1、.第二篇 承壓類特種設備基本知識第三章 鍋爐基本知識3.1 概述3.1.1 鍋爐的定義及用途1.鍋爐的定義鍋爐是利用燃料燃燒時產生的熱能或其它能源的熱能，把工質加熱到一定溫度和壓力的熱能轉換設備。由于被加熱的工質大多具有一定的壓力，因此從廣義上講，鍋爐也是一種壓力容器。由于鍋爐直接受火焰加熱，故與其它壓力容器又有所區別，因此，將鍋爐從容器范圍內區分出來，單獨進行安全監督和技術檢驗。特種設備安全監察條例對鍋爐作如下限制性定義：鍋爐，是指利用各種燃料、電或者其它能源，將所盛裝的液體加熱到一定的參數，并承載一定壓力的密閉設備，其范圍規定為容積大于或者等于30L的承壓蒸氣鍋爐；出口水壓大于或者等于0.

2、1MPa（表壓），且額定功率大于或者等于0.1MW的承壓熱水鍋爐；有機熱載體鍋爐。2.鍋爐的用途3.1.2鍋爐的特點鍋爐一旦投用，一般都要求連續運行，而不能任意停車。鍋爐在承受較高壓力的同時，還在高溫下工作，它們的工作條件較一般機械設備惡劣得多。鍋爐還具有爆炸的危險性。3.1.3 鍋爐主要參數1.容量（輸出功率）蒸汽鍋爐指蒸發量，即每小時產生的蒸汽量，通常以“D”符號表示，單位是“噸/時”。熱水鍋爐，有機熱載體鍋爐指供熱量，即每小時輸出的熱量，通常以“Q”符號表示，單位是“大卡/時”（焦耳/時）。1噸/時60×104大卡/時104大卡/時=41868焦耳/時1噸/時700千瓦（KW）

3、1千瓦（KW）=860大卡/時蒸汽鍋爐在每平方米受熱面積上每小時能產蒸汽的數量稱為這臺鍋爐的蒸發率。蒸發率是衡量鍋爐蒸發性能的一項技術指標，它決定于鍋爐結構、燃料品種、燃燒工況和傳熱效果等因素。一般火管鍋爐的平均蒸發率為1530kg/m2·h以上2.壓力指鍋爐出口處（鍋筒或過熱器）的工作壓力（表壓），通常以“P”符號表示，單位是“MPa”，或“dgf/cm2”。1大氣壓1kgf/cm2=0.0980665MPa鍋爐銘牌上標示的壓力是鍋爐設計壓力,又稱額定工作壓力.對有過熱器的鍋爐是指過熱器出口處的蒸汽壓力,對無過熱器的鍋爐是指鍋筒內的蒸氣壓力,對熱水鍋爐是指出水閥入口處的蒸氣壓力.3

4、.溫度指鍋爐出口介質的溫度。對于蒸汽鍋爐為出口處飽和蒸汽或過熱蒸汽的溫度，對于熱水鍋爐為進、出口熱水的溫度。3.2 鍋爐的分類及型號3.2.1 鍋爐的分類1.按用途分類 （1）電站鍋爐；（2）工業鍋爐；（3）生活鍋爐；（4）船舶鍋爐，機車鍋爐。2.按載熱介質分類 （1）蒸汽鍋爐；（2）熱水鍋爐；（3）汽水兩用鍋爐；（4）熱風爐；（5）有機熱載體鍋爐。3.按燃料和熱源分類： （1）燃煤鍋爐；（2）燃油和燃氣鍋爐；（3）燃生物質燃料鍋爐（木柴、甘蔗渣、稻殼、椰子殼、生活垃圾、工業垃圾等）；（4）原子能鍋爐；（5）余熱鍋爐；（6）電熱鍋爐。4.按本體結構分類 （1）水管鍋爐；（2）火管鍋爐；（3）水

5、火管鍋爐；（4）熱管鍋爐；（5）真空相變鍋爐。5.按介質循環方式分類 （1）自然循環鍋爐；（2）強制循環鍋爐；（3）直流鍋爐。6.按燃燒方式分類 （1）層燃鍋爐；它又分固定爐排，機械化爐排（鏈條爐排、振動爐排、抽板頂升爐排、往復爐排、拋煤機爐等）；（2）室燃鍋爐；（3）沸騰爐（又稱流化床鍋爐）。7.按出廠型式分類 （1）散裝鍋爐；（2）組裝鍋爐；（3）整裝鍋爐。8.按壓力等級分類（1）低壓鍋爐，P2.45MPa（25kgf/cm2）;（2）中壓鍋爐，P=3.82MPa（39kgf/cm2）;（3）次高壓鍋爐，3.82MPaP9.81MPa（39kgf/cm2P100kgf/cm2）;（4）高壓

6、鍋爐，P9.81MPa（100kgf/cm2）;（5）超高壓鍋爐，P13.73MPa（140kgf/cmz）;（6）亞臨界鍋爐，P=15.7-17.66MPa（160-180kgf/cm2）;（7）超臨界鍋爐，P=23.5-26.5MPa（240-270kgf/cm2）。9.按制造管理分類（1）A級鍋爐：額定壓力9.81MPa的固定式蒸汽鍋爐；（2）B級鍋爐：額定壓力9.81MPa的固定式蒸汽鍋爐；（3）C級鍋爐：額定壓力2.45MPa的固定式蒸汽鍋爐；（4）D級鍋爐：額定壓力1.27MPa的固定式蒸汽鍋爐；（5）E1級鍋爐：額定壓力0.4MPa的固定式蒸汽鍋爐和水溫低于20的熱水鍋爐；（6）

7、E2級鍋爐：額定壓力0.1MPa的蒸汽鍋爐和水溫95的熱水鍋爐。3.2.2 鍋爐的型號3.3 鍋爐結構3.3.1 鍋爐結構的基本要求對鍋爐結構總結的要求是安全可靠、高效低耗。具體要求有：1.各部分在運行時應能按設計預定方向自由膨脹。2.保證各循環回路的水循環正常，所有受熱面都應得到可靠的冷卻。3.各受壓部件應有足夠的強度和穩定性。4.受壓元、部件結構的形式，開孔和焊縫的布置應盡量避免或減少復合應力和應力集中。5.水冷壁膛的結構應有足夠的承載能力。6.爐墻應具有良好的密封性和耐熱性。7.鍋爐鋼架等承重結構在承受設計載荷時，應具有足夠的強度、剛度、穩定性及防腐蝕性。8.便于安裝、運行操作、檢修和清

8、洗內部。9.要根據鍋爐參數和燃料的適應性來選用鍋爐結構和燃燒設備。10.要合理配置輔機設備，還要考慮安全附件和自控裝置的可靠性。3.3.2 鍋爐主要受壓部件1.鍋筒：它是用來匯集、貯存、分離汽水和補充給水的。2.鍋殼：它是鍋殼式鍋爐中“包圍”汽水、風煙、燃料系統的外殼，又稱筒殼，其作用和鍋筒相同。3.聯箱：又稱集箱。其作用是連結受熱面管、下降管、連通管、排污管等。4.下降管：其作用是與水冷壁、聯箱、鍋筒形成水循環回路。5.受熱面管子，它是鍋爐的主要受熱面，用鍋爐鋼管制成，它分為水管和火管，凡管內流水或汽水混合物，管外受熱的叫水管，凡管內走煙氣管外被水冷卻的叫煙管。6.省煤器：它的作用是使給水進

9、入鍋筒之前，被預先加熱到某一溫度（通常加熱到低于飽和溫度40-50），以隆低排煙溫度，提高鍋爐熱效率。中低壓鍋爐往往用鑄鐵制造省煤器，中壓以上的鍋爐省煤器由鋼管制成的蛇形管組合而成。7.過熱器：它是把鍋筒內出來的飽和蒸汽加熱成過熱蒸汽，以滿足生產工藝的需要，過熱器是用碳鋼或耐熱合金鋼管彎制成蛇形管后組合而成。8.減溫器：它的作用是調節過熱蒸汽的溫度，將過熱蒸汽的溫度控制在規定的范圍內，以確保安全和滿足生產需要。凡有過熱的器鍋爐上均有減溫器，減溫器分面式減溫器和混合式減溫器。減溫器結構與聯箱相似，但其內部有噴水裝置或冷卻水管。9.再熱器：它是將汽輪機高壓缸排出的蒸汽再加熱到與過熱蒸汽相同或相近的

10、溫度后，再回到中低壓缸去作功，以提高電站的熱效率。10.爐膽：是鍋殼式鍋爐包圍燃料燃燒空間的殼體，只有立式鍋爐和臥式內燃鍋爐中有爐膽。11.下腳圈：連接爐膽和鍋殼的部件，只在立式鍋爐中采用。12.爐門圈、喉管、沖天管：爐門圈是連接于鍋殼和爐膽之間燃料進入燃燒室的一段管子，一般由鍋爐鋼板壓制成橢圓形后焊接而成。3.3.3 鍋爐安全附件工業鍋爐安全附件，主要是指鍋爐上使用的安全閥、壓力表、水位計、水位警報器、排污閥等，這些附件是鍋爐運行中不可缺少的組成部分，特別是安全閥、壓力表、水位計是保證鍋爐安全運行的基本附件，常被人們稱之為鍋爐三大安全附件。安全閥的主要作用是當鍋爐內的壓力超過規定要求時自動開

11、啟，釋放超過的壓力，使鍋爐回到正常的工作壓力狀態。壓力表、水位計是司爐正常操作的耳目，每臺鍋爐必須裝有與鍋筒蒸汽空間直接相連接的壓力表。3.3.4 幾種典型鍋爐結構1.立式彎水管鍋爐（圖3-3），其受壓元件主要有鍋殼、封頭、爐膽、爐膽頂、U形下腳圈、彎水管、爐門圈、喉管。2.快裝水、水管鍋爐（圖3-4），其主要受壓元件有：鍋筒煙管、省煤管。下降管、集箱、水冷壁。3.4 鍋爐的工作過程3.4.1 鍋爐汽水流程系統3.4.2 鍋爐水循環3.4.3 鍋爐工作過程簡述3.5 鍋爐的無損檢測要求鍋爐的無損檢測應遵循以下原則：1.由于焊接縫交叉部位的應力較其它部位大，且焊接時較其它部位易產生缺陷，故對焊縫

12、交叉部位應優先檢測。2.由于高參數，大容量的鍋爐制造工藝復雜，更易產生缺陷，且發生事故的后果更為嚴重，所以對高參數，大容量的鍋爐的無損檢測要求比對低參數，小容易的鍋爐要求高一些，包括檢測比便和合格級別。另外，有機熱載體鍋爐介質特殊，危險性較大，所以控傷要求高。3.為了節省制造成本，所以對部分危險性相對較小的設備焊縫采取按比例抽查的方式進行檢測，而不是全部進行100%檢測。4.由于RT和UT檢測各有其特點，為盡可能檢出焊縫內的各種缺陷，對中、高壓鍋爐，采取RT和UT并用。5.對于封頭和下腳圈的拼縫，由于拼接后還要進行壓制加工，在此加工過程中，原拼縫內的小缺陷有可能發展成為超標缺陷，所以應在加工成

13、型后進行無損檢測。6.鍋爐中的重要角焊縫，一般不采用射線探傷，而采用超聲波探傷。7.需做熱處理的焊接接頭應在熱處理后進行無損探傷，因熱處理會使焊接接頭內的應力、組織發生變化，且有可能產生新的缺陷，只有在熱處理后，接頭內的組織和缺陷才是穩定的，這時的檢測結果才是準確的。8.定期檢驗時，若宏觀檢查時未發現有明顯的變形，則其焊縫內部一般不會產生新的缺陷，原有的小缺陷一般也不會發展，所以一般可不進行RT或UT，但對于重要角焊縫和主焊縫可以進行表面探傷檢查，若發現表面已產生裂紋時，則應進一步檢查和分析。必須時可對焊縫進行RT或UT檢測。第三章 思 考 題鍋爐受壓元件有哪些？鍋爐的三大安全附件指什么？第四

14、章 壓力容器基本知識4.1 概 述4.1.1 壓力容器的定義及用途從廣義上說，凡承受流體介質壓力的密閉殼體都可稱作壓力容器。按GB150-1998鋼制壓力容器的規定，設計壓力低于0.1MPa的容器屬于常壓容器，而設計壓力高于0.1MPa的容器屬于壓力容器。壓力容器安全技術監察規程從安全管理角度出發，將同時具備下列三個條件的容器稱為壓力容器：1.最高工作壓力（PW）大于等于0.1MPa（不含液體靜壓力）；2.內直徑（非圓形截面指其最大尺寸）大于等于0.15m，且容積（V）大于等于0.025m3;3.盛裝介質為氣體、液化氣體或最高工作溫度高于等于標準沸點的液體。4.1.2 壓力容器的主要工藝參數影

15、響壓力容器設計的主要工藝參數有壓力、溫度、直徑等。1.壓力容器的壓力參數壓力容器的壓力參數有工作壓力（操作壓力）、最高工作壓力和設計壓力。工作壓力（操作壓力）是指壓力容器在正常的操作條件下，壓力容器所承受的內（外）部表壓力。工作壓力是由生產工藝的要求決定的。最高工作壓力 對于承受內的壓力容器，其最高工作壓力是指在正常作用過程中，容器頂部可能出現的最高壓力；對于承受外壓的壓力容器，其最高工作壓力是指在正常使用過程中，容器可能出現的最高壓力差值；對于夾套容器，其最高工作壓力是指在正常使用過程中，夾套頂部可能出現的最高壓力差值。設計壓力 是指在相應設計條件下用以確定壓力容器殼體壁厚及其元件尺寸的壓力

16、，用P來表示。在正常的情況下，設計壓力應等于或略高于最高工作壓力。公稱壓力 為了提高制造質量，并降低制造費用，增加零部件的互換性，使容器及其零部件的制造趨于標準化，把標準經后的壓力數值稱為公稱壓力，容器設計時應盡量采用標準的公稱壓力系列參數。容器的公稱壓力是指容器在規定溫度下的最大的操作壓力。2.壓力容器的溫度參數壓力容器的溫度參數有工作溫度（操作溫度）、設計溫度。工作溫度（操作溫度）是指容器在操作過程中，在工作壓力（操作壓力）下殼體可能達到的最高或最低溫度。設計溫度 是指容器在操作過程中，在相應的設計壓力下殼體或元件可能達到的最高或最低溫度。3.直徑一般所說的容器直徑系指其內徑，單位多用mm

17、表示4.1.3 壓力容器的分類1.按壓力容器的安全重要程度分類壓力容器安全技術監察規定根據容器在使用中的重要作用、設計壓力以及介質的危害性程度，從高到低將壓力容器依次分為第三類壓力容器、第二類壓力容器以及第一類壓力容器：1）按用途分類：根據容器在生產工藝過程中所起的主要作用不同，可能歸納為四大類，即反應容器、儲存容器、換熱容器和分離容器。A.反應容器：主要用來完成介質化學反應的設備，如返應器、聚合釜、變換爐和氨合成塔等。B.儲存容器：主要用以儲存工作介質，以保持工藝操作壓力穩定，保證生產的連續進行。C.換熱容器：主要用來使介質在容器內實現交換，以達到生產工藝過程中所需要的將介質加熱或冷卻的目的

18、。D.分離容器：分離容器的主要作用是讓介質通過容器時，利用降低流速、改變流動方向或用其它物料吸收等方法來分離氣體中的混合物，以達到凈化氣體或提取回收雜質中的有用物料的目的。2）按壓力來分類：低壓容器（代號L）：0.1MPaP1.6MPa中壓容器（代號M）：1.6MPaP10MPa高壓容器（代號H）：10MPaP100MPa超高壓容器（代號U）：100MPaP1000MPa4.1.4 我國的壓力容器法規和標準4.2 壓力容器的典型結構和特點壓力容器的類型類別雖然很多，但是它的基本構成都可以分解為筒體、端蓋（封頭）、法蘭、開孔與接管、支座等幾種元件。4.2.1 低、中壓壓力容器的筒體結構石油、化工

19、生產中大量采用的低、中壓容器，一般屬于薄壁容器（D0 / D0.2；D0是指容器的外徑，D是指容器的內徑），它的外形結構形式大都是球形和圓筒形，在個別情況下才使用矩形、橢圓形、扁圓形等特殊形狀的容器。1.圓筒形的筒體結構形式圓筒形筒體是低、中壓容器的最常見的筒體結構，該容器便于在內部裝設工藝附件并便于工作介質在內部相互作用，因此被廣泛用作反應、換熱和分離容器。2.球形容器體積較大的壓力容器一般制成球形容器，因為它的直徑比較大，所以球形容器大多是由許多塊按一定的尺寸壓制成形的球面板組焊而成，其制造、安裝工作量大，焊接質量和無損檢測要求也較高。球形容器一般只用作貯存容器。4.2.2 高壓容器的筒體

20、結構4.2.3 壓力容器的封頭封頭（或端蓋）是壓力容器的重要組成部分，常見的形式有半球形、橢圓形、碟形、平板形。4.2.4 壓力容器的開孔與接管4.2.5 壓力容器的焊接接頭分類及設計的一般原則1.壓力容器焊接接頭的分類GB150鋼制壓力容器將容器主要受壓部分的焊接接頭分為A、B、C、D四類。A類焊接接頭：圓筒部分的縱向接頭（多層包扎容器層板層縱向接頭除外）、球形封頭與圓筒連接的環向接頭，各類形封頭中所有拼焊接頭以及嵌入式接管與殼體對接的接頭；B類焊接接頭：圓筒部分的環向接頭、錐形封頭小端與接管連接的接頭、長頸法蘭與接管連接的接頭，但已規定為A、C、D類的焊接接頭除外；C類焊接接頭：平蓋、管板

21、與圓筒連接的接頭，法蘭與殼體、接管連接的接頭，內封頭與圓筒的搭接接頭以及多層包扎容器層板層縱向接頭；D類焊接接頭：接管、入孔、緣、補強圈等與殼體連接的接頭，但已規定為A、B類的焊接接頭除外。4.3 壓力容器制造的無損檢測4.3.1 壓力容器用鋼板無損檢測要求4.3.2 壓力容器用鍛件和無縫鋼管的無損檢測要求4.3.3 壓力容器焊接接頭的無損檢測4.4 在用壓力容器的無損檢測要求4.4.1 在用壓力容器檢驗的一般要求4.2.2 在用壓力容器的無損檢測要求1.在用壓力容器的表面缺陷檢測在下列情況下，應進行不小于焊縫長度20%的表面無損檢測檢查：（1）壓力容器用材料的標準抗拉強度b540MPa；（2

22、）壓力容器用材料是CrMo鋼；（3）壓力容器有奧氏體不銹鋼堆焊層；（4）盛裝的介質有應力腐蝕傾向；（5）檢驗員認為有懷疑的其它部位。在用壓力容器的內、外表面不允許有裂紋。如有裂紋，其深度在壁厚余量范圍內，打磨后不需補焊，其深度在壁厚余量范圍外，打磨后需補焊合格。2.在用壓力容器的埋藏缺陷檢測在下列情況之一時，應是行射線或超聲探傷，對在用壓力容器的焊縫埋藏缺陷進行抽查檢測，必要時還應相互復驗：（1）制造中焊縫經過兩次以上返修或使用過程中焊補焊過的部位；（2）檢驗時發現焊縫表面缺陷，認為需要進行焊縫埋藏缺陷檢查的部位；（3）錯邊量和棱角度有嚴重超標的焊縫部位；（4）使用中出現焊縫泄漏的部位及其兩端

23、延長的部位；（5）用戶要求或檢驗員認為有必要的部位。第四章 思考題壓力容器安全技術監察規程規定了壓力容器必須同時具備哪三個條件？壓力容器的焊接接頭分為幾類？第五章 壓力管道基本知識5.1 壓力管道的定義與分類5.1.1 壓力管道的定義壓力管道安全管理與監察規定規定：壓力管道是指具有下列屬性的管道：A、輸送GB5004職業性接觸毒物危害程度分級中規定的毒性程度為極度危害介質的管道；B、輸送GB50160石油化工企業設計防火規定及GBJ16建筑設計防火規范中規定的火災危險性為甲、乙、類介質的管道；C、最高工作壓力不大于等于0.1MPa（表壓，下同），輸送介質為氣（汽）體、液化氣體的管道；D、最高工

24、作壓力大于等于0.1MPa，輸送介質為可燃、易爆、有毒、有腐蝕性的或最高工作溫度等于高于標準沸點的液體管道。E、前四項規定的管道附屬設施及其安全保護裝置等。5.1.2 壓力管道的分類：1.按用途分類壓力管道按其用途劃分為工業管道、公用管道和長輸管道。工業管道系指企業、事業單位所屬的用于輸送工藝介質的管道、公用工程管道及其它輔助管道。包括延伸出工廠邊界線，但歸屬企、事業單位管轄的工藝管道。公用管道系指城市或鄉鎮范圍內用于公用事業或民用的燃氣管道和熱力管道。長輸管道指產地、儲存地、使用單位間用于輸送商品介質的管道。2.從安全管理和監察角度操作工況和用途分類（1）長輸管道長輸管道為GA類，級別劃分為

25、：A、符合下列條件之一的長輸管道為GA1級；輸送有毒、可燃、易爆氣體介質，設計壓力P1.6MPa的管道；輸送有毒、可燃、易爆液體介質，輸送距離200km且管道公稱直徑DN300mm的管道；輸送漿體介質，輸送距離50km且管道公稱直徑DN150mm的管道；B、符合下列條件之一的長輸管道為GA2級：輸送有毒、可燃、易爆氣體介質，設計壓力P1.6MPa的管道；GA1范圍以外的長輸管道；GA1范圍以外的長輸管道；（2）公用管道公用管道為GB類，級別劃分為：燃氣管道為GB1管道；熱力管道為GB2管道。（3）工業管道工業管道為GC類，級別劃分為：A、符合下列條件之一的工業管道為GC1級：5.1.3 壓力管

26、道的充裝介質（流體）的分類5.2 壓力管道的作用及特點5.2.1 壓力管道的用途壓力管道主要用途是輸送介質。除此之外，對長輸管道而言，壓力管道還有儲存功能；對工業管道而言，壓力管道還有熱交換功能。5.2.2 壓力管道的應用領域壓力管道應用極為廣泛。管道輸送是鐵路、公路、水運、航運并列的五大運輸行為之一。它作為一種特點承壓設備越來越廣泛地位應用于石油、化工、電力等行業及城市燃氣和供熱工程中。隨著經濟的發展、管道的數量越來越多。5.2.3 壓力管道的主要特點1.種類多，數量大，標準多，設計、制造、安裝、應用管理環節多2.長細比大，跨越空間大，邊界條件復雜3.布置方式多樣，現場安裝條件差，工作量大。

27、4.材料應用種類多，選用復雜5.失效的模式多樣，失效概率大6.實施檢驗的難度大5.3 壓力管道的組成及結構5.3.1 壓力管道元件壓力管道由多種元件組成，元件品種主要有：1.管子2.管件3.法蘭和緊固件4.閥門5.膨脹節及波紋管6.密封元件及特種元件。5.3.2 壓力管道附屬設施壓力管道還有一些附屬設施，包括支吊架、防腐絕緣層、陰極保護裝置、沿線加油站、加熱站、計量站、配氣站閥室及標準、測試、拉索圍柵等。壓力管道配置有種安全保護裝置，包括緊急切斷裝置、安裝泄壓裝置、測漏裝置、測溫測壓裝置和報警裝置等。管道支承件是指管道安裝件和附著件的總稱。5.3.3 壓力管道組成示例5.3.4 壓力管道管材簡介5.3.5 壓力管道管件簡介5.4 壓力管道檢驗與無損檢測5.4.1 壓力管道檢驗分類和檢驗項目5.4.2 壓力管道檢驗標準5.4.3 壓力管道無損檢測的基本內容1.壓力管道焊縫外觀基本要求壓力管道無損檢測前，焊縫外觀檢查應符合要求，對壓力管道焊縫外觀和焊接接頭表面質量的一般要求如下：焊縫外觀應成型良好，寬度以每邊蓋過坡口邊緣2mm為宜。角焊縫的焊腳高度應符合設計規定，外形應平緩過渡。焊接接頭表現（1）不允許有裂紋、未熔合、氣