专业承压类特种设备基本知识经典.docx

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1、弃我去者昨日之日不可留乱我心者今日之日多烦忧第二篇 承压类特种设备基本知识第三章 锅炉基本知识3.1 概述3.1.1 锅炉的定义及用途锅炉是利用燃料燃烧时产生的热能或其它能源的热能，把工质加热到一定温度与压力的热能转换设备。由于被加热的工质大多具有一定的压力，因此从广义上讲，锅炉也是一种压力容器。由于锅炉直接受火焰加热，故及其它压力容器又有所区别，因此，将锅炉从容器范围内区分出来，单独进行安全监督与技术检验。a（表压），且额定功率大于或者等于0.1MW的承压热水锅炉；有机热载体锅炉。2.锅炉的用途锅炉一旦投用，一般都要求连续运行，而不能任意停车。锅炉在承受较高压力的同时，还在高温下工作，它们的

2、工作条件较一般机械设备恶劣得多。锅炉还具有爆炸的危险性。3.1.3 锅炉主要参数1.容量（输出功率）蒸汽锅炉指蒸发量，即每小时产生的蒸汽量，通常以“D”符号表示，单位是“吨/时”。热水锅炉，有机热载体锅炉指供热量，即每小时输出的热量，通常以“Q”符号表示，单位是“大卡/时”（焦耳/时）。1吨/时60104大卡/时104大卡/时=41868焦耳/时1吨/时700千瓦（KW）1千瓦（KW）=860大卡/时蒸汽锅炉在每平方米受热面积上每小时能产蒸汽的数量称为这台锅炉的蒸发率。蒸发率是衡量锅炉蒸发性能的一项技术指标，它决定于锅炉结构、燃料品种、燃烧工况与传热效果等因素。一般火管锅炉的平均蒸发率为153

3、0kg/m2h以上指锅炉出口处（锅筒或过热器）的工作压力（表压），通常以“P”符号表示，单位是“MPa”，或“dgf/cm2”。1大气压1MPa锅炉铭牌上标示的压力是锅炉设计压力,又称额定工作压力.对有过热器的锅炉是指过热器出口处的蒸汽压力,对无过热器的锅炉是指锅筒内的蒸气压力,对热水锅炉是指出水阀入口处的蒸气压力.3.温度指锅炉出口介质的温度。对于蒸汽锅炉为出口处饱与蒸汽或过热蒸汽的温度，对于热水锅炉为进、出口热水的温度。3.2 锅炉的分类及型号3.2.1 锅炉的分类1.按用途分类 （1）电站锅炉；（2）工业锅炉；（3）生活锅炉；（4）船舶锅炉，机车锅炉。2.按载热介质分类 （1）蒸汽锅炉；

4、（2）热水锅炉；（3）汽水两用锅炉；（4）热风炉；（5）有机热载体锅炉。3.按燃料与热源分类： （1）燃煤锅炉；（2）燃油与燃气锅炉；（3）燃生物质燃料锅炉（木柴、甘蔗渣、稻壳、椰子壳、生活垃圾、工业垃圾等）；（4）原子能锅炉；（5）余热锅炉；（6）电热锅炉。4.按本体结构分类 （1）水管锅炉；（2）火管锅炉；（3）水火管锅炉；（4）热管锅炉；（5）真空相变锅炉。5.按介质循环方式分类 （1）自然循环锅炉；（2）强制循环锅炉；（3）直流锅炉。6.按燃烧方式分类 （1）层燃锅炉；它又分固定炉排，机械化炉排（链条炉排、振动炉排、抽板顶升炉排、往复炉排、抛煤机炉等）；（2）室燃锅炉；（3）沸腾炉（又

5、称流化床锅炉）。7.按出厂型式分类 （1）散装锅炉；（2）组装锅炉；（3）整装锅炉。（1）低压锅炉，Pa（25kgf/cm2）;a（39kgf/cm2）;aa（39kgf/cm2P100kgf/cm2）;（4）高压锅炉，Pa（100kgf/cm2）;a（140kgf/cmz）;a（160-180kgf/cm2）;a（240-270kgf/cm2）。（1）A级锅炉：额定压力a的固定式蒸汽锅炉；a的固定式蒸汽锅炉；（3）C级锅炉：额定压力a的固定式蒸汽锅炉；（4）D级锅炉：额定压力a的固定式蒸汽锅炉；（5）E1级锅炉：额定压力a的固定式蒸汽锅炉与水温低于20的热水锅炉；（6）E2a的蒸汽锅炉与水温

6、95的热水锅炉。3.2.2 锅炉的型号3.3 锅炉结构3.3.1 锅炉结构的基本要求对锅炉结构总结的要求是安全可靠、高效低耗。具体要求有：1.各部分在运行时应能按设计预定方向自由膨胀。2.保证各循环回路的水循环正常，所有受热面都应得到可靠的冷却。3.各受压部件应有足够的强度与稳定性。4.受压元、部件结构的形式，开孔与焊缝的布置应尽量避免或减少复合应力与应力集中。5.水冷壁膛的结构应有足够的承载能力。6.炉墙应具有良好的密封性与耐热性。7.锅炉钢架等承重结构在承受设计载荷时，应具有足够的强度、刚度、稳定性及防腐蚀性。8.便于安装、运行操作、检修与清洗内部。9.要根据锅炉参数与燃料的适应性来选用锅

7、炉结构与燃烧设备。10.要合理配置辅机设备，还要考虑安全附件与自控装置的可靠性。3.3.2 锅炉主要受压部件1.锅筒：它是用来汇集、贮存、分离汽水与补充给水的。2.锅壳：它是锅壳式锅炉中“包围”汽水、风烟、燃料系统的外壳，又称筒壳，其作用与锅筒相同。3.联箱：又称集箱。其作用是连结受热面管、下降管、连通管、排污管等。4.下降管：其作用是及水冷壁、联箱、锅筒形成水循环回路。5.受热面管子，它是锅炉的主要受热面，用锅炉钢管制成，它分为水管与火管，凡管内流水或汽水混合物，管外受热的叫水管，凡管内走烟气管外被水冷却的叫烟管。6.省煤器：它的作用是使给水进入锅筒之前，被预先加热到某一温度（通常加热到低于

8、饱与温度40-50），以隆低排烟温度，提高锅炉热效率。中低压锅炉往往用铸铁制造省煤器，中压以上的锅炉省煤器由钢管制成的蛇形管组合而成。7.过热器：它是把锅筒内出来的饱与蒸汽加热成过热蒸汽，以满足生产工艺的需要，过热器是用碳钢或耐热合金钢管弯制成蛇形管后组合而成。8.减温器：它的作用是调节过热蒸汽的温度，将过热蒸汽的温度控制在规定的范围内，以确保安全与满足生产需要。凡有过热的器锅炉上均有减温器，减温器分面式减温器与混合式减温器。减温器结构及联箱相似，但其内部有喷水装置或冷却水管。9.再热器：它是将汽轮机高压缸排出的蒸汽再加热到及过热蒸汽相同或相近的温度后，再回到中低压缸去作功，以提高电站的热效率

9、。10.炉胆：是锅壳式锅炉包围燃料燃烧空间的壳体，只有立式锅炉与卧式内燃锅炉中有炉胆。11.下脚圈：连接炉胆与锅壳的部件，只在立式锅炉中采用。12.炉门圈、喉管、冲天管：炉门圈是连接于锅壳与炉胆之间燃料进入燃烧室的一段管子，一般由锅炉钢板压制成椭圆形后焊接而成。3.3.3 锅炉安全附件工业锅炉安全附件，主要是指锅炉上使用的安全阀、压力表、水位计、水位警报器、排污阀等，这些附件是锅炉运行中不可缺少的组成部分，特别是安全阀、压力表、水位计是保证锅炉安全运行的基本附件，常被人们称之为锅炉三大安全附件。安全阀的主要作用是当锅炉内的压力超过规定要求时自动开启，释放超过的压力，使锅炉回到正常的工作压力状态

10、。压力表、水位计是司炉正常操作的耳目，每台锅炉必须装有及锅筒蒸汽空间直接相连接的压力表。3.3.4 几种典型锅炉结构1.立式弯水管锅炉（图3-3），其受压元件主要有锅壳、封头、炉胆、炉胆顶、U形下脚圈、弯水管、炉门圈、喉管。2.快装水、水管锅炉（图3-4），其主要受压元件有：锅筒烟管、省煤管。下降管、集箱、水冷壁。3.4 锅炉的工作过程3.4.1 锅炉汽水流程系统3.4.2 锅炉水循环3.4.3 锅炉工作过程简述3.5 锅炉的无损检测要求锅炉的无损检测应遵循以下原则：1.由于焊接缝交叉部位的应力较其它部位大，且焊接时较其它部位易产生缺陷，故对焊缝交叉部位应优先检测。2.由于高参数，大容量的锅炉

11、制造工艺复杂，更易产生缺陷，且发生事故的后果更为严重，所以对高参数，大容量的锅炉的无损检测要求比对低参数，小容易的锅炉要求高一些，包括检测比便与合格级别。另外，有机热载体锅炉介质特殊，危险性较大，所以控伤要求高。3.为了节省制造成本，所以对部分危险性相对较小的设备焊缝采取按比例抽查的方式进行检测，而不是全部进行100%检测。4.由于RT与UT检测各有其特点，为尽可能检出焊缝内的各种缺陷，对中、高压锅炉，采取RT与UT并用。5.对于封头与下脚圈的拼缝，由于拼接后还要进行压制加工，在此加工过程中，原拼缝内的小缺陷有可能发展成为超标缺陷，所以应在加工成型后进行无损检测。6.锅炉中的重要角焊缝，一般不

12、采用射线探伤，而采用超声波探伤。7.需做热处理的焊接接头应在热处理后进行无损探伤，因热处理会使焊接接头内的应力、组织发生变化，且有可能产生新的缺陷，只有在热处理后，接头内的组织与缺陷才是稳定的，这时的检测结果才是准确的。8.定期检验时，若宏观检查时未发现有明显的变形，则其焊缝内部一般不会产生新的缺陷，原有的小缺陷一般也不会发展，所以一般可不进行RT或UT，但对于重要角焊缝与主焊缝可以进行表面探伤检查，若发现表面已产生裂纹时，则应进一步检查与分析。必须时可对焊缝进行RT或UT检测。第三章 思 考 题锅炉受压元件有哪些？锅炉的三大安全附件指什么？第四章 压力容器基本知识4.1 概 述4.1.1 压

13、力容器的定义及用途从广义上说，凡承受流体介质压力的密闭壳体都可称作压力容器。aa的容器属于压力容器。压力容器安全技术监察规程从安全管理角度出发，将同时具备下列三个条件的容器称为压力容器：1.最高工作压力（PWa（不含液体静压力）；mm3;3.盛装介质为气体、液化气体或最高工作温度高于等于标准沸点的液体。4.1.2 压力容器的主要工艺参数影响压力容器设计的主要工艺参数有压力、温度、直径等。压力容器的压力参数有工作压力（操作压力）、最高工作压力与设计压力。工作压力（操作压力）是指压力容器在正常的操作条件下，压力容器所承受的内（外）部表压力。工作压力是由生产工艺的要求决定的。最高工作压力 对于承受内

14、的压力容器，其最高工作压力是指在正常作用过程中，容器顶部可能出现的最高压力；对于承受外压的压力容器，其最高工作压力是指在正常使用过程中，容器可能出现的最高压力差值；对于夹套容器，其最高工作压力是指在正常使用过程中，夹套顶部可能出现的最高压力差值。设计压力 是指在相应设计条件下用以确定压力容器壳体壁厚及其元件尺寸的压力，用P来表示。在正常的情况下，设计压力应等于或略高于最高工作压力。公称压力 为了提高制造质量，并降低制造费用，增加零部件的互换性，使容器及其零部件的制造趋于标准化，把标准经后的压力数值称为公称压力，容器设计时应尽量采用标准的公称压力系列参数。容器的公称压力是指容器在规定温度下的最大

15、的操作压力。压力容器的温度参数有工作温度（操作温度）、设计温度。工作温度（操作温度）是指容器在操作过程中，在工作压力（操作压力）下壳体可能达到的最高或最低温度。设计温度 是指容器在操作过程中，在相应的设计压力下壳体或元件可能达到的最高或最低温度。一般所说的容器直径系指其内径，单位多用mm表示4.1.3 压力容器的分类压力容器安全技术监察规定根据容器在使用中的重要作用、设计压力以及介质的危害性程度，从高到低将压力容器依次分为第三类压力容器、第二类压力容器以及第一类压力容器：1）按用途分类：根据容器在生产工艺过程中所起的主要作用不同，可能归纳为四大类，即反应容器、储存容器、换热容器与分离容器。A.

16、反应容器：主要用来完成介质化学反应的设备，如返应器、聚合釜、变换炉与氨合成塔等。B.储存容器：主要用以储存工作介质，以保持工艺操作压力稳定，保证生产的连续进行。C.换热容器：主要用来使介质在容器内实现交换，以达到生产工艺过程中所需要的将介质加热或冷却的目的。D.分离容器：分离容器的主要作用是让介质通过容器时，利用降低流速、改变流动方向或用其它物料吸收等方法来分离气体中的混合物，以达到净化气体或提取回收杂质中的有用物料的目的。2）按压力来分类：aaaP10MPa高压容器（代号H）：10MPaP100MPa超高压容器（代号U）：100MPaP1000MPa4.1.4 我国的压力容器法规与标准4.2

17、 压力容器的典型结构与特点压力容器的类型类别虽然很多，但是它的基本构成都可以分解为筒体、端盖（封头）、法兰、开孔及接管、支座等几种元件。4.2.1 低、中压压力容器的筒体结构石油、化工生产中大量采用的低、中压容器，一般属于薄壁容器（D0 / D0.2；D0是指容器的外径，D是指容器的内径），它的外形结构形式大都是球形与圆筒形，在个别情况下才使用矩形、椭圆形、扁圆形等特殊形状的容器。圆筒形筒体是低、中压容器的最常见的筒体结构，该容器便于在内部装设工艺附件并便于工作介质在内部相互作用，因此被广泛用作反应、换热与分离容器。体积较大的压力容器一般制成球形容器，因为它的直径比较大，所以球形容器大多是由许

18、多块按一定的尺寸压制成形的球面板组焊而成，其制造、安装工作量大，焊接质量与无损检测要求也较高。球形容器一般只用作贮存容器。4.2.2 高压容器的筒体结构4.2.3 压力容器的封头封头（或端盖）是压力容器的重要组成部分，常见的形式有半球形、椭圆形、碟形、平板形。4.2.4 压力容器的开孔及接管4.2.5 压力容器的焊接接头分类及设计的一般原则GB150钢制压力容器将容器主要受压部分的焊接接头分为A、B、C、D四类。A类焊接接头：圆筒部分的纵向接头（多层包扎容器层板层纵向接头除外）、球形封头及圆筒连接的环向接头，各类形封头中所有拼焊接头以及嵌入式接管及壳体对接的接头；B类焊接接头：圆筒部分的环向接

19、头、锥形封头小端及接管连接的接头、长颈法兰及接管连接的接头，但已规定为A、C、D类的焊接接头除外；C类焊接接头：平盖、管板及圆筒连接的接头，法兰及壳体、接管连接的接头，内封头及圆筒的搭接接头以及多层包扎容器层板层纵向接头；D类焊接接头：接管、入孔、缘、补强圈等及壳体连接的接头，但已规定为A、B类的焊接接头除外。4.3 压力容器制造的无损检测4.3.1 压力容器用钢板无损检测要求4.3.2 压力容器用锻件与无缝钢管的无损检测要求4.3.3 压力容器焊接接头的无损检测4.4 在用压力容器的无损检测要求4.4.1 在用压力容器检验的一般要求4.2.2 在用压力容器的无损检测要求在下列情况下，应进行不

20、小于焊缝长度20%的表面无损检测检查：（1）压力容器用材料的标准抗拉强度b540MPa；（2）压力容器用材料是CrMo钢；（3）压力容器有奥氏体不锈钢堆焊层；（4）盛装的介质有应力腐蚀倾向；（5）检验员认为有怀疑的其它部位。在用压力容器的内、外表面不允许有裂纹。如有裂纹，其深度在壁厚余量范围内，打磨后不需补焊，其深度在壁厚余量范围外，打磨后需补焊合格。在下列情况之一时，应是行射线或超声探伤，对在用压力容器的焊缝埋藏缺陷进行抽查检测，必要时还应相互复验：（1）制造中焊缝经过两次以上返修或使用过程中焊补焊过的部位；（2）检验时发现焊缝表面缺陷，认为需要进行焊缝埋藏缺陷检查的部位；（3）错边量与棱角

21、度有严重超标的焊缝部位；（4）使用中出现焊缝泄漏的部位及其两端延长的部位；（5）用户要求或检验员认为有必要的部位。第四章 思考题压力容器安全技术监察规程规定了压力容器必须同时具备哪三个条件？压力容器的焊接接头分为几类？第五章 压力管道基本知识5.1 压力管道的定义及分类5.1.1 压力管道的定义压力管道安全管理及监察规定规定：压力管道是指具有下列属性的管道：A、输送GB5004职业性接触毒物危害程度分级中规定的毒性程度为极度危害介质的管道；B、输送GB50160石油化工企业设计防火规定及GBJ16建筑设计防火规范中规定的火灾危险性为甲、乙、类介质的管道；a（表压，下同），输送介质为气（汽）体、

22、液化气体的管道；a，输送介质为可燃、易爆、有毒、有腐蚀性的或最高工作温度等于高于标准沸点的液体管道。E、前四项规定的管道附属设施及其安全保护装置等。5.1.2 压力管道的分类：压力管道按其用途划分为工业管道、公用管道与长输管道。工业管道系指企业、事业单位所属的用于输送工艺介质的管道、公用工程管道及其它辅助管道。包括延伸出工厂边界线，但归属企、事业单位管辖的工艺管道。公用管道系指城市或乡镇范围内用于公用事业或民用的燃气管道与热力管道。长输管道指产地、储存地、使用单位间用于输送商品介质的管道。（1）长输管道长输管道为GA类，级别划分为：A、符合下列条件之一的长输管道为GA1级；输送有毒、可燃、易爆

23、气体介质，设计压力Pa的管道；输送有毒、可燃、易爆液体介质，输送距离200km且管道公称直径DN300mm的管道；输送浆体介质，输送距离50km且管道公称直径DN150mm的管道；B、符合下列条件之一的长输管道为GA2级：输送有毒、可燃、易爆气体介质，设计压力Pa的管道；GA1范围以外的长输管道；GA1范围以外的长输管道；（2）公用管道公用管道为GB类，级别划分为：燃气管道为GB1管道；热力管道为GB2管道。（3）工业管道工业管道为GC类，级别划分为：A、符合下列条件之一的工业管道为GC1级：5.1.3 压力管道的充装介质（流体）的分类5.2 压力管道的作用及特点5.2.1 压力管道的用途压力

24、管道主要用途是输送介质。除此之外，对长输管道而言，压力管道还有储存功能；对工业管道而言，压力管道还有热交换功能。5.2.2 压力管道的应用领域压力管道应用极为广泛。管道输送是铁路、公路、水运、航运并列的五大运输行为之一。它作为一种特点承压设备越来越广泛地位应用于石油、化工、电力等行业及城市燃气与供热工程中。随着经济的发展、管道的数量越来越多。5.2.3 压力管道的主要特点1.种类多，数量大，标准多，设计、制造、安装、应用管理环节多2.长细比大，跨越空间大，边界条件复杂3.布置方式多样，现场安装条件差，工作量大。4.材料应用种类多，选用复杂5.失效的模式多样，失效概率大5.3 压力管道的组成及结

25、构5.3.1 压力管道元件压力管道由多种元件组成，元件品种主要有：6.密封元件及特种元件。5.3.2 压力管道附属设施压力管道还有一些附属设施，包括支吊架、防腐绝缘层、阴极保护装置、沿线加油站、加热站、计量站、配气站阀室及标准、测试、拉索围栅等。压力管道配置有种安全保护装置，包括紧急切断装置、安装泄压装置、测漏装置、测温测压装置与报警装置等。管道支承件是指管道安装件与附着件的总称。5.3.3 压力管道组成示例5.3.4 压力管道管材简介5.3.5 压力管道管件简介5.4 压力管道检验及无损检测5.4.1 压力管道检验分类与检验项目5.4.2 压力管道检验标准5.4.3 压力管道无损检测的基本内

26、容压力管道无损检测前，焊缝外观检查应符合要求，对压力管道焊缝外观与焊接接头表面质量的一般要求如下：焊缝外观应成型良好，宽度以每边盖过坡口边缘2mm为宜。角焊缝的焊脚高度应符合设计规定，外形应平缓过渡。焊接接头表现（1）不允许有裂纹、未熔合、气孔、夹渣、飞溅存在；（2）设计温度低于-29mm，连续咬边长度不应大于100mm，且焊缝两侧咬边总长不大于该焊缝全长的10%；（3）焊缝表面不得低于管道表面。焊缝余高h1+1，且不大于3mm。（b1为焊接接头组对后坡口的最大宽度）（4）焊接接头错边不应大于壁厚的10%，且不大于2mm。压力管道的表面无损检测方法选用原则：对导磁性钢管，应选用磁粉检测；对非导

27、磁性钢管，应选用渗透检测。射线检测与超声检测的主要对象是压力管道的对接接头、以及对焊管件的对接接头。无损检测方法选用按设计文件规定。对钛、铝及铝合金、铜及铜合金、镍及镍合金的焊接接头检测应选用射线检测方法。对有延迟裂纹倾向的焊缝，其表面无损检验应在焊接冷却适当时间后进行。表面无损检测重点部位（1）宏观检查中发现裂纹或可疑情况的管道，应在相应部位进行表面无损检查；（2）绝热层破损或可能渗入雨水的奥氏体不锈钢管道，应在相应部位进行外表面渗透检测；（3）处于应力腐蚀环境中的管道，应进行表面无损检测抽查；（4）长期承受明显交变载荷的管道，应在焊接接头与容易造成应力集中的部位进行表面无损检测；（5）检验

28、人员认为有必要时，应对支管角焊缝等部位进行表面无损检测抽查。超声波或射线检测应用原则GC1、GC2级管道的焊接接头一般应进行超声波或射线检测抽查。GC3级管道如未发现异常情况，一般不进行其焊接接头的超声波或射线检测抽查。超声波或射线检测抽查的比例及重点检测部位按下述原则确定：超声波或射线检测重点部位（1）制造、安装中返修过的焊接接头与安装时固定口的焊接接头；（2）错边、咬边严重超标的焊接接头；（3）表面检测发现裂纹的焊接接头；（4）泵、压缩机进出口第一道焊接接头或相近的焊接接头；（5）支吊架损坏部位队近的管道焊接接头；（6）异种钢焊接接头；（7）硬度检验中发现的硬度异常的焊接接头；（8）使用中发生泄漏的部位队近的焊接接头；（9）检验人员与使用单位诊断需要抽量的其他焊接接头。第五章思考题 压力管道按用途分为哪三类？在用压力管道检验时，超声或射线检测的重点部位有哪些？