2023年年安全工程師《安全生產(chǎn)技術(shù)》知識(shí)6

安全生產(chǎn)技術(shù)精講班第27講講義

（二）壓力容器

壓力容器基礎(chǔ)知識(shí)

【本講大綱考試內(nèi)容要求】：

1.掌握壓力容器的種類和分類，特種設(shè)備安全要求：

2.熟悉壓力容器的安全要求，壓力容器的安全附件及其功用：

3.掌握壓力容器的事故特點(diǎn)和應(yīng)采取的應(yīng)急措施。

【教材內(nèi)容】：

P104

（二）壓力容器

1.壓力容器基礎(chǔ)知識(shí)

壓力容器，一般泛指在工業(yè)生產(chǎn)中盛裝用于完成反應(yīng)、傳質(zhì)、傳熱、分離和儲(chǔ)存等生產(chǎn)工藝過程的氣體或

液體，并能承載一定壓力的密閉容器。它被廣泛用于石油、化工、能源、冶金、機(jī)械、輕紡、醫(yī)藥、國防

等工業(yè)領(lǐng)域。

2.壓力容器工作特點(diǎn)

【增加內(nèi)容】：

（1）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

壓力容器一般由筒體（又稱殼體）、封頭、密封元件、開孔與接管（人孔、手孔、視鏡孔、物粕進(jìn)出口接

管）、附件（液位計(jì)、流量計(jì)、測(cè)溫計(jì)、安全閥等）和支座等分成。

（2）壓力

壓力容器的壓力可以來自兩個(gè)方面，一是壓力是容器外產(chǎn)生（增大）的，二是壓力是容器內(nèi)產(chǎn)生（增大）

的。

1）最高工作壓力，多指在正常噪作情況下，容器頂部可能出現(xiàn)的最高壓力。

2）設(shè)計(jì)壓力，系是指在相應(yīng)設(shè)計(jì)溫度下用以確定容器殼體厚度的壓力，亦即標(biāo)注在容器銘牌上的設(shè)計(jì)壓

力，壓力容器的設(shè)計(jì)壓力值不得低于最高工作壓力：當(dāng)容器各部位或受壓元件所承受的液柱靜壓力達(dá)到

5%設(shè)計(jì)壓力時(shí)，則應(yīng)取設(shè)計(jì)壓力和液柱靜壓力之和進(jìn)行該部位或元件的設(shè)計(jì)計(jì)算：裝有安全陶的壓力容

器，其設(shè)計(jì)壓力不得低于安全閥的開啟壓力或爆破壓力。容器的設(shè)計(jì)壓力確定應(yīng)按《鋼制壓力容器》GB

150-1998的相應(yīng)規(guī)定。

（3）溫度。

1）工作溫晟，是指容淵內(nèi)部工作介質(zhì)在正常操作過程中的溫度，即介質(zhì)溫度。

2）金屬溫度，系指容器受壓元件沿械面厚度的平均溫度。任何情況下，元件金屬的表面溫度不得超過鋼

材的允許使用溫度。

3）設(shè)計(jì)溫度，系指容器在正常操作時(shí)，在相應(yīng)設(shè)計(jì)壓力下，殼壁或元件金屬可能達(dá)到的最高或最低溫度。

當(dāng)殼壁或元件金屬的溫度低于一20C,按最低溫度確定設(shè)計(jì)溫度；除此之外，設(shè)計(jì)溫度一律按最高溫度選

取。設(shè)計(jì)溫度值不得低于元件金屬可能達(dá)到的最高金屬溫度；對(duì)于0℃以下的金屬溫度，則設(shè)計(jì)溫度不得

高于元件金屬可能達(dá)到的最低金屬溫度。容器設(shè)計(jì)溫度（即標(biāo)注在容器銘牌上的設(shè)計(jì)介質(zhì)溫度）是指殼體

的設(shè)計(jì)溫度。

（4）介質(zhì)

生產(chǎn)過程所涉及的介質(zhì)品種繁多，分類方法也有多種。按物質(zhì)狀態(tài)分類，有氣體、液體、液化點(diǎn)體、單質(zhì)

和混合物等：按化學(xué)特性分類，則有可燃、易燃、惰性和助燃四種；按它們對(duì)人類毒害程度，乂可分為極

度危害（T）、高度危害（II）、中度危害（HI）、輕度危害

（IV）四級(jí)：按它們對(duì)容器材料的腐蝕性可分為強(qiáng)腐蝕性、弱腐蝕性、非腐蝕性。

2）壓力容器的分類

2）壓力容器的分類

壓力容器分類方法很多，為利于安全技術(shù)監(jiān)察和管理，《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》將壓力容器劃分為

3類，見下表。

第三類壓力容器|第二類壓力容器|第一類壓力容器

★壓容器；★中壓容器；★低壓容器（第三類

★中壓容器（僅限毒性程度為極度和高度★低壓容器（僅限毒性程度為極和第二類規(guī)定的低壓

危害介質(zhì)）；度利高度危害介質(zhì)）：

★中壓儲(chǔ)存容器（僅限易燃或毒性程度為

中度危害介質(zhì)，且pv大于等于10MPa-m3）：★低壓反應(yīng)容器和低壓儲(chǔ)存容器容器除外）。

★中壓反應(yīng)容器（僅限易燃或毒性程度為（僅限易燃或毒性程度為中度危

中度危害介質(zhì)，且pV大于等于0.5害介質(zhì)）：

MPa,m）；

★低壓容器（僅限毒性程度為極度和高度

危害的介質(zhì)，目.pV大于等于0.2MPa?m3）；

★高壓、中壓管殼式余熱鍋爐；★低壓管殼式余熱鍋爐；

★中壓搪玻璃壓力容器；★低壓搪玻璃壓力容器。

★使用強(qiáng)度級(jí)別較高（指相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)中抗拉

強(qiáng)度規(guī)定值下限大于等于540MPa）的材料

制造的壓力容器；

★移動(dòng)式壓力容器，包括鐵路罐車（介質(zhì)

為液化氣體、低溫液體）、罐式汽車液化

氣體運(yùn)輸（半掛）車、低溫液體運(yùn)輸（半

掛）車、永久氣體運(yùn)輸（半掛）車和罐式

集裝箱（介質(zhì)為液化氣體、低溫液體）等;

★球形儲(chǔ)罐（容積大于等于50/）：

★低溫液體儲(chǔ)存容器（容積大于5n?）。

【例題】：壓力容器內(nèi)部工作介質(zhì)在正常操作過程中的溫度是。（）

A.設(shè)計(jì)溫度

B.工作溫度

C.金屬溫度

D.內(nèi)部溫度

【答窠】：B

4.安全附件

!）.3紗

.一,—勺排出一定數(shù)量的流體介質(zhì)，以防止

閥門自行關(guān)閉，并阻止介質(zhì)繼續(xù)排

?加載方式可以分為靜重式、杠桿式、

百世放出介質(zhì)，以防止容器或系統(tǒng)內(nèi)

一種斷裂型安全泄放裝置。

強(qiáng)等特點(diǎn)。

■破片

3）安全閥與爆破片裝置的組合

安全閥與爆破片裝置并聯(lián)組合時(shí)，爆破片的標(biāo)定爆破壓力不得超過容器的設(shè)計(jì)壓力。安全閥的開啟壓力應(yīng)

略低于爆破片的標(biāo)定爆破壓力。

當(dāng)安全閥進(jìn)口和容器之間串聯(lián)安裝爆破片裝置時(shí)，應(yīng)滿足下列條件：①安全閥和爆破片裝置組合的泄放能

力應(yīng)滿足要求：②爆破片破裂后的泄放面積應(yīng)不小于安全閥進(jìn)口面積，同時(shí)應(yīng)保證使得爆破片破裂的碎片

不影響安全閥的正常動(dòng)作；③爆破片裝置與安全閥之間應(yīng)裝設(shè)壓力表、旋塞、排氣孔或報(bào)警指示器，以檢

查爆破片是否破裂或滲漏。

當(dāng)安全閥出口側(cè)串聯(lián)安裝爆破片裝置時(shí)，應(yīng)滿足卜.列條件：①容器內(nèi)的介質(zhì)應(yīng)是潔凈的，不含有膠著物質(zhì)

或阻塞物質(zhì)；②安全閥的泄放能力應(yīng)滿足要求；③當(dāng)安全閥與爆破片之間存在背壓時(shí)，安全閥仍能在開啟

壓力下準(zhǔn)確開啟；④爆破片的泄放面積不得小于安全閥的進(jìn)口面積；⑤安全閥

與爆破片裝置之間應(yīng)設(shè)置放空管或排污管，以防止該空間的壓力累積。

4）爆破帽

爆破帽為一端封閉，中間具有一薄弱斷面的厚壁短管，爆破壓力誤差較小，泄放面積較小，多用于超高壓

容器。超壓時(shí)其薄弱面上的拉伸應(yīng)力達(dá)到材料的強(qiáng)度極限發(fā)生斷裂。由丁?其工作時(shí)通常還有溫度影響，因

此，一般均選用熱處理性能穩(wěn)定，且隨溫度變化較小的高強(qiáng)度鋼材料（如34CrNi3M。等）制造，其破爆壓

力與材料強(qiáng)度之比一般為0.2~0.5?

5）易熔塞

易熔塞屬于“熔化型”（“溫度型”）安全泄放裝置，它的動(dòng)作

取決于容器壁的溫度，主要用于中、低壓的小型壓力容器，在盛裝液化氣體的鋼瓶中應(yīng)用更為廣泛。

6）緊急切斷閥

緊急切斷閥是一種特殊結(jié)構(gòu)和特殊用途的閥門，它通常與截止閥串聯(lián)安裝在緊靠容器的介質(zhì)出口管道匕

其作用是在管道發(fā)生大量泄漏時(shí)緊急止漏；一般還具有過流閉止及

超溫閉止的性能，并能在近程和遠(yuǎn)程獨(dú)立進(jìn)行操作。緊急切斷閥按操縱方式的不同，

可分為機(jī)械（或手動(dòng)）牽引式、油壓操縱式、氣壓操縱式和電

動(dòng)操縱式等多種，前兩種目前在液化石油氣槽車上應(yīng)用非常廣泛。

7）減壓閥

減壓閥的工作原理是利用膜片、彈簧、活塞等敏感元件改變閥瓣與閥座之間的間隙，當(dāng)介質(zhì)通過時(shí)產(chǎn)生節(jié)

流，壓力下降而使其減壓的閥門。

當(dāng)調(diào)節(jié)螺栓向下旋緊時(shí)，彈簌被壓縮，將膜片向下推.頂開脈沖閥閥般.高壓側(cè)的一部分介質(zhì)就經(jīng)高壓通

道進(jìn)入，經(jīng)脈沖閥閥瓣與閥座叵的間隙流入環(huán)形通道而進(jìn)入氣缸，向下推動(dòng)活塞并打開主閥閥瓣，這時(shí)高

壓側(cè)的介質(zhì)便從主閥閥瓣與閥座之間的間隙流過而被節(jié)流減壓。同時(shí)，低壓側(cè)的一部分介質(zhì)經(jīng)低壓通道進(jìn)

入膜片下方空間，當(dāng)其壓力由于高壓側(cè)的介質(zhì)壓力升高而升高到

足以抵消彈簧的彈力時(shí)，膜片向上推動(dòng)脈沖閥閥瓣逐漸閉合，使進(jìn)入氣缸的介質(zhì)減少，

活塞和主閥閥瓣向上移動(dòng)，生周關(guān)小，從而減少流向低壓側(cè)的介質(zhì)量，使低壓側(cè)的壓力不致因高壓惻壓力

升高而升高，從而達(dá)到自動(dòng)調(diào)節(jié)壓力的目的。

8）壓力表、溫度計(jì)、液位計(jì)

（1）壓力表。壓力表是指示容器內(nèi)介質(zhì)壓力的儀表，是壓力容器的重要安全裝置。按其結(jié)構(gòu)和作用原理,

壓力表可分為液柱式、彈性元件式、活塞式和電量式四大類?；钊綁毫τ?jì)通常用作校驗(yàn)用的標(biāo)準(zhǔn)儀表,

液柱式壓力計(jì)一般只用于測(cè)量很低的壓力，壓力容器廣泛采用的是各種類型的彈性元件式壓力計(jì)。

（2）液位計(jì)。液位計(jì)又稱液面計(jì)，是用來觀察和測(cè)量容器內(nèi)液位位置變化情況的儀表。特別是對(duì)于盛裝

液化氣體的容器，液位計(jì)是一個(gè)必不可少的安全裝置。

（3）溫度計(jì)。溫度計(jì)是用來測(cè)量物質(zhì)冷熱程度的儀表，可用來測(cè)量壓力容器介質(zhì)的溫度，對(duì)于需要控制

壁溫的容器，還必須裝設(shè)測(cè)試壁溫的溫度計(jì)。

【例題】：爆破帽為一端封閉，中間具有一薄弱斷面的厚壁短

管，爆破壓力誤差較小，泄放面積較小，多用于。（）

A.低壓容器

B.中壓容器

C.高壓容器

D.超高壓容器

【答案】：D

5.壓力容器事故特點(diǎn)和應(yīng)急措施

【新增內(nèi)容】

5.壓力容器事故特點(diǎn)和應(yīng)急措施

（1）壓力容器事故特點(diǎn)

1）壓力容器在運(yùn)行中由于超壓、過熱，或腐蝕、磨損，而使受壓元件難以承受，發(fā)生爆炸、撕裂等事故。

2）壓力容器發(fā)生爆炸事故后，不但事故設(shè)備被毀，而且還波及周圍的設(shè)備、建筑和人群。其爆炸所直接產(chǎn)

生的碎片能飛出數(shù)百米遠(yuǎn)，并能產(chǎn)生巨大的沖擊波，其破壞力與殺傷力極大。

3）壓力容器發(fā)生爆炸、撕裂等重大事故后，有毒物質(zhì)的大量外溢會(huì)造成人畜中毒的惡性事故；而可燃性物

質(zhì)的大量泄漏，還會(huì)引起重大火災(zāi)和二次爆炸事故，后果也I分嚴(yán)重。

（2）壓力容器事故發(fā)生原因

1）結(jié)構(gòu)不合理、材質(zhì)不符合要求、焊接質(zhì)量不好、受壓元件強(qiáng)

度不夠以及其他設(shè)計(jì)制造方面的原因。

2）安裝不符合技術(shù)要求，安全附件規(guī)格不對(duì)、質(zhì)量不好，以及其他安裝、改造或修理方面的原因。

3）在運(yùn)行中超壓、超負(fù)荷、超溫，違反勞動(dòng)紀(jì)律、違章作業(yè)、超過檢驗(yàn)期限襤有進(jìn)行定期檢驗(yàn)、操作人員

不懂技術(shù)，以及其他運(yùn)行管理不善方面的原因。

（3）壓力容器事故應(yīng)急措施

1）壓力容器發(fā)生超壓超溫時(shí)要馬上切斷進(jìn)汽閥門：對(duì)于反應(yīng)容器停止進(jìn)料：對(duì)于無毒非易燃介質(zhì)，要打開

放空管排汽；對(duì)于有毒易燃易爆介質(zhì)要打開放空管，將介質(zhì)通過接管排至安全地點(diǎn)。

2）如果屬超溫引起的超壓，除采取上述措施外，還要通過水噴淋冷卻以降溫。

3）壓力容器發(fā)生泄漏時(shí)，要馬上切斷進(jìn)汽閥門及泄漏處前端閥門。

4）壓力容希本體泄漏或第一道閥門泄漏時(shí)，要根據(jù)容器、介質(zhì)不同使用專用堵漏技術(shù)和堵漏L具進(jìn)行堵漏。

5）易燃易爆介質(zhì)泄漏時(shí)，要對(duì)周邊明火進(jìn)行控制，切斷電源，嚴(yán)禁一切用電設(shè)備運(yùn)行防止靜電產(chǎn)生。

補(bǔ)充知識(shí)

1.壓力容器的分類

壓力容器的形式很多，根據(jù)不同的要求.壓力容器可以有很多種分類方法。

（1）按相對(duì)壁厚分為便于設(shè)計(jì)計(jì)算，常根據(jù)容器外徑D。和內(nèi)徑Di的比值K（K=Do/Di）,將容器分為薄壁

容器（KW1.2）和厚壁容器（KX.2）。

（2）按幾何形狀分根據(jù)容器的形狀，可分為球形容器、圓筒形容器、方形或矩形容器、錐形容器和組合形

容器。

（3）按制造材料分根據(jù)制造材料不同，又有鋼制容器、有色金屬容器和非金屬容器。

（4）按壓力等級(jí)分壓力是壓力容器最主要的工藝參數(shù)之一，從安全技術(shù)角度來看，容器的工作壓力越高，

發(fā)生爆炸事故的危害性也越大。為便于對(duì)壓力容器進(jìn)行分級(jí)管理和技術(shù)監(jiān)督，按其工作壓力分級(jí)也是必要

的。壓力容器按其承壓方式的不同可分為內(nèi)壓容器和外壓容器兩類。當(dāng)容器內(nèi)部介質(zhì)的壓力大于外界壓力

時(shí)為內(nèi)壓容器，反之，則為外壓容器。內(nèi)壓容器習(xí)慣上又可分為低壓、中壓、高壓和超高壓四個(gè)壓力等級(jí)。

具體劃分如下。

①低壓容器（代號(hào)為L）0.IMPaW設(shè)計(jì)壓力p<l.6MPa.

②中壓容器（代號(hào)為M）1.6MPaW設(shè)計(jì)壓力P<10MPao

③高壓容器（代號(hào)為H）lOUPaW設(shè)計(jì)壓力P<100MPao

④超高壓容器（代號(hào)為U）設(shè)計(jì)用力p>IOOMPa

安全生產(chǎn)技術(shù)精講班第26講講義

（8）爐膛爆炸事故

鍋爐常見事故及預(yù)防、特種設(shè)備用鋼材

【大綱考試內(nèi)容要求】：

1.掌握鍋爐使用過程中的常見事故和應(yīng)采取的應(yīng)急措施。

2.掌握鍋爐事故主要原因及預(yù)防措施。

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（8）爐膛爆炸事故

1）爐膛爆炸事故。爐膛爆炸是指爐膛內(nèi)積存的可燃性混合物瞬間同時(shí)爆燃，從而使?fàn)t膛煙氣側(cè)壓力突然

升高，超過了設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的允許值而造成水冷鴕、剛性梁及爐頂、爐墻破壞的現(xiàn)象，即正壓爆炸。此外還有

負(fù)壓爆炸，即在送風(fēng)機(jī)突然停轉(zhuǎn)時(shí)，引風(fēng)機(jī)繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，煙氣側(cè)壓力急降，造成爐膛、剛性梁及爐墻破壞的

現(xiàn)象。本節(jié)中著重討論正壓爆炸。

爐瞳爆炸（外爆）要有3個(gè)條件：一曷燃料必須曷以氣態(tài)積存在爐臆中，二晶燃料和空氣的混合物達(dá)到爆燃

的濃度，三是有足夠的點(diǎn)火能源，三者缺一不可。爐膛爆炸常發(fā)生在燃油、燃?xì)?、燃煤粉的鍋爐上。不同

的可燃物的爆炸極限和爆炸范圍各不相同。

由于爆炸過程中火焰?zhèn)鞑ニ俣确浅？欤棵脒_(dá)數(shù)百米甚至數(shù)千米，火焰激波以球面向各方傳播，近于燃料,

同時(shí)被點(diǎn)燃，煙氣容積突然增大，因來不及泄壓而使?fàn)t膛內(nèi)壓刀陡增而發(fā)生爆炸。

2）引起爐膛爆炸的主要原因包括：

一是在設(shè)計(jì)上缺乏可靠的點(diǎn)火裝置及可靠的熄火保護(hù)裝置及聯(lián)鎖、報(bào)警和跳閘系統(tǒng)，爐膛及剛性梁結(jié)構(gòu)抗

爆能力差，制粉系統(tǒng)及燃油霧化系統(tǒng)有缺陷：

二是在運(yùn)行過程中操作人員誤判斷、誤操作，此類事故占爐膛爆炸事故總數(shù)的90%以上。有時(shí)因采用“爆

燃法”點(diǎn)火而發(fā)生爆炸.此外還有因煙道閘板關(guān)閉而發(fā)生爐膛爆炸事故。

3）爐膛爆炸事故的預(yù)防。為防止?fàn)t膛爆炸事故的發(fā)生，應(yīng)根據(jù)鍋爐的容量和大小，裝設(shè)可靠的爐膛安全

保護(hù)裝置，如：防爆門、爐膛火焰和壓力檢測(cè)裝置，連鎖、報(bào)

警、跳閘系統(tǒng)及點(diǎn)火程序、熄火程序控制系統(tǒng)。同時(shí)，盡量提高爐膛及剛性梁的抗爆能力。此外，應(yīng)加強(qiáng)

使用管理，提高司爐工人技術(shù)水平。在啟動(dòng)鍋爐點(diǎn)火時(shí)要認(rèn)真按操作規(guī)程進(jìn)行點(diǎn)火，嚴(yán)禁采用“爆燃法”，

點(diǎn)火失敗后先通風(fēng)吹掃5?lOmin后才能重新點(diǎn)火；在燃燒不穩(wěn)，爐膛負(fù)壓波動(dòng)較大時(shí)，如除大灰、燃料

變更、制粉系統(tǒng)及霧化系統(tǒng)發(fā)生故障、低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，應(yīng)精心控制燃燒，嚴(yán)格控制負(fù)壓。

9）尾部煙道二次燃燒

1）尾部煙道二次燃燒事故結(jié)果c尾部煙道二次燃燒主要發(fā)生在燃油鍋爐上。當(dāng)鍋爐運(yùn)行中燃燒不完全時(shí)，

部分可燃物隨著煙氣進(jìn)入尾部煙道，積存于煙道內(nèi)或粘附在尾部受熱面上，在一定條件下這些可燃物自行

著火燃燒，尾部煙道二次燃燒常將空氣預(yù)熱器、省煤器破壞。引起尾部煙道二次燃燒的

條件是，在鍋爐尾部煙道上有可燃物堆積下來，并達(dá)到一定的溫度及有一定量的

空氣可供燃燒。這3個(gè)條件同時(shí)滿足時(shí)，可燃物就有可能自燃或被引燃著火。

2）尾部煙道二次燃燒事故原因,尾部煙道二次燃燒易在停爐之后不久發(fā)生。

①可燃物在尾部煙道積存。鍋爐啟動(dòng)或停爐時(shí)燃燒不穩(wěn)定，不完全，可燃物隨煙氣進(jìn)入尾部煙道，積存在

尾部煙道：燃油霧化不良，來不及在爐膛完全燃燒而隨煙氣進(jìn)入尾部煙道：鼓風(fēng)機(jī)停轉(zhuǎn)后爐膛內(nèi)負(fù)壓過大，

引風(fēng)機(jī)有可能將尚未燃燒的可燃物吸引到尾部煙道上。

②可燃物著火的溫度條件：剛停爐時(shí)尾部煙道上尚有煙氣存在，煙氣流速很低甚至不流動(dòng)，受熱面上積有

可燃物，傳熱系數(shù)差難以向周圍散熱：在較高溫度下，可燃物

自氧化加劇放出一定能量，從而使溫度更進(jìn)一步上升。

③保持一定空氣量。尾部煙道門孔和擋板關(guān)閉不嚴(yán)密：空氣預(yù)熱器密封不嚴(yán)，空氣泄漏。

（3）尾部煙道二次燃燒的預(yù)防，為防止產(chǎn)生尾部二次燃燒，要提高燃燒效率，盡可能減少不完全燃燒損

失，減少鍋爐的啟停次數(shù)：加強(qiáng)尾部受熱面的吹灰：保證煙道各種門孔及煙風(fēng)擋板的密封良好：在燃油鍋

爐的尾部煙道上應(yīng)裝設(shè)滅火裝置。

10）鍋爐結(jié)渣

1）鍋爐結(jié)渣結(jié)果。鍋爐結(jié)渣，指灰渣在高溫下粘結(jié)于受熱面、爐墻、爐排之上，并越積越多的現(xiàn)象。燃

煤鍋爐結(jié)渣是個(gè)普遍性的問題，層燃爐、沸騰爐、煤粉爐都有可能結(jié)渣。由于煤粉爐爐膛溫度較高，煤粉

燃燒后的細(xì)灰呈飛騰狀態(tài)，因而更易在受熱而上結(jié)渣。結(jié)渣使受熱而吸熱能力減弱，降低鍋爐的出力和效

率；局部水冷壁管結(jié)渣會(huì)影響和破壞水循環(huán)，甚至造成水循環(huán)故障；結(jié)渣會(huì)造成過熱蒸汽溫度的變化，使

過熱器金屬超溫：嚴(yán)重的結(jié)渣會(huì)妨礙燃燒設(shè)備的正常運(yùn)行，甚至造成被迫停爐。結(jié)渣對(duì)鍋爐的

經(jīng)濟(jì)性、安全性都有不利影響。

2）鍋爐結(jié)渣的原因。產(chǎn)生結(jié)渣的原因主要是：煤的灰渣熔點(diǎn)低，燃燒設(shè)備設(shè)計(jì)不合理，運(yùn)行操作不當(dāng)?shù)取?/p>

3）鍋爐結(jié)渣預(yù)防。預(yù)防結(jié)渣的主要措施有：

①在設(shè)計(jì)上要控制爐膛燃燒熱負(fù)荷，在爐膛中布置足夠的受熱面，控制爐膛出口溫度，使之不超過灰渣變

形溫度：合理設(shè)計(jì)爐膛形狀，正確設(shè)置燃燒器，在燃燒器結(jié)構(gòu)性能設(shè)計(jì)中充分考慮結(jié)渣問題：控制水冷壁

間距不要太大。要把爐膛出口處受熱面管間距拉開：爐排兩側(cè)裝設(shè)防焦集箱等。

②在運(yùn)行上要避免超負(fù)荷運(yùn)行：控制火焰中心位置，避免火焰偏斜和火焰沖墻；合理控制過量空氣系數(shù)和

減少漏風(fēng)。

③對(duì)沸騰爐和層燃爐，要控制送煤量，均勻送煤，及時(shí)調(diào)整燃料層和煤層厚度。

④發(fā)現(xiàn)鍋爐結(jié)渣要及時(shí)清除。清渣應(yīng)在負(fù)荷較低、燃燒穩(wěn)定時(shí)進(jìn)行，操作人員應(yīng)注意防護(hù)和安全。

【例題】：鍋爐爐膛爆炸常發(fā)生在______的鍋爐上。（）

A.燃煤

B.燃煤粉

C.燃木材

D.燃?xì)?/p>

E.燃油

【答案】：BDE

五、特種設(shè)備用鋼材

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五、特種設(shè)備用鋼材

（一）承壓類特種設(shè)備用鋼

無論是鍋爐，還是壓力容器，或是壓力管道，鋼材是制造承壓類特種設(shè)備的主要材料。鋼材的質(zhì)量及性能

的好壞對(duì)于承壓類特種設(shè)備安全運(yùn)行，有著重要的影響和作用。

1.鋼材的分類

1）按鋼中所含化學(xué)成分分類

按鋼中所含化學(xué)成分可以將鋼分成碳素鋼和合金鋼兩大類：

2）按冶煉方法分類

按冶煉方法分類，有兩種形式，一種是按冶煉設(shè)備分為平爐鋼、電爐鋼、轉(zhuǎn)爐鋼：另一種是按脫氧程度分

為鎮(zhèn)靜鋼、沸騰鋼、半鎮(zhèn)靜鋼。

3）按金相組織分類

鋼材經(jīng)止火處理后所得金相組織不同，可分為珠光體鋼、貝氏體鋼、奧氏體鋼、鐵索體鋼。

2.金屬的機(jī)械性能

所謂金屬的機(jī)械性能是指在一定的溫度條件和外力作用下，抵抗變形和斷裂的能力，如強(qiáng)度、硬度、塑性、

韌性等，也稱力學(xué)性能。

以低碳鋼為例，金屬材料受拉伸外力作用引起的變形過程可分3個(gè)階段，即彈性變形、塑性變形、斷裂變

形階段。由拉伸試驗(yàn)可獲得強(qiáng)度和塑性指標(biāo)。

（1）強(qiáng)度

金屬強(qiáng)度是指在外力作用下，抵抗變形和破壞的能力。應(yīng)用最普遍的是強(qiáng)度指標(biāo)。強(qiáng)度指標(biāo)主要是屈服極

限（。s或。0.2）和抗拉強(qiáng)度極限（。b）。

（2）塑性

金屬的塑性是指在外力作用下，能引起永久變形而不發(fā)生破裂，并在外力取消后，仍能保持變形后形狀的

能力。材料的塑性值也可通過拉伸試驗(yàn)測(cè)得，通常用伸長率$（延伸率）和斷面收縮率中來表示。

（3）沖擊韌性

金屬的沖擊韌性即為在沖擊力作用下，抑制變形和斷裂的能力。它還是金屬材料在塑性變形范圍內(nèi)吸收能

量的能力，因此，也可按沖擊值的大小來衡量材料的塑性。目前國內(nèi)外廣泛采用一次擺錘彎曲試驗(yàn)，缺口

型式有夏比（U）和夏比（V）兩利表示沖擊韌性的參數(shù)也有兩種，一種是以沖斷試樣消耗的沖擊功Ak,

單位是焦耳（J）;另一種是以單位缺口處斷面所耗的沖擊功ak,單位是焦耳/厘米2（J/cm2）表示。目

前壓力容器鋼板全部改為用夏比（V）沖擊功（即Akv）作為沖擊韌性驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。只有少數(shù)壓力容器鍛件

還用夏比(U)沖擊值(即akU)作為沖擊驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。

鋼中氣體含量較高或晶粒粗大，則韌性差。根據(jù)沖擊后斷裂的形式，可以判斷材料的質(zhì)量及晶粒大小。沖

擊韌性試驗(yàn)還能測(cè)定金屬材料由韌性狀態(tài)向脆性狀態(tài)過渡的轉(zhuǎn)變溫度。

(4)硬度

硬度是指金屬材料抵抗更硬異物壓入的能力。硬度表明材料的耐磨性和切削加工的可能性。?般說來，硬

度較高，材料的耐磨性較好。常用的硬度有布氏硬度(HB)、洛氏硬度(HR),維氏硬度(IIV)3種。

(5)冷彎

冷彎性能是材料抵抗彎曲斷裂能力的標(biāo)志，它間接反映了材料的塑性。這個(gè)試驗(yàn)既可檢查鋼的塑性好壞，

也可以考核其加工工藝性能，也能暴露鋼板受試面缺陷以及焊接接頭的焊接缺陷。

(6)斷裂韌性

斷裂韌性是反映材料對(duì)裂紋擴(kuò)展的抵制能力。對(duì)于中低強(qiáng)度鋼的斷裂韌性，目前較普遍采用臨界裂紋張開

位移(COD)值6,表示；對(duì)于高強(qiáng)鋼的脆斷問題，則應(yīng)用材料的平面應(yīng)變斷裂韌性值Kic表示,

(7)金屬材料高溫機(jī)械性能

煉油化工設(shè)備相當(dāng)數(shù)量是在中筆溫度(<350℃)和高溫下使用。中、高溫壓力容器通常以350C分界。

3.金屬材料的焊接

【新增內(nèi)容】

3.金屬材料的焊接

焊接是通過加溫或加壓，使焊件連接郭位形成原子結(jié)合的一種二藝加］一方法。在特種設(shè)備的生產(chǎn)和維修

中，會(huì)經(jīng)常采用焊接技術(shù)。

承壓類特種設(shè)備受壓元件的焊接方法有2大類一類是熔焊，就是將焊件接頭加熱到熔化狀態(tài)(不加壓)

完成焊接的方法；另?類是壓焊，就是將焊件接頭施加壓力(加熱或不加熱)完成焊接的方法。每?類中都

包括許多具體的焊接方法°

承壓類特種設(shè)備受壓元件中常用的焊接方法大多屬熔焊，例如手工電弧焊，自動(dòng)埋弧焊，手工筲極敏弧焊,

自動(dòng)氣體保護(hù)焊，電渣焊等。屬于壓焊的摩擦焊在電站鍋爐制造的管子焊接中用得也較多。

(D手工電弧焊

通過手工操縱焊條與焊件產(chǎn)生電弧，利用電弧熱使焊件局部和焊條熔化形成熔池完成焊接的方法。按施焊

對(duì)象，焊條可分為碳鋼焊條、低合金鋼焊條、不銹鋼焊條、鑄鐵焊條、堆焊焊條等類別。

手工電弧焊的特點(diǎn)是，對(duì)材料和焊接位置適應(yīng)性強(qiáng)，適于焊接碳鋼、低合金鋼、耐熱鋼、不銹耐蝕鋼等,

適于鍋爐制造、安裝、修理中各種位置的焊接；設(shè)備簡(jiǎn)單，便于使用和維護(hù)：焊鉗小，操作靈便：焊接質(zhì)

量受焊工操作技術(shù)水平的影響很太，對(duì)焊工操作技能要求較高，生產(chǎn)率較低，焊工的勞動(dòng)強(qiáng)度較大；有些

情況下焊接工作條件較差。

(2)自動(dòng)埋弧焊

自動(dòng)埋弧焊是通過機(jī)械操縱使電弧在焊劑層下燃燒的--種電弧岸方法。

自動(dòng)埋弧焊的特點(diǎn)是，機(jī)械操縱受焊工操作技能的影響較手工焊小，電弧區(qū)保護(hù)效果較好。如柒焊接材料

的質(zhì)量穩(wěn)定，焊接工藝參數(shù)正確，質(zhì)量容易穩(wěn)定且焊縫表面平滑美觀；焊接電流大，焊接速度較快，生產(chǎn)

效率高；電弧埋在焊劑層下沒有飛濺，焊工不受弧光傷害，焊工勞動(dòng)條件較好：沒有焊條頭及飛濺的損耗,

焊件采用I形坡口的厚度范圍比手工焊明顯大，成本較低；對(duì)坡口加工和焊件接頭的裝配要求較嚴(yán)格，輔

助工作較多；因焊接電流大，一般限于平焊位置進(jìn)行焊接。

(3)筲極氨弧焊

鴇極筑弧焊是在氧氣保護(hù)下在鴇極與焊件之間引燃電弧并完成焊接的一種電弧焊方法。

鴇極氫弧焊的特點(diǎn)是，由于用惰性氣體氧進(jìn)行保護(hù)，它不參加冶金反應(yīng)，也不溶于熔化金屬，有效地將電

弧區(qū)與空氣隔開，所以電弧穩(wěn)定；熔池中的氫、氧、氮含量較易控制，裂紋傾向較小且焊縫質(zhì)量高；電弧

在氣流壓縮下燃燒，熱量集中，容易使接頭的根部焊透，并且燧池較小，熱影響區(qū)較窄，焊接變形較?。?/p>

電弧和熔池由氧氣保護(hù)，明弧可見，可進(jìn)行全位置焊接；對(duì)焊件的焊前清理工作要求嚴(yán)格。

（4）熔化極氣體保護(hù)焊

熔化極氣體保護(hù)焊是在惰性或活性氣體保護(hù)下采用熔化電極進(jìn)行電弧焊的方法。保護(hù)氣體常用的有氧氣、

富菽混合氣、二氧化碳?xì)?。鍋爐受壓元件較多使用富敏混合氣，常用的有不少于80%氤與不超過20%,

二氧化碳混合、98%氫與2%氧氣混合等。混合氣體可采用已混合好的瓶裝氣體，也可采用單種氣體經(jīng)混

合器進(jìn)行混合后用于焊接。

熔化極氣體保護(hù)焊的特點(diǎn)是，采用富氮混合氣或氧氣進(jìn)行保護(hù)時(shí)，可以獲得高質(zhì)量的焊縫；適用的母材種

類和厚度范圍都比較寬，尤其是采用脈沖熔化極氣體保護(hù)焊；電流密度大，熱