 钢材的标准抗拉强度下限值σb＞540MPa时，接管与壳体的连接宜采用全焊透的结构型式。
2 接管的腐蚀裕量为 1mm。
3-46 压力容器开孔补强有几种？采用补强圈结构补强应遵循什么规定？
答：压力容器的开孔补强，从设计方法区分大致下述几种： 1．等面积法； 2．极
限分析法； 3．安定性分析； 4．其他方法，如实验应力分析法、采用增量塑性
理论方法研究容器开孔及其补强等等。从补强结构区分，其基本结构大致可分为
两类： 1．补强圈搭焊结构； 2．整体补强结构。当采用补强圈结构补强时，应
遵循下列规定： 1．所采用钢材的标准常温抗拉强度σb≤540MPa； 2．补强圈
厚度小于或等于 1.5δn； 3．壳体名义厚度 δn≤38mm。若条件许可，推荐以厚
壁接管代替补强圈进行补强。
3-47 GB150-1998 对压力容器壳体上开孔的最大直径有何限制？
答：限制如下： 1．对于圆筒：当其内径 Di≤1500mm 时，开孔最大直径 d ≤ Di，
且d ≤520mm；当其内径Di＞1500mm时，开孔最大直径d ≤ Di，且d ≤1000mm。
2．凸形封头或球壳的开孔最大直径 d ≤ Di。 3．锥壳（或锥形封头）的开孔
最大直径d ≤ Di，Di为开孔中心处的锥壳内直径。
3-48 GB150-1998 中内压容器壳体（不含平盖）开孔补强所需补强面积的计算公
式是什么？
答：内压容器壳体（不含平盖）开孔所需补强面积按下式计算：
A=d·δ+2δ·δet（1-fr）
式中δ为按内压计算时壳体开孔处的计算厚度。
3-49 GB150-1998 中外压容器壳体（不含平盖）开孔补强所需补强面积的计算公
式是什么？
答：外压容器壳体（不含平盖）开孔所需补强面积按下式计算：
A=0.5[d·δ+2δ·δet（1-fr）]
式中δ为按外压计算时壳体开孔处的计算厚度。
3-50 GB150-1998 中平盖开孔补强所需补强面积的计算公式是什么？
答：平盖开孔所需补强面积按下式计算：
A=0.5d·δp
式中δp为平盖计算厚度。
3-51 GB150-1998 对压力容器开孔的有效补强范围及有效补强面积是如何规定
的？
答：1．有效补强范围是指： a)有效宽度 ，取二者中较大值。 b)有效高度：外
侧高度 ，取二者中较小值；内侧高度 ，取二者中较小值。 2．有效补强面积是
指，在有效补强范围内容器本体可作为补强的截面积 Ae 与在有效补强范围内另
加的补强面积A4之和。其中：
Ae＝A1＋A2＋A3
式中：
A1——壳体有效厚度减去计算厚度之外的多余面积；
A2——接管有效厚度减去计算厚度之外的多余面积；
A3——焊缝金属截面积。
A4≥A－Ae
式中：A ——开孔削弱所需要的补强截面积。
3-52 螺栓法兰联接设计包括哪些内容？
答：1．确定垫片材料、型式及尺寸； 2．确定螺栓材料、规格及数量； 3．确
定法兰材料、密封面型式及结构尺寸； 4．进行应力校核(计算中所有尺寸均不
包括腐蚀裕量)。
3-53 用钢板制造整体带颈法兰时，须符合什么要求？
答：必须符合下列要求： 1．钢板应经超声检测，无分层缺陷； 2．应沿钢板轧
制方向切割出板条，经弯制，对焊成为圆环，并使钢板表面成为环的侧面； 3．圆
环的对接接头应采用全焊透结构； 4．圆环对接接头应经焊后热处理及100％射
线或超声检测，合格标准按JB4700的规定。
3-54 法兰在什么情况下应进行正火或完全退火热处理？
答：在下列任一情况下应进行正火或完全退火热处理： 1．法兰断面厚度大于
76mm的碳素钢或低合金钢制法兰； 2．焊制整体法兰； 3．锻制法兰。
3-55 什么叫窄面法兰？什么叫宽面法兰？
答：垫片的接触面位于法兰螺栓孔包围的圆周范围内的，称作窄面法兰。垫片的
接触面分布在法兰螺栓中心圆内外两侧的，称作宽面法兰。
3-56 GB150-1998中法兰按其整体性程度分为几种型式？各型式的特点和计算方
法如何？
答：分为三种型式： 1．松式法兰：法兰未能有效地与容器或接管连接成一整体，
不具有整体式连接的同等结构强度。不带颈的松式法兰按活套法兰计算，带颈的
松式法兰可按整体法兰计算。 2．整体法兰：法兰、法兰颈部及容器或接管三者
能有效地连接成一整体结构。其计算按整体法兰进行。 3．任意式法兰：是一些
焊接法兰[见 GB150-1998 图 9-1 中(h)、(i)、(j)、(k)]。其计算按整体法兰，
但为了简便，当满足下列条件时也可按活套法兰计算： δ0≤15mm，Di/δ0≤300，
pc ≤2MPa，操作温度小于或等于370℃。
3-57 密封的基本条件是什么？什么叫密封比压？什么是垫片系数？何以要校
核垫片宽度？
答：垫片强制密封有两个条件：即预密封条件和操作密封条件。预密封条件的意
义是：法兰的密封面不管经过多么精密的加工，从微观来讲，其表面总是凹凸不
平的，存在沟槽。这些沟槽可成为密封面的泄漏通道。因此必须利用较软的垫片
在预紧螺栓力作用下，液化石油气储罐使垫片表面嵌入到法兰密封面的凹凸不平处，将沟槽填没，
消除上述泄漏通道。为此在垫片单位有效密封面积上应有足够的压紧力。此单位
面积上的压紧力，称为垫片的密封比压力（单位为 MPa），用 y 表示。不同的垫
片有不同的比压力。垫片材料愈硬，y愈高。操作密封条件的意义是：经预紧达
到预密封条件的密封面，在内压作用下，由于压力的轴向作用，密封面会产生分
离，使垫片与密封面间的压紧力减小，出现微缝隙，内压介质有可能通过缝隙产
生泄漏。为保证其密封，必须使垫片与密封面间保持足够大的流体阻力，只有当
其阻力能大于由介质内外压差引起的推动力时，垫片方能密封而不产生泄漏。由
于垫片与密封面间的流体阻力与垫片压紧力成正比，为此在垫片与密封面间必须
保持足够大的压紧力，以确保其缝隙足够的小而使流体阻力足够的大。使垫片与
法兰密封面间保持足够大的阻力使密封面不发生泄漏时，施加于垫片单位有效密
封面积上的压紧力与其内压力的比值，称为垫片的垫片系数，以m表示。不同的
垫片有不同的m值，且m随垫片的硬度增大而增大。垫片在螺栓预紧时承受最大
的压紧力，有可能被压缩成塑性变形而失去回弹能力，当法兰密封面在介质压力
作用下产生分离时，垫片不能产生回弹去“贴紧”密封面，使其间不能保持足够
的接触力（即垫片压紧力）而引起泄漏。因此，垫片在预紧时，既要压紧以使其
单位有效密封面积上的压紧力不小于y值，又不能使其压紧力过大以防止被压成
塑性变形。对平面密封的情况，为防止垫片被压成塑性变形应控制垫片预紧压紧
力不大于4y。垫片在预紧时，如果单位有效密封面积上的压紧力小于y，会使“泄
漏通道”不能消除，而达不到预密封要求；相反，当垫片预紧力过大（＞4y）时，
由于垫片失去弹性，会使垫片在内压作用时产生泄漏。垫片计算中的垫片最小宽
度的校核就是出于这一目的。但此校核允许以经验替代，即垫片的最小宽度可按
经验确定（参考有关垫片标准决定）。当无经验时，建议对其进行校核，以确保
密封的可靠性。
3-58 何谓垫片有效密封宽度？如何计算？
答：法兰在预紧前垫片能与法兰密封面接触上的宽度，称为垫片接触宽度，以N
表示。当法兰螺栓预紧后，由于法兰环产生偏转，法兰密封面在靠近内径处会产
生分离，使其与该部位的垫片脱离接触，故垫片只有在靠近外径处才能被压紧。
此能被压紧的部分的宽度称为垫片基本密封宽度，以 bo 表示。不同密封面型式
的垫片基本密封宽度的计算见 GB150-1998 中表 9-1。然而垫片被压紧并不等于
能起密封作用，只有被压得相应紧的垫片宽度才能起有效密封作用。垫片实际能
起有效密封作用的宽度只有基本密封宽度的一部分，即更靠近垫片外径的部分，
此真正能起密封作用的垫片的宽度，称为垫片有效密封宽度，以b表示，其值按
以下规定计算：当bo ≤6.4mm时，b＝bo；当bo ＞6.4mm时，b＝2.53 。
3-59 垫片压紧力有几种？如何计算？
答：有两种： 1．预紧状态下需要的最小垫片压紧力； 2．操作状态下需要的最
小垫片压紧力。
3-60 突面法兰、凹凸面法兰、榫槽面法兰的密封面各有什么优缺点？
答：突面法兰密封面具有结构简单，加工方便，且便于进行防腐衬里等的优点。
由于这种密封面和垫片的接触面积较大，如预紧不当，垫片易被挤出密封面，也
不易压紧，密封性能较差。适用于压力不高的场合，一般使用在 PN≤2.5MPa 的
压力下。凹凸面法兰密封面相配的两个法兰接合面一个是凸面、一个是凹面。安
装时易于对中，能有效地防止垫片被挤出密封面，密封性能比突面密封面为好。
榫槽面法兰密封面由一个榫面和一个槽面相配而成，密封面更窄。由于受槽面的
阻档，垫片不会被挤出压紧面，且少受介质的冲刷和腐蚀。安装时易于对中，垫
片受力均匀，密封可靠。适用于易燃、易爆和有毒介质的场合。只是由于垫片很
窄，更换时较为困难。
3-61 GB150-1998 中法兰的应力校核有哪些？
答：需进行下列应力校核： 1．轴向应力对 GB150-1998 中图 9-1(d)、(e)、（f）
所示的整体法兰： 对按整体法兰计算的任意法兰及 GB150-1998 中图 9-1(g)所
示的整体法兰： 对GB150-1998中图9-1(c)所示的整体法兰及图9-1(b-1)、(b-2)
所示的带颈松式法兰： 2．径向应力 3．环向应力 4．组合应力 ， 5．剪应力
在预紧和操作两种状态下的剪应力应分别小于或等于翻边(或圆筒)材料在常温
和设计温度下的许用应力的0.8倍。
3-62 卧式容器的双支座与多支座各有什么优缺点？
答：卧式容器的力学模型和梁相似。多支点梁由于支点间的间距小、各支点分摊
的重量小，梁中的弯矩就小，应力也小。但要求各支点在同一水平上，这对于大
型卧式容器较难做到。由于地基的不均匀沉降，使多支点的支反力不能均匀分配。
双支座不存在支反力不能均匀分配的问题。但是跨间的弯矩大，支座截面上的弯
矩也大，容器壁内的应力就大。
3-63 双支座卧式容器设计中对支座的位置及固定型式按什么原则确定？
答：根据均布载荷的外伸梁的力学分析可知，当外伸梁的长度 A 为梁的全长 L
的0.207倍时，跨间的最大弯矩与支座截面处的弯矩(绝对值)相等，若外伸加长，
支座截面处的应力加大。因而，卧式容器通常要求A≤0.2L。此外，由于封头的
刚性大于圆筒体的刚性，封头对于圆筒体有加强作用，若支座邻近封头，即
A≤0.5Rm（Rm 为圆筒平均半径），则可充分利用封头的加强效应。因此在满足
A≤0.2L时，尚应尽量满足A≤0.5Rm。和立式容器一样，卧式容器的支座也应固
定在基础上。但是，环境和物料温度的变化会使卧式容器的圆筒体产生伸缩，若
因支座固定而不允许圆筒体伸缩，圆筒体内部将增加附加应力。因此卧式容器只
允许一个支座固定，另一支座的地脚螺栓孔开成长圆孔，允许滑动。
3-64 设计塔式容器时应考虑那些载荷？其圆筒轴向应力有哪些？要对圆筒哪
些组合应力进行校核？
答：1．设计时应考虑以下载荷： a.设计压力； b.液柱静压力； c.塔器自重（包
括内件和填料等）以及正常操作条件下或试验状态下内装物料的重力载荷； d.
附属设备及隔热材料、衬里、管道、扶梯、平台等的重力载荷； e.风载荷和地
震载荷。必要时，尚应考虑以下载荷的影响； f.连接管道和其他部件引起的作
用力； g.由于热膨胀量不同而引起的作用力； h.压力和温度变化的影响； i.
塔器在运输或吊装时承受的作用力。 2．圆筒轴向应力有： 1）由内压或外压引
起的轴向应力 式中设计压力 p 取绝对值。 2）操作或非操作时重力及垂直地震
力引起的轴向应力 其中 仅在最大弯矩为地震弯矩参与组合时计入此项。 3）弯
矩引起的轴向应力 3．要对圆筒下列组合应力进行校核： 1）圆筒最大组合压应
力校核对内压塔器（在非操作工况下） 对外压塔器（在操作工况下） 2）圆筒
最大组合拉应力校核对内压塔器（在操作工况下） 对外压塔器（在非操作工况
下） 式中K为载荷组合系数，取K＝1.2。
3-65 等直径、等厚度塔容器的基本自振周期按什么公式计算？
答：按下式计算：
3-66 为什么要对塔器顶部挠度进行控制？
答：塔器高度与塔径之比较大，其筒体壁厚较薄，在风载荷作用下，会造成塔器
顶部挠度过大，出现：(1)对板式塔而言，塔盘倾斜严重，气液传质不均匀，导
致塔板效率下降，影响产品质量；(2)与塔体连接的接管因塔的摆动过大，连接
处受到拉、压、弯、扭的综合作用，易出现泄漏，对易燃、易爆及有毒介质是十
分危险的；(3)塔器顶部挠度过大，即意味着塔器在摆动过程中最大位移处离中
心轴线的绝对距离较大，由此会产生较大的附加偏心弯矩，影响设备的使用寿命。
为确保塔器的正常操作和安全运行必须对塔的顶部挠度进行适当控制。
3-67 压力容器在操作过程中有可能出现超压时应采取什么措施？
答：可能出现超压的压力容器，应配备超压泄放装置。
3-68 GB150-1998附录B适用于哪几种超压泄放装置？不适用于什么样的压力容
器？
答：适用于下列三种超压泄放装置： 1．安全阀； 2．爆破片装置； 3．安全阀
与爆破片装置的组合装置。不适用于操作过程中可能产生压力剧增，反应速度达
到爆轰时的压力容器。
3-69 试比较安全阀与爆破片装置各自的优缺点？
答：1．安全阀是一种由进口静压开启的自动泄压阀门，它依靠介质自身的压力
排出一定数量的流体，以防止容器或系统内的压力超过预定的安全值。当容器内
的压力恢复正常后，阀门自行关闭，阻止介质继续排出。爆破片装置是一种非重
闭式泄压装置，由进口静压使爆破片受压爆破而泄放介质，以防止容器或系统内
的压力超过预定的安全值。压力恢复正常后必须重新装上新的爆破片。 2．容器
的设计压力是按不同的超压泄放装置分别确定的。当采用安全阀时，容器的设计
压力是工作压力的 1.1 倍左右；对爆破片装置，容器的设计压力是工作压力的
1.1～1.7 倍。同样的工作压力下，采用安全阀的压力容器的设计压力较低，壁
厚较薄。
3-70 什么情况下必须设置安全阀？
答：凡属下列情况之一的必须安装安全阀： 1.独立的压力系统（有切断阀与其
它系统分开）。该系统指全气相、全液相或气相连通； 2.容器的压力物料来源处
没有安全阀的场合； 3.设计压力小于压力来源处压力的容器及管道； 4.容积式
泵和压缩机的出口管道； 5.由于不凝气的累积产生超压的容器； 6.加热炉出口
管道上如设有切断阀或控制阀时，在该阀上游应设置安全阀； 7.由于工艺事故、
自控事故、电力事故、火灾事故和公用工程事故引起的超压部位； 8.液体因两
端阀门关闭而产生热膨胀的部位； 9.凝气透平机的蒸汽出口管道； 10.某些情
况下，由于泵出口止回阀的泄露，则在泵的入口管道上设置安全阀； 11.其它应
设置安全阀的地方。
3-71 在什么条件下必须采用爆破片装置？
答：符合下列条件之一者，必须采用爆破片装置： 1．压力快速增长； 2．对密
封有更高要求； 3．液化石油气半挂车容器内物料会导致安全阀失效； 4．安全阀不能适用的其他
情况。
3-72 如何选择安全阀的型式？
答：安全阀的型式和种类较多，对不同的场合，宜按下列要求选用： 1.排放可
压缩流体（如蒸汽和其它气体）时，选用全启式安全阀； 2.排放不可压缩流体
（为水和油等液体）时，选用微启式或全启式安全阀（以选用微启式为宜）； 3.
排放蒸汽或空气时，可选用带扳手的安全阀； 4.设定压力大于3MPa，温度超过
235℃的气体，选用带散热片的安全阀； 5.排放介质允许泄放至大气的，选用开
式阀帽安全阀；不允许泄放至大气的，选用闭式阀帽安全阀； 6.排放有强腐蚀、
有极度危害的介质，选用波纹管安全阀； 7.高背压的场合，选用背压平衡式安
全阀或导阀控制式安全阀； 8.在某些重要场合，有时要安装互为备用的两个安
全阀，但要有安全联锁装置，以确保任何时候（包括检修期间）都能满足容器的
安全泄放面积。
3-73 低温压力容器的结构设计应考虑什么问题？
答：钢材随着使用温度的降低，会由延性状态向脆性状态转变，其抗冲击性能降
低。当有难以避免的缺陷时，在低于脆性转变温度下受力，会导致脆断。所以，
低温压力容器除了对所用钢材提出较严格的抗冲击性能要求外，对容器的结构作
出防止脆断的措施，需充分考虑以下问题： a.结构应尽量简单，减少约束； b.
避免产生过大的温度梯度； c.液化石油气半挂车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，使圆滑过渡； d.容器的支座或支腿需设置垫板，
不得直接焊在壳体上。
3-74 进行 100％射线或超声检测的低温压力容器焊接接头检验有什么特殊要
求？进行局部射线或超声检测的低温压力容器，检查长度如何？
答：凡按规定进行100％射线或超声检测的低温压力容器，所有受压元件焊接接
头均需做100％磁粉或渗透检测。受压元件与非受压件的连接焊接接头亦按此要
求检查。进行局部射线或超声检测的低温压力容器，检查长度不得少于各条焊接
接头长度的50%，且不少于250mm。
3-75 低温压力容器焊接有什么要求？
答：1．低温容器施焊前应按JB4708进行焊接工艺评定试验，包括焊缝和热影响
区的低温夏比(V 形缺口)冲击试验。冲击试验的取样方法和合格指标，按
GB150-1998 C2.1中母材的要求确定。 2．当焊缝两侧母材具有不同冲击试验要
求时，焊缝金属的冲击试验温度应低于或等于两侧母材中的较高者。低温冲击功
按两侧母材抗拉强度的较低值符合GB150-1998表C2的要求。热影响区按相应母
材要求确定。接头的拉伸和弯曲性能按两侧母材中的较低要求。 3．按照JB4708
进行焊接工艺评定，由不同组别号的母材组成焊接接头时，其焊接接头的低温冲
击试验需重新评定。 4．应严格控制焊接线能量。在焊接工艺评定所确认的范围
内，选用较小的焊接线能量，以多道施焊为宜。 5．焊接区域内，包括对接接头
和角接接头的表面，不得有裂纹、气孔和咬边等缺陷，不应有急剧的形状变化，
呈圆滑过渡。
3-76 什么叫“低温低应力工况”？低温低应力工况的容器是否应按低温压力
容器考虑？
答：“低温低应力工况”系指容器或其受压元件的设计温度虽然低于或等于-20
℃，但其环向应力小于或等于钢材标准常温屈服点的六分之一，且不大于50MPa
的工况。 “低温低应力工况”不适用于钢材标准抗拉强度下限值大于 540MPa
的低温容器。当容器壳体或其受压元件使用在“低温低应力工况”下，若其设计
温度加50℃后，高于-20℃时，不必遵循低温压力容器的规定。
3-77 压力容器及其受压元件在什么情况下应进行热处理？
答：1.容器及其受压元件符合下列条件之一者，应进行焊后热处理： 1）钢材厚
度 符合以下条件者： a.碳素钢、07MnCrMoVR 厚度大于 32mm（如焊前预热 100
℃以上时，厚度大于 38mm）； b.16MnR 及 16Mn 厚度大于 30mm（如焊前预热 100
℃以上时，厚度大于34mm）； c.15MnVR及15MnV厚度大于28mm（如焊前预热100
℃以上时，厚度大于32mm）； d.任意厚度的 15MnVNR、18MnMoNbR、13MnNiMoNbR、
15CrMoR、14Cr1MoR、12Cr2Mo1R、20MnMo、20MnMoNb、15CrMo、12Cr1MoV、12Cr2Mol
和 1Cr5Mo 钢； e.对于钢材厚度 不同的焊接接头，上述厚度按薄者考虑；对于
异种钢材相焊的焊接接头，按热处理严者确定。 2）图样注明有应力腐蚀的容器，
如盛装液化石油气、液氨等的容器。 3）图样注明盛装毒性为极度或高度危害介
质的容器。 4）除图样另有规定，奥氏体不锈钢的焊接接头可不进行热处理。 2．冷
成形或中温成形的受压元件，凡符合列条件之一者应于成形后进行热处理： 1）
圆筒钢材厚度 符合以下条件者：碳素钢、16MnR 的厚度不小于圆筒内径 Di 的 3
％；其他低合金钢的厚度不小于圆筒内径 D1 的 2.5％。 2）冷成形封头应进行
热处理。当制造单位确保冷成形后的材料性能符合设计、使用要求时，不受此限。
除图样另有规定，冷成形的奥氏体不锈钢封头可不进行热处理。
3-78 压力容器焊后热处理如因设备过长，需在炉内分段进行时，有什么要求？
答：分段热处理时，其重复加热长度应不小于 1500mm。炉外部分应采取保温措
施，使温度梯度不致影响材料的组织和性能。
3-79 何种焊接接头允许采用局部热处理？局部热处理时有何要求？
答：B、C、D类焊接接头，球形封头与圆筒相连的A类焊接接头以及缺陷焊补部
位，允许采用局部热处理方法。局部热处理时，焊缝每侧加热宽度不小于钢材厚
度 的2倍；接管与壳体相焊时加热宽度不得小于钢材厚度 的6倍。靠近加热区
的部位应采取保温措施，使温度梯度不致影响材料的组织和性能。
3-80 何种情况的钢制容器表面及其零部件应进行酸洗、钝化处理？
答：有防腐要求的不锈钢及复合钢板制容器的表面，应进行酸洗、钝化处理。该
类钢制零部件按图样要求进行热处理后，还需作酸洗、钝化处理。
3-81 GB150-1998中规定符合什么条件的压力容器的A类和B类焊接接头应进行
百分之百射线或超声检测？
答：凡符合下列条件之一的容器及受压元件，其A类和B类焊接接头应进行百分
之百射线或超声检测： a)钢材厚度 ＞30mm的碳素钢、16MnR； b)钢材厚度 ＞
25mm 的 15MnVR、15MnV、20MnMo 和奥氏体不锈钢； c)标准抗拉强度下限值 ＞
540MPa 的钢材； d)钢材厚度 ＞16mm 的 12CrMo、15CrMoR、15CrMo；其他任意
厚度的Cr-Mo低合金钢； e)进行气压试验的容器； f)图样注明盛装毒性为极度
危害或高度危害介质的容器； g)图样规定须100％检测的容器； h)多层包扎压
力容器内筒的A类焊接接头； i)热套压力容器各单层圆筒的A类焊接接头。注：
公称直径小于250mm的接管与长颈法兰、接管与接管对接连接的B类焊接接头除
外。
3-82 《容规》规定符合什么情况的压力容器对接接头必须进行全部射线或超声
检测？
答：符合下列情况之一时，压力容器的对接接头必须进行全部射线或超声波检测：
1.GB150 及 GB151 等标准中规定进行全部射线或超声检测的压力容器； 2.第三
类压力容器； 3.第二类压力容器中易燃介质的反应压力容器和储存压力容器； 4.
设计压力大于 5.0MPa 的压力容器； 5.设计压力大于等于 0.6MPa 的管壳式余热
锅炉； 6.设计选用焊缝系数为 1.0 的压力容器（无缝管制筒体除外）； 7.疲劳
分析设计的压力容器； 8.采用电渣焊的压力容器； 9.使用后无法进行内外部检
验或耐压试验的压力容器； 10.符合下列之一的铝、铜、镍、钛及其合金制压力
容器： (1)介质为易燃或毒性程度为极度、高度、中度危害的； (2)采用气压试
验的； (3)设计压力大于等于1.6MPa的。
3-83 GB150-1998中规定那些压力容器允许对其A类和B类焊接接头进行局部射
线或超声检测？对检测部位和检测长度的要求如何？
答：除 GB150-1998 中 10.8.2.1 和 10.8.2.3 规定以外的容器，允许对其 A 类和
B类焊接接头进行局部射线或超声检测。检测长度不得少于各条焊接接头长度的
20%，且不小于 250mm。焊缝交叉部位及以下部位应全部检测，其检测长度可计
入局部检测长度之内。 a)先拼板后成形凸形封头上的所有拼接接头； b)凡被补
强圈、支座、垫板、内件等所覆盖的焊接接头； c)以开孔中心为圆心，1.5 倍
开孔直径为半径的圆中所包容的焊接接头； d)嵌入式接管与圆筒或封头对接连
接的焊接接头； e)公称直径不小于 250mm 的接管与长颈法兰、接管与接管对接
连接的焊接接头。注：公称直径小于250mm的接管与长颈法兰、接管与接管对接
连接的B类焊接接头除外。
3-84 对容器直径不超过 800mm 的圆筒与封头对接的最后一道环向封闭焊缝，当
采用不带垫板的单面焊且无法进行检测时，如何处理？
答：对容器直径不超过800mm的圆筒与封头的最后一道环向封闭焊缝，当采用不
带垫板的单面焊对接接头，且无法进行射线或超声检测时，允许不进行检测，但
需采用气体保护焊打底。
3-85 GB150-1998中规定符合什么条件的焊接接头表面需进行磁粉或渗透检测？
答：凡符合下列条件之一的焊接接头，需对其表面进行磁粉或渗透检测： a)凡
属 10.8.2.1 中 c)、d)条容器上的 C 类和 D 类焊接接头； b)层板材料标准抗拉
强度下限值 ＞540MPa的多层包扎压力容器的层板C类焊接接头； c)堆焊表面；
d)复合钢板的复合层焊接接头； e)液化气体运输车标准抗拉强度下限值 ＞540MPa 的材料及
Cr-Mo低合金钢材经火焰切割的坡口表面，以及该容器的缺陷修磨或补焊处的表
面，卡具和拉助等拆除处的焊痕表面； f)凡属 10.8.2.1 容器上公称直径小于
250mm的接管与长颈法兰、接管与接管对接连接的焊接接头。
3-86 《容规》对压力容器焊接接头检测方法的选择是如何要求的？
答：压力容器焊接接头检测方法的选择要求如下： 1.压力容器壁厚小于等于
38mm时，其对接接头应采用射线检测；由于结构等原因，不能采用射线检测时，
允许采用可记录的超声检测。 2.压力容器壁厚大于38mm（或小于等于38mm，但
大于20mm且使用材料抗拉强度规定值下限大于等于540MPa）时，其对接接头如
采用射线检测，则每条焊缝还应附加局部超声检测；如采用超声检测，则每条焊
缝还应附加局部射线检测。无法进行射线检测或超声检测时，应采用其他检测方
法进行附加局部无损检测。附加局部检测应包括所有的焊缝交叉部位，附加局部
检测的比例为《容规》第84条规定的原无损检测比例的20%。 3.对有无损检测
要求的角接接头、T型接头，不能进行射线或超声检测时，应作100%表面检测。
4.铁磁性材料压力容器的表面检测应优先选用磁粉检测。 5.有色金属制压力容
器对接接头应尽量采用射线检测。
3-87 《容规》对钢制压力容器对接接头无损检测的合格指标是如何规定的？
答：对钢制压力容器对接接头进行无损检测：当采用射线检测时，其透照质量不
应低于 AB 级，其合格级别为Ⅲ级，液化气体运输车且不允许有未焊透；当采用超声检测时，其
合格级别Ⅱ级。对 GB150、GB151 等标准中规定进行全部（100%）无损检测的压
力容器、第三类压力容器、焊缝系数取1.0的压力容器以及无法进行内外部检验
或耐压试验的压力容器，其对接接头进行全部（100%）无损检测：当采用射线检
测时，其透照质量不应低于 AB 级，其合格级别为Ⅱ级；当采用超声检测时，其
合格级别Ⅰ级。公称直径大于等于 250mm（或公称直径小于 250mm，其壁厚大于
28mm）的压力容器接管对接接头的无损检测比例及合格级别应与压力容器壳体主
体焊缝要求相同；公称直径小于 250mm，其壁厚小于等于 28mm 时仅做表面无损
检测，其合格级别为JB4730规定的Ⅰ级。
3-88 《容规》对压力容器检查孔的要求如何？
答：1.为检查压力容器在使用过程中是否产生裂纹、变形、腐蚀等缺陷，压力容
器应开设检查孔（第 46 条规定的除外）。检查孔包括人孔、手孔。 2.检查孔的
最少数量与最小尺寸应符合下表的要求： 内径Di（mm） 检 查 孔最少数量 检
查孔最小尺寸（mm） 备 注 人 孔 手 孔 300＜Di≤500 手孔2个 φ75或长圆
孔75×50 500＜Di≤1000 人孔1个，或手孔2个（当容器无法开人孔时） φ400
或长圆孔400×250 380×280 φ100或长圆孔100×80 Di＞1000 人孔1个，或
手孔 2 个（当容器无法开人孔时 同上 φ150 或长圆孔 150×100 球罐人孔最小
500mm 3.检查孔的开设位置要求如下：（1）检查孔的开设应合理、恰当，便于观
察或清理内部；（2）手孔开设在封头上或封头附近的筒体上。 4.球形液化气储罐应在
上、下极板上各开设一个人孔（或制造工艺孔）。
3-89 符合什么条件的压力容器可不开设检查孔？
答：符合下列条件之一的压力容器可不开设检查孔： 1．筒体内径小于等于 300mm
的压力容器。 2．压力容器上设有可以拆卸的封头、盖板等或其他能够开关的盖
子，其封头、盖板或盖子的尺寸不小于所规定检查孔的尺寸。 3．无腐蚀或轻微
腐蚀，无需做内部检查和清理的压力容器。 4．制冷装置用压力容器。 5．换热
器。
3-90 应开设检查孔的压力容器，因特殊情况不能开设检查孔时，应满足什么要
求？
答：应同时满足以下要求： 1．对每条纵、环焊缝做 100%无损检测（射线或超
声）。 2．应在设计图样上注明计算厚度[注]，且在压力容器在用期间或检验时
重点进行测厚检查。 3．相应缩短检验周期。 [注]当壳体上有需要补强的开孔
时，该计算厚度应为考虑补强后需要的厚度。若壳体多余面积全部作为了补强面
积，该计算厚度应为有效厚度；否则，开孔补强应以设计厚度为基础进行计算。
3-91 钢制压力容器的接管与壳体之间的接头，何种情况下应采用全焊透型式？
答：有下列情况之一的，应采用全焊透型式： 1．介质为易燃或毒性为极度和高
度危害的压力容器。 2．做气压试验的压力容器。 3．第三类压力容器。 4．低
温压力容器。 5．按疲劳准则设计的压力容器。 6．直接受火焰加热的压力容器。
7．移动式压力容器。
3-92 与射线检测方法相比，超声检测有哪些优点和缺点？
答：1.与射线检测相比，超声波检测有以下优点： a.对危害性的缺陷如裂纹、
未熔合等检测，灵敏度高； b.可检测厚度达数米的材料，而 X 射线目前一般仅
能探测40～60mm，只有采用9MeV直线加速器才能探测400mm； c.可以从材料任
一侧进行检测，可以对在用容器进行检测和监控； d.检测速度快，能测定缺陷
的深度位置； e.设备简单，检测费用低； f.对人体无伤害。 2.相比之下，超
声检测有如下缺点： a.判伤不直观，定性比较困难； b.检测结果无原始记录（采
用可记录超声仪，可克服此缺点）； c.检测结果受人为因素影响较大。
3-93 电渣焊焊接接头超声检测为什么要求在正火后进行？
答：由于电渣焊的焊缝形成粗大的柱状结晶，使超声波衰减增大，同时还会产生
晶界反射，从而使缺陷难以分辨。正火后晶粒细化，使检测能分辨缺陷。所以电
渣焊焊接接头超声检测要在正火后进行。
3-94 为什么对重要的钢板进行超声检测时应当正反两面检测？
答：液化气运输车由于在直探头多次反射检测中，接近钢板底面的缺陷产生的缺陷回波容易和
底波重合，造成漏检，所以正反面都得检测。
3-95 射线检测和超声检测是否可以互为代替使用？
答：《压力容器安全技术监察规程》第86条对不同壁厚的容器应采用何种检测方
法已作出了规定，因而不可以互为代替使用。
3-96 对有延迟裂纹和再热裂纹倾向的材料，在无损检测时有何规定？
答：对有延迟裂纹倾向的材料应在焊接完成 24 小时后进行无损检测；有再热裂
纹倾向的材料应在热处理后再增加一次无损检测。
3-97 一次应力、二次应力和峰值应力的概念是什么？
答：一次应力 为平衡压力与其它机械载荷所必须的法向应力或剪应力。一次应
力分为以下三类： 1．一次总体薄膜应力 是影响范围遍及整个结构的一次薄膜
应力。在塑性流动过程之中一次总体薄膜应力不会重新分布，它将直接导致结构
破坏。 2．一次局部薄膜应力 应力水平大于一次总体薄膜应力，但影响范围仅
限于结构局部区域的一次薄膜应力。当结构局部发生塑性流动时，这类应力将重
新分布。若不加以限制，则当载荷从结构的某一高应力区传递到另一低应力区时，
会产生过量塑性变形而导致破坏。 3. 一次弯曲应力 平衡压力或其他机械载荷
所需的沿截面厚度线性分布的弯曲应力。二次应力 为满足外部约束条件或结构
自身变形连续要求所须的法向应力或剪应力。液化气运输车二次应力的基本特征是具有自限
性，即局部屈服和小量变形就可以使约束条件或变形连续要求得到满足，从而变
形不再继续增大。只要不反复加载，二次应力不会导致结构破坏。峰值应力 由
局部结构不连续或局部热应力影响而引起的附加在一次加二次应力上的应力增
量。
3-98 峰值应力的基本特征是什么？在什么情况下必须限制峰值应力？
答：其特征是同时具有自限性和局部性，它不会引起明显的变形，其危害性在于
可能导致疲劳裂纹或脆性断裂。在频繁的交变载荷或温度改变作用时，容易引起
疲劳，这种情况下应控制峰值应力。
3-99 压力容器失效形式有哪几种？
答：压力容器因机械载荷或温度载荷过高而丧失正常工作能力，称为失效。其形
式有三种： 1.强度失效：容器在载荷作用下发生过量塑性变形或破裂。 2.刚度
失效：容器发生过量弹性变形，导致运输、安装困难或丧失正常工作能力。 3.
稳定失效：容器在载荷作用下形状突然发生改变导致丧失工作能力。压力容器的
设计必须计及上述三种失效可能，予以全面考虑，以确保设备的正常使用。
3-100 压力容器的常规设计法与分析设计法有何主要区别？
答：目前压力容器的主要设计方法有常规设计法与分析设计法两种。常规设计法，
是以弹性失效为准则，以薄膜应力为基础，来计算元件的厚度。限定最大应力不
超过一定的许用值（通常为 1 倍许用应力）。对容器中存在的较大的边缘应力等
局部应力以应力增强系数等形式加以体现，并对计及局部应力后的最大应力取与
薄膜应力相同的强度许用值。 GB150 标准中的内压圆筒、球壳的厚度即是针对
元件中的薄膜应力（一次总体薄膜应力），并控制在 1 倍许用应力水平进行计算
的。而对椭圆封头、碟形封头的厚度则是计及封头及圆筒边缘效应的局部应力，
并将其与薄膜应力叠加后的最大应力控制在1倍许用应力进行计算的。常规设计
方法简明、但不臻合理，且偏保守。分析设计法以塑性失效及弹塑性失效准则为
基础，计及容器中的各种应力，如总体薄膜应力、边缘应力、峰值应力，进行准
确计算，并对应力加以分类，按照不同应力引起的不同破坏形式，分别予以不同
的强度限制条件，以此对元件的厚度进行计算。按该法设计的容器更趋科学合理、
安全可靠且可体现一定的经济效益。 JB4732标准中对各种液化气运输车元件的厚度计算即是
建立在应力分析基础上并采用了第三强度理论。其中内压圆筒、球壳的计算公式
形式上虽与GB150的相应公式相同，但其计算意义是完全不同的。分析设计由于
区别了各种应力的性质和作用，充分发挥材料的承载潜力，因此对材料和制造、
检验提出了较高的技术要求。
3-101 薄壁容器和厚壁容器如何划分？其强度设计的理论基础是什么？有何区
别？
答：容器的外径（D0）与其内径（Di）之比 K＝D0/Di≤1.2 时，称为薄壁容器。
当 K＞1.2 时，为厚壁容器。薄壁容器强度设计的理论基础是旋转薄壳的无力矩
理论，采用了直法线假定；由此计算的应力都是沿壁厚均匀分布的薄膜应力，且
忽略了垂直于容器壁面的径向应力，是一种近似计算方法，但可控制在工程允许
的误差范围内。壁厚容器强度设计的理论基础是由弹性力学应力分析导出的拉美
公式。由此计算的应力为三向应力。其中周向应力和径向应力沿壁厚为非线性分
布，承受内压时，内壁应力的绝对值最大，外壁最小。但它们的轴向应力还是沿
壁厚均匀分布的。拉美公式展示的厚壁筒中的应力较好地与实际情况相符合，反
映了应力的客观分布规律。它即适用于厚壁容器，也适用薄壁容器。内压作用下
的容器，由薄膜理论计算的周向薄膜应力较由拉美公式算出的内壁最大周向应力
为低，其误差随 K 值增大而增加。当 K＝1.5 时，以内径为基础按薄膜理论计算
的周向应力较拉美公式计算的内壁周向应力低 23％。当以中径为基础时，按薄
膜理论计算的周向应力则只比按拉美公式计算的内壁周向应力低3.8％。对于一
般压力容器此误差是在允许的范围内。为此GB150中将内压圆筒的计算公式采用
了以中径为基础的薄膜理**式，其适用条件为 K≤1.5，此条件等同于
PC≤0.4[σ]tφ。
3-102 受内压作用的圆筒与球壳，其薄膜应力有何异同？
答：相同点：两者均产生两向薄膜应力，且各处一致。不同点：圆筒中的环向薄
膜应力为轴向应力的两倍。球壳中的两向薄膜应力相等，其值等于等径圆筒中的
轴向应力。为此在直径和压力相同的情况下，球壳所需壁厚仅为圆筒的一半。
3-103 受内压作用的圆筒与锥壳，其薄膜应力有何异同？锥壳的半顶角为什么
不宜大于 60°？
答：相同点：它们的环向应力均等于经向（轴向）应力的两倍，且沿壁厚均布。
不同点：圆筒中各应力沿轴向（经向）是均匀分布的，而锥壳中各应力沿经向是
线性分布的。大端应力最大，小端应力最小。锥壳大端的应力是与锥壳大端等径
的圆筒的相应应力的 1/cosα 倍。其中 α 为半顶角，小于 60°。为此 1/cosα
＞1，因此锥壳大端的应力大于等径圆筒的应力，且随α增大而增大。锥壳半顶
角小于 60°时，壳中的应力以薄膜应力为主，锥壳以壳的形式承载，故可应用
薄膜理论进行计算。当 α≥60°时，壳中的应力变为以弯曲应力为主的状态，
使壳体薄膜理论不能相适应，故α不宜大于60°，否则应按圆平板进行计算。
3-104 受内压作用的球壳、碟形壳、椭球壳中的薄膜应力各有何特点？
答：球壳：其薄膜应力无论是经向或是纬向（环向）其值相等，且为恒值，处处
相同，均为拉应力。碟形壳：因由中心较大半径的球面部分和周边较小半径的环
壳组成。其中心球面部分的应力情况与球壳相同。即有相同的双向薄膜拉应力，
且沿球面部分为恒值。但在较小半径的环壳（过渡区）内，其经向应力为拉应力，
而周向应力为压缩应力。椭球壳：仅在壳的顶点其两向薄膜应力相等，且均为拉
伸应力。离开顶点，无论是经向拉应力或周向（纬向）拉应力均趋减小，但经向
应力始终为拉伸应力，至赤道部位，经向应力与等径的圆筒中的轴向薄膜应力相
等。椭球壳中的周向（纬向）应力，在接近壳中心的部位上为拉伸应力，但随着
远离中心，应力降低，且可能由拉伸应力变为压缩应力，其变化情况随椭球壳的
长短轴之比a/b而异：当a/b＜ 时，椭球壳上的周向薄膜应力始终为拉伸应力，
最小值发生于赤道部位。当 a/b＝ 时，赤道处的周向应力正好等于零。当 a/b
＞ 时，椭球壳周向产生压缩薄膜应力，且压缩应力随 a/b 增大而加大，最大周
向压缩应力发生在赤道部位。 a/b＝2的标准椭圆封头，发生于封头顶点的最大
拉伸薄膜应力正好与发生在封头底边（赤道）的最大周向压缩薄膜应力数值相等。
其值恰好与等径圆筒中的环向薄膜应力的绝对值相等。
3-105 边缘应力有何特点？
答：（1）自限性：边缘应力是由于为满足相邻元件的变形协调而产生，当其应力
达到材料的屈服点时，由于材料产生塑性流动，使变形协调得到满足。一旦变形
得到满足，则材料的塑性流动也就自动中止。为此其应力和变形能自动得到限制。
（2）局部性：一般边缘应力中以经向弯曲应力为主，但其作用范围不大，随着
离开边缘迅速下降。对圆筒来说，距边缘 2.5 处（其中 R 为圆筒半径，δ 为圆
筒厚度），边缘弯曲应力即已降至最大应力值的5％。
3-106 椭圆形封头、碟形封头为何均带直边段？
答：是为避免封头与圆筒的连接环焊缝与边缘应力作用区相重合。环焊缝中不仅
可能存在焊接缺陷，而且不可避免地存在焊接残余应力，如再与边缘应力相重合，
则对受力十分不利，为此封头均设直边段，以改善其受力状况。
3-107 何谓薄圆板？薄板应力分析的理论基础是什么？
答：薄圆平板是指板的厚度 δ 与圆板直径 D 的比值在下列范围的圆平板：0.01
＜ ＜0.2。薄平板在载荷作用下产生的挠度远小于板厚 δ，一般采用薄板弯曲
的小挠度理论。
3-108 受侧向压力作用的圆平板的应力有什么特点？何以圆平板较等径的凸形
封头要厚？
答：圆平板应力分布特点： a.板内环向应力和径向应力均为弯曲应力，沿板厚
呈线性分布。 b.应力分布与周边支承情况有关：当板边缘为简支时，最大应力
在中心，且该处的环向应力与径向应力相等。当板边缘为固支时，最大应力在边
缘，应力方向为径向，其值小于简支时的最大应力。圆板中以弯曲应力为主，凸
形封头以薄膜应力为主，二者应力状况不同；圆板的最大应力与圆板半径和厚度
之比的平方 成正比。而凸形封头作为薄壳，其薄膜应力与 成正比，故就相同载
荷和直径条件下，薄板中产生的弯曲应力要比壳中的薄膜应力大得多，则板厚也
就较大。
3-109 对厚平盖何以要校核危险环截面的组合应力？
答：平盖的厚度计算公式是基于板中的最大弯曲应力导出的。但对诸如双锥密封
的平盖，除了承受螺栓法兰力矩及压力造成的弯曲应力外，在平盖的双锥环位置
的环槽截面上尚存在较大的剪切应力。为此在按最大弯曲应力算得平盖厚度后，
还应对最大剪应力部位的剪应力和弯曲应力的当量应力加以校验。
3-110 何谓容器的稳定性和临界压力？内压容器是否存在稳定问题？
答：容器在压应力作用下，形状突然发生改变而产生瘪塌的失效形式称为失去稳
定。其器壁受力由原先的薄膜应力状态突变为弯曲应力状态。液化气运输半挂车被压瘪时的最
小外压力称为临界压力。薄壁容器只要壁中存在压缩应力，就有失稳的可能。外
压容器存在稳定问题，内压容器也可能存在稳定问题。承受内压的长短轴之比为
2的标准椭圆封头，因其过渡区存在周向薄膜压缩应力，故也有稳定的问题，对
封头的最小有效厚度加以限制就是出于这一考虑。
3-111 容器失稳有哪些类型？其特点如何？
答：容器失稳分为周向失稳和经（轴）向失稳两种：周向失稳是因容器周向压缩
薄膜应力所引起。经向失稳是由容器轴向压缩薄膜应力所造成。液化气运输半挂车周向失稳时，
其横截面由圆形变成波形。容器经向失稳时，其横截面仍为圆形，但其经线由原
直线变为波形线。容器按照失稳范围大小，可分为整体失稳和局部失稳。通常外
压容器的压瘪属于整体失稳，而内压作用下的椭圆封头的过渡区失稳属于局部失
稳。两者之不同，是因压应力存在范围不同所致。
3-112 何谓弹性失稳和非弹性失稳？用高强度钢代替低强度钢可否提高容器的
弹性稳定性？
答：失稳时，器壁中的薄膜压缩应力小于材料的比例极限，应力与应变符合虎克
定律时，称为弹性失稳。由于此时失稳临界压力与材料的屈服限无关，仅与弹性
模数E及泊松比μ有关。因各种钢材的E及μ差别不大，故以高强度钢代替低
强度钢对提高容器的弹性稳定性几乎无效。若失稳时器壁中的压缩应力大于材料
的比例极限，应力与应变呈非线性关系时，则称非弹性失稳。非弹性失稳时的临
界压力与材料屈服限有关。此时采用高强度钢代替低强度钢则可提高容器的稳定
性。
3-113 外压长圆筒与短圆筒有何区别？在外压圆筒设计中何以广泛采用加强
圈？
答：计算长度大于临界长度的圆筒为长圆筒。长圆筒的两端边界或封头对其中间
部分起不到加强支撑作用，其临界压力与筒体长度无关，圆筒失稳时，横截面由
圆形变成波形，波数等于2。计算长度小于临界长度的圆筒为短圆筒。短圆筒两
端边界或封头对其中间部分可起加强支撑作用，其临界压力与圆筒长度成反比。
失稳时，圆筒横截面呈波形，波形数大于3。相同直径和壁厚的长圆筒与短圆筒，
后者的临界压力高于前者。即将长圆筒变成短圆筒可提高其临界压力。外压圆筒
上设置加强圈，即是为了变长圆筒为短圆筒或缩短圆筒的计算长度，目的均为提
高圆筒的稳定性。该法较直接增加圆筒厚度节省材料，约可减轻重量1/3。对不
锈钢圆筒，通过在外部设置碳钢加强圈则更为经济。此外，加强圈尚可减少大直
径薄壁容器的形状缺陷的影响，提高结构的可靠性。
3-114 何以外压凸形封头均按外压球壳进行稳定设计？
答：椭圆封头等凸形封头在内压作用下有“趋圆现象”，而在外压作用下有“趋
扁现象”，使封头过渡区产生周向拉伸薄膜应力，不存在失稳问题；但在其“球
面部分”则存在压缩薄膜应力，如同外压球壳，故须以球壳进行稳定计算。对椭
圆封头则须计算其“球面部分”的当量球壳半径。
3-115 为使法兰联接设计尽可能合理，对垫片载荷有什么要求？
答：为使法兰承受尽可能小的法兰力矩，在垫片设计中应尽可能控制较小的垫片
载荷。为此要求：由垫片在预紧时的压紧载荷Fa所确定的螺栓载荷Wa与由垫片
在操作时的压紧载荷Fp所确定的螺栓载荷WP相接近。即：Wa≈WP。
3-116 为使法兰联接设计尽可能合理，对螺栓中心圆直径的确定有什么要求？
答：为使法兰承受尽可能小的法兰力矩，液化气运输半挂车在螺栓设计中应尽可能控制较小的螺栓
中心圆直径，为此要求：由法兰径向结构要求所确定的螺栓中心圆直径与由法兰
环向结构要求所确定的螺栓中心圆直径相接近。即：Db径≈Db环。
3-117 法兰设计时，为获得尽可能紧凑的法兰设计结果，对法兰的应力有什么
要求？
答：应使法兰的三个应力尽量与相应的许用应力相接近。即： 目的是使法兰应
力趋满应力状态，则可最充分的发挥材料的强度性能。
3-118 内、外压圆筒的制造圆度何以不同？
答：内压圆筒在压力作用下，其横截面形状将由非正圆趋于正圆。圆筒初始的圆
度对其承载影响较小。外压圆筒在压力作用下，初始圆度直接影响其稳定性。外
压圆筒设计中的稳定安全系数与圆筒的初始圆度有关。故外压圆筒的圆度要求高
于内压圆筒。
3-119 GB150-1998 中规定相邻筒节 A 类接头焊缝中心线间外圆弧长应大于钢材
厚度的 3 倍，且不小于 100mm 的出发点是什么？
答：是为了避免相邻筒节焊接接头的热影响区互相重叠对材料带来的不良影响。
3-120 GB150-1998中规定B类焊接接头两侧钢材厚度差超过一定数值时应以1：
3 的斜度削薄较厚板的边缘是出于什么考虑？
答：是为了使结构过渡平缓，以减小压力作用下由边界效应引起的局部应力。
3-121 长颈对焊法兰的直边段与对接圆筒的厚度相差较大时，是否应按
GB150-1998 的规定削薄直边段？
答：不可简单按 GB150-1998 的规定削薄直边段。法兰直边段的受力不同于一般
圆筒。它既受内压的作用，又受法兰力矩的作用，且由法兰力矩引起的轴向弯曲
应力大大超过由内压引起的轴向应力（薄膜应力）。对法兰直边段的削薄应遵循
削薄后确保削薄端（即与较薄圆筒连接的一端）的轴向弯曲应力不超过许用值（ ）
的要求进行。具体作法是将削薄的直边段视作锥颈，并将其f控制在等于1，计
算确定直边段的最小长度后方能进行削薄。
3-122 什么情况必须对长颈法兰与圆筒的对接接头进行 100%射线或超声检测？
为什么？
答：对长颈法兰，当使用压力大于或等于其0.8倍的最大允许工作压力时，法兰
与圆筒的对接接头必须进行 100%射线或超声检测。这是因为长颈法兰与圆筒的
对接接头不仅承受着圆筒中由内压引起的轴向薄膜应力，而且还承受由法兰力矩
引起的轴向弯曲应力。长颈法兰的最大应力通常发生于锥颈小端，即直边段与法
兰锥颈的连接部位，在使用压力接近其最大允许工作压力时，此处轴向弯曲应力
已接近 。此轴向弯曲应力虽沿法兰直边段有所衰减，但由于法兰直边段极短，
故在直边段端部的轴向弯曲应力仍接近于 ，加上由压力引起的轴向薄膜应力 ，
则该截面处的轴向总应力可接近 ，达到对接圆筒中的轴向薄膜应力 的4倍。在
法兰设计中，对轴向弯曲应力是按许用值 进行控制的，其中不计焊接接头系数，
即认为焊接接头系数等于1。因此，应将长颈法兰与圆筒的对接接头与通常圆筒
的环向对接接头相区别，在使用压力接近法兰最大允许工作压力时，必须进行
100%射线或超声检测。
3-123 不同强度级别的低碳钢、低合金高强度之间的异种钢焊接，以及珠光体
耐热钢与低碳钢、碳锰钢（如 16MnR）之间的异种钢焊接，选用焊接材料的原则
是什么？
答：按以下原则选用焊接材料： a．不同强度级别的低碳钢、低合金高强钢之间
的异种钢焊接，一般要求焊接接头的强度应不低于强度较低一侧母材标准规定的
抗拉强度下限值，而接头的塑性、韧性应不低于强度较高而塑性、韧性较差一侧
的母材。 b. 珠光体耐热钢与低碳钢、碳锰钢（16MnR）之间的异种钢焊接，一
般采用中间合金成分的低氢碱性焊条，并根据其中焊接性能较差的一侧材料确定
预热温度。
3-124 奥氏体钢之间的焊接材料的选用原则是什么？
答：选用原则如下： 1.应保证熔敷金属的 Cr、Ni、Mo 或 Cu 等主要合金元素的
含量不低于母材标准规定的下限值； 2.对于有防止晶间腐蚀要求的焊接接头，
应采用熔敷金属中含有稳定化元素Nb（氩弧焊时，可含Ti），或保证熔敷金属含
C≤0.04％的焊接材料。
3-125 GB150-1998 规定的碳素钢和低合金钢低温压力容器的温度界限是多少？
依据是什么？
答：GB150-1998 规定：碳素钢和低合金钢制的压力容器当设计温度低于或等于
-20℃时为低温压力容器。把低温压力容器的温度界定在-20℃，主要是根据我国
多年的使用经验。实践表明：设计温度大于-20℃的压力容器按一般常温容器进
行选材、设计、制造具有足够安全性的，是成熟可靠的。
3-126 低温压力容器焊接材料的选用原则是什么？
答：低温压力容器用焊接材料，应选用与母材化学成分和机械性能相同或接近的
材料。受压元件或非受压元件与受压元件间的焊接，当采用手工电弧焊时，应选
用低氢碱性焊条；当采用埋弧焊时应选用碱性或中性焊剂。铁素体钢之间的焊接，
一般应选用铁素体型焊接材料（9％Ni 钢除外）。焊接接头的低温冲击试验温度
以及焊缝金属、熔合线、热影响区的低温冲击功的要求，均应与母材相同。铁素
体钢之间的异种钢焊接用焊接材料一般应按韧性要求较高侧的母材选用，而且焊
接接头抗拉强度不低于两侧母材中最低抗拉强度的较小值。铁素体钢与奥氏体钢
之间的焊接，应使焊接接头的抗拉强度不低于两侧母材中最低抗拉强度的较小
值，且铁素体钢侧熔合线和热影响区的冲击功应与铁素体钢母材相同。
3-127 何谓未焊透和咬边？各有何危害？
答：母材之间、母材与焊缝金属及多层焊层间未被熔化，留有可见的空间或夹渣
称为未焊透。此种缺陷按产生的部位及形成的原因，可分为根部未焊透、坡口部
未熔合和层间未熔合三种。其产生的原因：焊接电流太小；焊接速度太快；焊条
施焊角度不当或电弧发生偏吹；坡口角度或间隙太小；焊接散热太快；氧化物和
熔渣阻碍了金属间充分的熔合。咬边是减少基本金属截面积的一种缺陷，使承载
截面减少。压力容器受压元件不允许存有未焊透的结构。未焊透和咬边破坏了焊
接的连续性，降低了焊接接头的力学性能，引起应力集中。当缺陷超标时，影响
承载截面积，危及安全。使用抗拉强度规定值下限大于等于540MPa的钢材及铬-
钼低合金钢材制造的压力容器，奥氏体不锈钢、钛材和镍材制造的压力容器，低
温压力容器，球形压力容器以及焊缝系数取1.0的压力容器，其焊缝表面不得有
咬边；其他压力容器焊缝表面的咬边深度不得大于0.5mm，咬边的连续长度不得
大于100mm。焊缝两侧咬边的总长不得超过该焊缝长度的10％。
3-128 何谓延迟裂纹？如何防止？
答：延迟裂纹是冷裂纹的一种常见缺陷，它不在焊后立即产生，而在焊后延迟几
小时、几天或更长时间才出现，故称延迟裂纹。有延迟裂纹倾向的 ＞540MPa和
Cr-Mo 钢制的容器，应在焊接完成最少 24 小时后才能进行检验。防止延迟裂纹
可采用焊后加热的办法。
3-129 何谓热裂纹？产生的主要原因是什么？
答：焊接过程中在300℃以上高温下产生的裂纹称为热裂纹。热裂纹一般是在稍
低于凝固温度下产生的凝固裂纹，也有少数是在凝固温度区发生。热裂纹的产生
原因是焊接拉应力作用到晶界上的低熔共晶体所造成的。焊接应力是产生裂纹的
外因，低熔共晶体是产生裂纹的内部条件。焊缝中偏高的S、P是其与Fe形成低
熔点共晶体的主要因素。在压力容器焊接中，降低线能量或采用多层焊是防止热
裂纹的一种有效方法。
3-130 什么是焊后消氢处理？
答：焊接过程中，来自焊条、焊剂和空气湿气中的氢气，在高温下被分解成原子
状态溶于液态金属中，焊缝冷却时，氢在钢中的熔解度急剧下降，由于焊缝冷却
很快，氢来不及逸出，留在焊缝金属中，过一段时间后，会在焊缝或熔合线聚集。
聚集到一定程度，在焊接应力的作用下，导致焊缝或热影响区产生冷裂纹，即延
迟裂纹。因此要求焊条先预热，焊后对焊缝后热至 200℃，后热时间正常为 16
小时，这样可降低焊缝冷却速度使氢充分逸出，称为焊后消氢处理，这也是焊条
要选用低氢型的原因。
3-131 压力容器焊后热处理的目的是什么？
答：焊后热处理的主要目的是消除和降低焊接过程中产生的应力，避免焊接结构
产生裂纹；恢复冷作而损失的力学性能；改善接头及热影响区的塑性和韧性，提
高抗应力腐蚀的能力。
3-132 压力容器制造中的热处理分哪两类？
答：分为改善材料力学性能的热处理和焊后热处理两类。
3-133 何谓无损检测？常用方法有哪些？
答：无损检测是在不对受检工件进行分离和造成损伤的情况下，对容器的材料，
结构和焊接接头等的内部和表面质量进行检查。常用方法有：射线（RT）、超声
（UT）、磁粉（MT）、渗透（PT）、涡流（ET）、声发射（AE）等。
3-134 冲击功与冲击韧性有何差别？
答：钢材在进行缺口冲击试验时，摆锤冲击消耗在试样上的能量，称为冲击功。
用 Ak 表示，当为 V 形缺口时，即为 AKV。冲击试验时摆锤消耗在试样单位截面
上的冲击功称为冲击韧性（也称为冲击值）。用 αk 表示。由于冲击功仅为试样
缺口附近参加变形的体积所吸收，而此体积又无法测定，且在同一断面上每一部
分的变形也不一致，因此用单位截面积上的冲击功αk来判断韧性的方法国内外
已逐渐被淘汰。
3-135 钢材冲击试验的试样为什么要取横向？
答：液化气半挂车钢锭在浇铸时形成的偏析或杂质，在轧制钢板的过程中会顺着钢板轧制方向
（金属延伸方向）形成纤维状带状组织，从而使钢板平行于纤维组织（纵向）的
机械性能高于垂直方向（横向），尤其液化气半挂车韧性和塑性指标更为突出。为提高材料的
安全使用及压力容器的可靠性，GB150规定低温冲击试验要取横向作为最低冲击
功规定值