锅炉压力容器

锅炉压力容器第一章1、为什么说：锅炉压力容器属于特殊设备“特种设备1、使用广泛：锅炉：广泛应用于电力、机械、冶金、化工、轻工等行业及日常生活中。火力发电中用以产生高温高压蒸汽的锅炉叫电站锅炉，其他工业企业及供暖使用的锅炉统称为工业锅炉。我国矿石燃料产量的一半以上都被锅炉消耗，转化为电能或热能，供生产或生活利用。压力容器：使用比锅炉更为广泛。在化学工业中，几乎每一个工艺过程都离不开压力容器，其他工业部门也普遍使用压力容器。液化石油气钢瓶等压力容器则已进入千家万户，与人们的日常生活密切相关。2、事故率高：锅炉压力容器的工作条件一般比较恶劣，因而容易发生各种事故（1）.爆炸特性：承受压力及温度。锅炉的汽水系统在密闭的容器和管道中工作，承受着介质压力和火焰加热，有时承受的压力和温度会很高。压力容器承受大小不同的压力载荷和其他载荷，有些容器还在高温或深冷条件下运行。锅炉压力容器内的压力可能因操作失误或反应异常而迅速升高，从而导致承压部件超压破裂。（2）.接触腐蚀性介质：锅炉外侧要接触烟气、灰尘，内侧要接触水或蒸汽，常会造成腐蚀或磨损。压力容器的工作介质常具有较强的腐蚀性，会导致氧腐蚀、硫腐蚀、硫化氢腐蚀以及各种浓度的酸、碱、盐腐蚀，损坏设备。（3）.较为复杂的局部应力：锅炉压力容器通常都有开孔接管及其他的不连续结构，在这些区域内存在着较高的应力，在不利的使用环境或载荷条件下，会导致承压部件破裂。（4）.连续运转不易检验：锅炉压力容器大多是钢制焊接结构，在焊缝部位常隐含着漏检缺陷或标准允许的细微缺陷。在使用中，锅炉及很多压力容器必须连续运行，不便停用检查，常因缺陷扩展而导致破裂。在上述因素共同影响下，即使是设计、制造质量符合标准的锅炉压力容器，在正常操作条件下也会发生各种事故，更不用说带有设计、制造缺陷的设备和操作失当的设备了。3、事故后果严重锅炉压力容器承压部件的断裂破坏伴随着介质的能量释放会形成爆炸，具有巨大的破坏力，不仅损坏设备本身，而且损坏周围的设备和建筑，并常常造成人身伤亡，后果极其严重。造成伤害的因素主要有：（1）.冲击波伤害：锅炉压力容器内的介质一般是具有一定压力的气体、液化气体或高温液体，承压部件一旦破裂，介质即泄压膨胀或瞬时汽化，瞬间释放出大量的能量。其中大约85%的能量用以产生冲击波，向周围快速传播，破坏设备、建筑并危害人身安全。（2）.设备碎片伤害：锅炉压力容器破裂时，有些壳体可能会断裂成碎片并高速飞出，击穿、撞坏相遇的设备或建筑，有时直接伤人。.介质伤害：锅炉压力容器破裂时介质外泄，常常造成人员烫伤、中毒、现场燃烧及二次爆炸，产生连锁反应。总之，锅炉压力容器爆炸，常造成大面积的、立体性的破坏和群体伤害，给事发单位和社会造成严重损失。综上所述，锅炉压力容器应用广泛，工作条件恶劣，容易损坏并发生事故，且事故后果严重。因而对锅炉压力容器安全不能等闲视之，一定要慎之又慎，确保万无一失。我国把锅炉压力容器作为一种特殊设备，由国家委托的专门机构对其安全进行监督管理。2、蒸汽爆炸的特点。一旦锅筒或锅壳破裂，器内压力骤然降低为大气压力，原额定工作压力下的饱和水瞬间变为大气压力下的过饱和(过热)水，过饱和水无法稳定存在，其一部分瞬时汽化，体积急剧增大，形成爆炸，叫“蒸汽爆炸”。是典型的物理性爆炸。在爆炸中介质除膨胀降压释放少量的机械能外，主要释放大量的热能，因而蒸汽锅炉爆炸常具有巨大的爆炸能量和破坏力，且锅炉内原带压饱和水是爆炸能量的主要携带者和释放者。可以看出：压力不高时，常温下承压水的储器破裂，爆炸能量极小，或者说形不成爆炸。这是因为水的压缩系数极小，承压水储存的机械能极少，又未升温储存热能，因而储器破裂也释放不出多少能量。由于空气是可压缩性气体，压缩空气中储存机械能较多，爆炸能量较大，储器破裂时破坏力和危险性也较大。承压饱和水的爆炸能量是同压力下同体积空气爆炸能量的十多倍，储器破裂时破坏力和危险性极大。蒸汽锅炉中储存带压饱和水多的锅筒、锅壳、炉胆、集箱等储器，潜在的爆炸危险性较大。在承压的蒸汽锅炉省煤器及高温热水锅炉内，水的温度并未达到工作压力下的饱和温度，但如已超过了水的标准沸点100°C，在储器破裂时也会发生蒸汽爆炸。3、国内外关于锅炉压力容器监察的特点？为严肃而切实地实行上述对策，国内外共同采用的行之有效的方法是：1）用法规指导和控制锅炉压力容器的设计、制造、安装、使用、检验、修理、改造等七个环节：美国机械工程师学会《锅炉和压力容器规范》（ASME），20世纪初期，到现在有80多年）；德国《蒸汽锅炉技术规程》（TRD）和前苏联《蒸汽和热水锅炉结构和安全操作规程》。2）对锅炉压力容器安全实行官方或第三方监督：美国1919年成立了国家锅炉压力容器检查管理局。英国的技术检查联合机构(AOTC)；4、球形容器的特点？为什么大型液化气体贮罐最适宜用球形容器?优点:1、球壳适宜于承压，在内压力和壁厚相同的情况下，球形壳体的应力是圆筒形壳体的1/2。2、如果容器的直径、制造材料和工作压力相同，球形容器所需要的壁厚也为圆筒的1/2。3、从表面积来看，球形壳体的表面积比容积相同的圆筒形壳体小10%〜30%。4、表面积小，壁厚较薄，因而制造同容积的容器，球形容器要比圆筒形容器节省板材约30%〜40%。所以球形容器最适宜作储存容器，目前大型液化气体储罐多采用球形。此外，有些用蒸气直接加热的容器，为了减少热损失，有时也采用球体，如造纸工业中用于蒸煮纸浆的蒸球。缺点：球形容器制造比较困难，工时成本较高，而且作为反应或传热、传质用容器，不便于在内部安装工艺附件装置和内部介质的流动。第二章1、锅炉中传热与安全的关系？炉膛温度3900°C，受热血水汽温度不超过370°C；正常情况下，金属壁的温度在炉膛温度和工质之间，大部分热量被带走，使得金属壁的温度远小于炉膛温度和烟气温度，高出工质温度不多。如果传热过程出现障碍（如缺水、沉积水垢、水循环故障，减慢或停止），传热阻力增加，大大升高金属壁的温度，金属强度降低，危及安全。2、何谓锅炉水自然循环，它是如何形成的，有哪些特点？锅炉水循环中，依靠水和汽水混合物的密度差维持的循环叫自然循环，是最常见的锅炉水循环方式。形成：在锅筒和集箱之间，连接有很多受热的管子和少数不受热的管子，组成封闭的循环回路。受热管通常是水冷壁，在研究水循环时称为上升管；不受热的管子称下降管。上升管中一部分水因受热而汽化，管内汽水混合物的密度要比下降管中水的密度小。由于上升管与下降管在锅筒与集箱间连通，上端有共同的自由水面，从水面沿上升管及下降管至集箱有共同的高度，这就在上升管和下降管中因密度差而产生一个压力差，推动上升管中的汽水混合物向上运动，下降管中的水向下运动，形成了循环。上升管与下降管的压力差叫运动压头。特点：自然循环中，下降管少，上升管（水冷壁管）多，一台锅炉往往会有几个甚至几十个循环回路。自然循环是指工质在蒸发面内的循环流动，不同于工质在省煤器等处得流动；锅炉工质压力不是循环流动的直接动力。自然循环锅炉的蒸发受热血都存在自然循环，但有的无明显的循环回路：锅壳锅炉中的锅壳内的水没有明显的循环回路，水管锅炉的对流管束有循环回路，但上升管与下降管是不确定的，靠近炉膛出口受热较强的管子是上升管，远离炉膛出口受热弱的管子是下降管。3、自然循环锅炉常见的水循环故障有哪些？产生的原因及危害是什么？运行管理包括哪些措施？常见的水循环故障：停滞、倒流、汽水分层、降管带汽。1）、停滞和倒流：产生原因：是同一循环回路的各根上升管受热不均匀。受热强的管子抽力大，受热弱的管子抽力小，这样可能使下降管供的水都被受热强的管子吸去，而受热弱的上升管中流动压头较小，甚至不能维持最低的循环流速而发生汽水“停滞”，这种现象就叫循环停滞。循环倒流是由于在受热最强的上升管中，工质流速很大。往往产生抽吸作用，使受热最弱的上升管中的工质朝着与正常循环回路相反的方向流动。一旦发生循环倒流，就会在受热最弱的上升管中形成“汽塞”。危害：出现停滞现象时，上升管内进水量很少，水基本停滞不动，冷却条件差，往往导致管壁超温破裂，特别是弯管段，因以积存蒸汽，更易发生爆管事故。倒流管中有可能形成“汽塞”，即蒸汽滞留在管内某一位置，造成该部位沉盐结垢或过热爆管。在运行管理方面的主要措施是：注意保持炉膛内的燃烧和火焰分布均匀，以减小各上升管间的吸热不均。防止在水冷壁管上积灰或结渣。防止炉墙开裂、保温层脱落造成炉膛热量的散失及水冷壁管的吸热不均。防止停滞和倒流的在运行管理方面措施防止下降管的保温层或绝热层脱落，避免下降管受热汽化或散热降温。防止对流管束的挡火墙或隔烟墙损坏造成烟气短路，从而减少吸热和影响水循环。防止上升管及下降管结垢，造成流阻增大及上升管吸热减少。防止锅筒水位过低使筒内蒸汽进入下降管。正确进行排污操作，尽量减少排污对水循环的干扰。2）汽水分层原因：当上升管水平布置或与水平面夹角过小时，如果管中工质流速过低，就会出现汽水分层现象，即蒸汽在管子上部流动，水在管子下部流动，汽水两相间有时会出现明显的分界面。危害：汽水分层流动时，管子上部没有水膜冷却，可能导致爆管；在汽水两相界面处，壁温经常波动，会导致金属疲劳破坏。措施：上升管或汽水引出管与水平面夹角不得小于15°。3）下降管带汽原因：下降管阻力较大，产生较大的压降，是下降管入口处水压降低而发生汽化；下降管管口离锅筒水位面太近，形成漩涡斗而将蒸汽吸入下降管；下降管受热；上升管出口与下降管入口距离太近而又无良好的隔离装置。危害：下降管出现蒸汽，水要向下流，汽要向上浮，两者互相顶撞，既增加了流动阻力，又减少了循环流量，严重时会形成汽塞，使水循环停止，造成水冷壁管普遍缺水而烧坏。措施：①下降管、上升管在上锅筒的接管位置要适当应接在锅筒的水空间，下降管尽量接在锅筒水空间的最低或较低位置，管口与锅筒最低水位间的高度不小于下降管直径的四倍②上升管引入锅筒的位置应高于下降管，二者距离大于250mm，否则应在上升管与下降管管口间加隔板③下降管应尽量竖直向下，避免水平管段和锐角弯头④防止下降管的保温层或绝热层脱落，避免下降管受热。4、何谓自然循环的停滞和倒流，主要危害及产生原因，防止停滞和倒流结构化合运行管理措施？停滞：循环回路中个别上升管内水及汽水混合物流速极低，入口只有少量水进入，管内只有汽泡缓慢上升，进入上升管的水量等于上升管产生的蒸汽量，这种现象叫停滞倒流：当并联的各上升管受热严重不均时，受热最弱的上升管中流动压头过小，受热最强的上升管中汽水混合物的流速过大，产生抽吸作用，致使热最弱的上升管中的汽水混合物朝着反向下降流动，这种现象称为倒流。原因3题中结构方面措施：保持回路有一定高度。经验得出：低压小型锅炉，水循环高度应控制在：pW0.8MPa时，其h^2m；p=1.3MPa时，其h^4m；p=1.6MPa时，其h^8m；中压以上锅炉，应通过水循环计算决定水循环高度。水循环系统需合理分组;保证下降管和汽水引出管有适当的流通截面积。一般要求下降管总流通截面不小于上升管总截面积的25%，汽水引出管总流通截面不小于上升管总截面积的35%。下集箱上的下降管、上升管及排污管的管口应相互错开，较均匀地向各上升管供水。5、锅炉给水为什么要进行处理，常用的水处理方法是什么？锅炉原水（水源）是天然水，包括地表水和地下水。原水常含有悬浮物、胶体物质、固体溶解物、气体溶解物等杂质。城市自来水虽经过沉淀、混凝等处理，但仍含有各种溶解性杂质。这样的水用作锅炉工作介质，会造成结垢，腐蚀，污染蒸汽等危害，因此需要处理。锅外水处理及锅内水处理两大类锅外水处理：（1）沉淀软化:热力软化法化学软化法：1）石灰沉淀软化。2）石灰-纯碱软化。（2）离子交换软化1）钠离子交换软化法2）氢离子交换软化锅内水处理：（1）.单独的锅内水处理（2）.补充性锅内水处理①碳酸钠一校正剂②氢氧化钠一校正剂③磷酸三钠（Na3PO4.12H2O）一校正剂④栲胶一防垢药剂6、锅炉给水为什么要除氧，常用的除氧方法包括哪些？锅炉给水含有氧、氮和二氧化碳气体，危害最大的是氧气，对受热面会产生化学和电化学腐蚀，是锅炉给水系统的主要腐蚀性物质，尤其是水温较高时腐蚀速度加快，因此必须采取措施消除。在锅炉给水处理工艺过程中，除氧是非常关键的一个环节，给水系统中的氧应当迅速得到清除，否则它会腐蚀锅炉的给水系统和部件，腐蚀性物质氧化铁会进入锅炉内，沉积或附着在锅炉管壁和受热血上，形成难溶而传热不良的铁垢，腐蚀的铁垢会造成管道内壁出现点坑，阻力系数增大。管道腐蚀严重时，甚至会发生管道爆炸事故。1、热力除氧是锅炉给水除氧最常用的方式；包括：大气式、真空式和高压式三种除氧器2、化学除氧1）钢屑除氧2）药剂除氧3、解析除氧第三章1、什么是回转体？回转壳体上经线和纬线是怎样确定的。回转壳体：中面为回转的壳体；壳体：锅炉压力容器的主要承压结构。是两个近距离同形曲面围成的结构，两曲面间的垂直距离为厚度。中面一平分壳体厚度的曲面叫壳体的中面。经线:AB’，如果通过回转轴作一纵截面与壳体曲面相交所得的交线，与母线的形状相同若自K2点向回转曲面作一个与回转曲面正交的圆锥面，则该圆锥面与回转曲面的交线也是一个圆一一纬线；2、对壳体进行应力分析有哪两种理论？它们分别考虑了壳体中哪些应力？为什么工程实际中可以采用无力矩理论；无矩理论或薄膜理论：对于回转薄壳，认为其承压后的变形与气球充气的情况相似。其内力与应力为张力（无弯曲应力），沿壳体厚度均匀分布，呈双向应力状态，壳壁中没有弯矩及弯曲应力。具有足够的精度。应用原因：回转壳体曲面在几何上是轴对称的，壳壁厚度无突变；曲率半径是连续变化的，材料是各向同性的；载荷在壳体曲面上的分布是轴对称和连续的，无突变；壳体边界的固定形式应该是自由支撑的；壳体的边界力应当在壳体曲面的切平面内，要求在边界上无横剪力和弯矩。3、薄膜理论（无力矩理论）基本假设包括哪些，其基本表达式？球形壳体和圆筒体的应力特点。小位移假设：壳体受力以后，各点的位移远小于壁厚，变形分析时可以忽略高阶微量；直线法假设：壳体变形前后直线关系保持不变（垂直于中间面直线），变形后厚度保持不变；不挤压假设：壳体各层纤维变形前后均互不挤压，变形后法向应力和其它方向应力相比是可以忽略的，使得薄壁壳体的应力分析变为平面应力分析。筒体：环向（纬向）、经向（轴向）应力随内压、圆筒半径成正比;环向应力数值上是经向应力的两倍。球形壳体：球壳上各点的应力相同；球壳的径向应力和环向应力在数值上相等；球壳的环向应力比同直径、同壁厚的圆筒小一半，这是球壳显著的特点。4、什么是边缘效应？边缘效应的主要特征是什么，哪些情况下会产生边缘效应？由于部件结构形状或厚度尺寸的不同，在承载时产生不同的变形，又因为他们是连接在一起的，因而引起相互约束的现象，只发生在两个部件连接处的边界地区，称作“边界效应”或“边界问题”，引起的应力则成为“边界应力”或“不连续应力”产生情况：结构几何形状突变；同形状结构厚度突变；同形同厚结构材料突变5、什么是热应力，哪些场合存在热应力。定义：受热血管壁中因内外温差产生的热应力。当内层温度大于外层温度，内层膨胀量大，外部小；这样内层受到压应力，外层受到拉应力场合：（1）构件整体受热而引起外部约束如：管子或其他圆形元件沿长度方向，解除外部约束。（2）构件各部分温度不同，因温差引起的热应力。最典型的受热面管壁中因内外温差产生的热应力。是传热构件中最为普遍而无法克服的热应力，构件有温度场即有这种热应力。（3）两个以上零件组成的系统，因各部分温度不同引起的热应力。锅壳锅炉（锅筒中的烟管）及列管式换热器（4）两种不同线膨胀系数的钢材焊接或用其他方式刚性连接在一起，因相互膨胀不同引起的热应力。大型锅炉受热血的支吊结构常有这种情况。第四章1、工作压力、设计压力工作压力：指正常工作情况下，容器顶部可能达到的最高压力设计压力：是指在相应设计温度下用以确定容器壳壁厚度的压力，对于工作压力小于0.1MPa，设计压力取0.1MPa2、常温下碳素钢的力学性能有哪些，温度对材料力学性能影响力学性能：1、强度与塑性指标：强度（抗拉强度，屈服强度，高温持久强度，蠕变极限）；塑性（断后伸长率，断面收缩率）2、硬度（布氏硬度，洛氏硬度）3、冲击韧度温度影响：温度对钢材性能有很大影响。。b在50-100度有所下降，在200-300度间出现峰值（250），继续增加温度，则。b大大下降。与此相应碳钢的塑性在250前后的趋势是先下降而后明显上升蓝脆性：碳钢在200-250时抗拉强度增加、而塑性下降的现象。温度升高，Os（屈服点）降低，当升高到一定温度时，拉伸时的明显屈服现象消失，此时常用相当于残余变形为0.2%时的应力作为钢材的屈服点，称为条件屈服点（O0.2）。长期高温下会引起蠕变、松弛、珠光体球化、石墨化。3、锅炉压力容器对钢材有哪些要求（1）冶金质量《钢制压力容器》（GB150-1998）规定，压力容器受压元件用钢应为平炉、电炉或氧化炉，钢材含碳量不大于0.25%；为了减少热脆和冷脆倾向，钢材中硫、磷的含量应予控制；具有良好的低倍组织和表面质量，分层、疏松、非金属夹杂物、气孔等缺陷应尽可能少，不允许有裂纹和白点。（2）力学性能应具有适当的强度（主要是指屈服强度和抗拉强度），以防止在承受压力时发生塑性变形甚至断裂。对于锅炉和中、高温压力容器，还应考虑材料的抗蠕变性能，测定材料的高温性能指标，即蠕变极限和持久强度具有良好的塑性和韧性，塑性变形能缓和应力集中，其次良好的塑形也是加工工艺的需要。操作温度或环境温度较低的压力容器，更应考虑材料的冲击韧性值，并对材料进行操作温度下的冲击试验，以防止容器在运行中发生脆性破裂。（3）具有良好的工艺性能。锅炉、压力容器的承压部件，大都是用钢板滚卷或冲压成形的。要求材料有良好的冷塑性变形能力，在加工时容易成形且不会产生裂纹等缺陷。制造锅炉、压力容器的材料应具有较好的可焊性，以保证材料在规定的焊接工艺条件下获得质量优良的焊接接头。可焊性与钢材中碳含量有关。CdV0.4%,可焊性好，焊接时可不预热，0.4%WCdW0.6%，淬硬倾向增大，焊接时需预热，当Cd>0.6%,可焊差，需预热和严格工艺措施。要求材料具有适宜的热处理性能，容易消除加工过程中产生的残余应力，而且对焊后热处理裂纹不敏感。（4）具有良好的耐腐蚀性能和抗氧化性能。设计压力容器时，必须根据其使用条件，选择适当的耐腐蚀钢材。腐蚀速率＜0.1mm/a，为耐蚀；在0.1〜1mm/a，为耐蚀可用；＞1mm/a，为不耐蚀钢（不可用）。常见腐蚀现象：点腐蚀、深坑腐蚀、晶间腐蚀和应力腐蚀（危险性最大）腐蚀不但和介质有关还和温度、压力等因素有关。氢在常温、低压下无腐蚀，在高温高压下则产生氢腐蚀。干燥的氯气对钢不腐蚀，含水则腐蚀大。因此应综合考虑。4、什么是焊缝系数?焊缝减弱系数u：焊缝中可能存在的缺陷对结构原有强度消弱的程度，其大小取决于施焊质量和无损检测情况5、压力容器不另行开孔补强的最大开孔直径如何确定，补强采用什么原则。开孔越大，孔边应力集中越严重，对容器强度的减弱越厉害。容器厚度设计有一定安全裕量，因此根据安全裕量，在一定孔径范围内，开孔减弱正好由厚度裕量补偿，则不需要补强。列出无需补强的基本原则：1设计压力2.5MPa,2、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。3、接管公称直径89mm4、接管最小壁厚满足表要求单孔无需补强的经验公式（最大不能超过200mm）:[d]=8.13D（1-K）,mmK=pD=里=未减弱筒体的理论计算壁厚—（2g]-pc）q—可有效壁厚原则：（1）有效补强范围。强度消弱和应力集中都在开孔边缘的一定范围内，因此补强也应在一定范围内有效。1）有效宽度，取二者较大值B=2dB=d+28+8,8-名义厚度，8-接管名义厚度nntnnt2）有效高度，取较侧值度：h=、顽'nth=d+28+28内侧高度：h=<d8一nth2=接管实际内伸高度（2）等面积补强原则在过壳体轴线及开孔中心线的纵截面中，在有效补强范围内，壳体及补强结构除了自身承受内压所需的面积外，多余的富裕金属面积（Ae）应不小于筒体因开孔所减少的承受基本膜应力面积（A），即：Ae^A（3）开孔所需补强面积（A）1）圆筒和球体A=d8+288#（1-f）8计算厚度，8接管有效厚度=计算厚度-附加厚度

f-强度消弱系数，壳体和接管材料一致或比值大于1时，取1。r2）锥壳开孔补强面积，采用上式计算时，6取开孔中心处壳内直径确定的锥壳厚度。3）椭球开孔补强面积，采用上式计算。6、焊后热处理的主要目的是什么，有几种热处理的方法。热处理的目的：消除焊接残余应力、冷变形应力和组装的拘束应力，软化淬硬区，改善组织。尤其对合金钢，可以改善力学性能及耐蚀性。热处理通常是以回火的方式进行的。方法：1、炉内整体热处理2、炉内分段热处理，较长得构件，采用分段热处理，外部应用绝热材料包裹，以控制纵向温度梯度。也可各段整体热处理后，再组装，对局部环焊缝进行局部热处理。3、焊缝局部热处理，其保温环带宽度从环缝的最大宽度边缘计算，每侧应不小于两倍筒体壁厚，加热带以外的壳体延伸段应采用保温材料包裹。7、焊接缺陷种类主要包括哪些？裂纹、未焊缝和未熔合、孔穴、夹渣、形状缺陷以及其他缺陷8、焊接缺陷对安全的影响？咬边、未焊透、气孔、夹渣和焊缝凹陷等，--都是在焊缝或焊缝附近形成缺口，从两方面影响壳体的安全。1、由于缺陷的存在，减少了焊缝的承载截面积，削弱了焊缝的静力拉伸强度，严重时也会导致壳体的延性破坏。主要取决于缺陷的截面积，可以直接计算、比较和评价。2、最主要是由于缺口的存在改变了缺口周围的受力条件，不利于材料的塑性变形，使之趋于或处于脆性状态，同时还引起了缺口根部的应力集中，易产生裂纹和使裂纹扩展，导致脆性破裂、疲劳破裂或应力腐蚀破裂。构件存在缺口而引起应力的不均匀分布，其严重程度常用应力集中系数来表示，等于截面上最大应力与平均应力之比。应力集中系数的大小取决于缺口的尖锐程度。越尖锐，即曲率半径越小，应力集中系数越大。1、焊缝凹陷：削弱了焊缝的静载强度。曲率半径较大、不会引起应力集中。2、气孔和夹渣：属于体积型缺陷，减弱焊缝的承载面积。资料表明：气孔率不大于7%，可以忽略其对静载强度的影响。而由于气孔、夹渣引起的应力集中，气孔率超过3%，疲劳强度将下降50%左右。3、未焊透：在焊缝中形成明显的缺口，产生较为严重的应力集中。试验表明：未焊透厚度不超过20%时，应力集中系数保持一个常数，约为4-5。超过20%较多时，应力集中系数成线性关系。4、咬边：比较尖锐的一种缺口，应力集中系数常大于3,仅次于裂纹。5、焊接裂纹：最尖锐的一种缺口，缺口根部的曲率半径接近于零。壳体的脆性破裂事故有很多是由于焊接裂纹引起的。裂纹还会加剧疲劳破坏和应力腐蚀破坏。裂纹是锅炉压力容器最危险的一种缺陷。9、焊接裂纹包括哪些，其特点是什么焊接中或焊接后在焊接接头部位出现的局部破裂现象。按产生部位：纵向裂纹、横向裂纹、根部裂纹、弧坑裂纹、热影响裂纹等。根部裂纹（焊缝底部和母材连接处），弧坑裂纹焊缝收尾时的下凹处。按产生的温度和时间：热裂纹、冷裂纹（延迟裂纹）、再热裂纹1）冷裂纹，在A3以下温度冷却过程中或冷却至室温后产生的裂纹。通常是在300度以下温度产生的裂纹。可能在数小时、数天、数周后甚至更长时间出现一也称延迟裂纹，更具危险。在焊缝和热影响区都可能出现。一般无分枝，为穿晶型裂纹。一般在低合金高强度钢、中碳钢、合金钢等易淬火钢时易产生。低碳钢、奥氏体不锈钢较少遇到。冷裂纹产生需要三个条件：①焊接接头形成淬硬组织；②扩散氢的存在和富集；③较大的焊接拉伸应力2）热裂纹：焊缝开始结晶凝固到相变之前这段温度、时间。--高温裂纹。可能产生焊缝、热影响区。一般沿晶间开裂，又称晶间裂纹。当热裂纹贯穿表面和空气相通一表面呈氧化色彩（如蓝灰色），有的充满熔渣。3）再热裂纹，指一些含有钒、铭、钼、硼等合金元素的低合金高强度钢、耐热钢，经受一次焊接热循环后，在再次经受加热的过程中（如退火、多层多道焊接及高温下工作）产生的裂纹，也称消除应力裂纹，经常发生500度以上再加热过程中。再热裂纹产生于热影响区的粗晶区，具有晶界断裂的性质，多发生应力集中部位，一般认为和高温蠕变有关10、说明计算厚度、设计厚度、名义厚度和有效厚度间的关系？计算厚度（。）：按强度理论计算公式计算得到的厚度。2、设计厚度（0d）：计算厚度与腐蚀裕量C2之和。3、名义厚度（0n）：设计厚度加上钢材厚度负偏差C1后向上圆整至

钢材标准规格的厚度，标注在图样上的厚度。4、有效厚度(0e)：名义厚度减去钢材负偏差和腐蚀裕量C2的厚度。11、第一、第三强度理论。第一强度理论：--最大拉应力强度理论。--无论材料处于什么应力状态，只要发生脆性断裂，其共同原因是由于构件的最大拉应力。1达到了极限。S1=a1W［o］；第三强度理论：--最大剪应力理论，--无论材料处于什么应力状态，只要发生屈服失效，其共同原因是由于构件的最大剪应力Tmax达到了极限。S3=O1-03W［O］；12、筒、球体厚度及最大允许压力的计算。1、圆筒Wf=竽，。2=。广票。3=0强度条件：S3=b］-b3<［。］计算厚度：5=PcDi2［。12、筒、球体厚度及最大允许压力的计算。1、圆筒Wf=竽，。2=。广票。3=0最大允许工作压力：［pw］二等譬，5。有效厚度ie应力校核：B=Pc(DD+1e)，需满足B<［b］t25中e2、球^壳b=b=b=b=PL,b=0强度条件：S3=b1-b3<[b]计算厚度：5=——^eDi——4[b]叩一pc最大允许工作压力：mw]=4bA,5e有效厚度ie应力校核：bt=Pc(D+8e)，需满足bt<[b]t45中e第五章1、何谓锅炉压力容器的安全泄放量说明它与安全泄压装置的关系。安全泄放量：是指压力容器在超压时为保证他压力不再升高在单位时间内必须泄放的介质量。关系：确定设备的安全泄放量是正确选用安全泄压装置的必要条件之一。即安全泄压装置必须有足够的口径和泄放面积，使其排放量不小于安全泄放量。2、比较安全阀与爆破片的优缺点？安全阀：用于排放容器或系统内高出设定压力的部分介质，在压力正常后能自动复位，容器或系统可继续运行。优点：自动开闭，可以调节、不致中断生产。缺点：密封性较差，有微量泄漏，有滞后现象，不能适应要求快速泄压的场合。此外，对黏性或含固体颗粒的介质，可能造成堵塞。爆破片：爆破片装置由爆破片与夹持器组成，爆破片是其爆破元件，又称防爆膜；夹持器起固定爆破片的作用。爆破片装置属于一种断裂型安全泄压装置。优点：密封性好、反应迅速，灵敏度高，泄放量大，能适应黏性大、腐蚀性强的介质，特别是因化学反应导致压力瞬间急剧升高或达到燃爆的场合。缺点：不可逆，不能回复原来状态，造成操作中断3、安全阀常见故障有哪些，如何排除？安全阀泄漏1）密封血上有氧化皮，水垢，杂物。可用手动排气去除或拆开清理。2）密封面损伤或腐蚀。根据损伤程度，采用研磨或车削后研磨方法修复3）弹簧松弛造成整体压力降低。及时更换弹簧或阀门。4）整体压力低。对安全阀校检，对整体压力进行适当调整。5）阀杆弯曲变形或阀芯与阀座支撑面偏斜。查明原因，重新装配或更换阀杆等。6）杠杆式安全阀的杠杆与支撑点偏斜，使阀芯与阀座受力不均。矫正杠杆中心线。不在规定整体压力下开启1）工作温度发生变化。室温下调整的安全阀在高温下开启时，用适当旋紧螺杆来调节。或更换安全阀型号2）阀杆与衬套间隙过小，受热时卡死。适当增大阀杆与衬套间隙3）阀座与阀瓣被黏住、腐蚀或冻结。手动开启、吹洗。4）由被压变动引起选用背压平衡式安全阀不能完全开启1）安全阀弹簧刚度太大。重新选用安全阀2）阀瓣与阀座上协助阀瓣开启的机构设置不当，或调节圈调整不正确。重新调整，必要时更换其他结构形式安全阀3）阀瓣在导向套中摩擦增加。清洗、修磨或更换部件4）安全阀排放管设置不当，气体流动阻力大。重新设置排放管路阀瓣震动1）安全阀排量太大。选择额定排量尽可能接近设备安全泄放量的安全阀2）进口管道阻力太大或管道太小。是进口管内径不小于阀门进口通经或减少进口管阻力3）出口管道阻力太大，造成背压太大。降低排放管道阻力4）调节圈调节不当，使回座压力过高。重新调整调节圈位置排气后阀瓣不能及时回座1）由于装配不当、杂物混入或零件腐蚀等原因造成内部运动零件卡住。查明原因予以清除2）弹簧式安全阀的调节圈调整不当。通过调节调节圈位置来调整回座压力4、常用爆破片有那几种形式？各自特点？爆破片包括平板型、正拱型、反拱型三大类。1、平板型爆破片：爆破片呈平板状态，有平板开缝形和平板带槽形两种。这种爆破片结构简单、安装方便，但抗疲劳性能较差，常因器壁受压后，产生拉伸破坏。用于压力不高或压力较平稳场合，已很少用。2、正拱型爆破片：爆破片安装后，拱的凹面处于高压侧，动作时爆破片发生拉伸破裂。与平板形爆破片相比耐疲劳性能好，使用寿命长，爆破压力精度高。(1)普通正拱型爆破片：由单层塑性金属材料制成，适用于静载中压或高压容器2)开缝正拱型爆破片：由两片曲率相同的普通正拱性爆破片组成，与介质接触的一面由耐腐蚀的金属或非金属材料组成，不开缝槽。另一片由金属材料制成，开设若干条穿透的槽缝(两端有小孔)，通过变动槽孔的疏密条件爆破压力，适用于中、高压静载或介质有腐蚀性的容器。(3)槽形正拱型爆破片，拱面上带有槽形结构。3、反拱型爆破片：拱的凸面处于高压侧，动作时爆破片发生压缩失稳，失稳翻转后被在原凹血得刀具切破。优点：反拱形爆破片抗疲劳性能良好，适用于承受脉动荷载且介质为其他的压力容器，如反应釜。第六章1、锅炉启动包括哪些步骤？点火升压阶段应注意什么问题?步骤：(1)启动前的检查(2)上水(3)烘炉(4)煮锅(5)点火升压(6)暖管与并汽点火升压过程安全问题：(1)防止炉膛爆炸(2)控制升温升压速度(3)严密监视和调整仪表(4)保证强制流动受热血的可靠冷却2、锅炉压力容器在什么情况下必须紧急停止运行？应紧急停炉的情况：锅炉水位低于水位最低可见边缘；不断加大进水，但水位仍继续下降锅炉水位超过最高可见水位(满水)，经放水仍不能见到水位；给水泵全部失效或给水系统故障，不能向锅炉进水；水位表或安全阀全部失效；设置在汽空间的压力表全部失效锅炉元件损坏且危及运行人员安全；燃烧设备损坏，炉墙倒塌或锅炉钢架被烧红等严重威胁锅炉安全运行；其他异常情况危及锅炉安全运行。压力容器：要确定需紧急停运的现象，1工作压力、介质温度或器壁温度超过允许值，采取措施后仍得不到控制。2、主要承压部件出现裂纹、鼓包、变形、泄漏、穿孔、局部严重超温等危及安全的缺陷，3、安全装置失效、连接管件断裂、紧固件损坏等，难以保证安全运行。4、重装过量或反应容器内介质配比失调，造成压力容器内部反应失控。5、压力容器液位失去控制，采取措施后仍得不到控制。6、压力容器与管道发生严重振动，危及安全运行3、气瓶为何要严格按照充装系数进行充装？充装系数是如何确定的？充装系数指单位气瓶容积内允许充装的最大介质质量，单位为kg/L,以符号Fd表示。气瓶是一种移动式容器，其使用环境经常发生变化，瓶内介质温度也会随环境温度而发生变化，由于瓶内容积有限，介质温度的升高会导致压力的升高，使气瓶处于不安全状态，为保证气瓶在使用火重装过程中不因环境温度升高而超压，必须按充装系数充装。确定原则：瓶内气体的压力在基准温度（20°C）下应不超过其公称工作压力；在最高使用温度60C下应不超过气瓶的需用压力。4、气瓶运输和使用过程中应注意哪些安全问题？运输：（1）、运输工具上应有明显的安全标志，运输可燃、易爆和有毒气体气瓶的车辆，应挂有“危险品”标志，并备有与气瓶内气体相适应的灭火器材和防毒用具（2）、气瓶必须佩带好瓶帽（有防护罩的除外），并配置符合要求的防震圈。装卸气瓶时，必须轻装轻卸，避免气瓶相互碰撞或与其他坚硬物体碰撞，严禁用抛、滑、滚、摔等方式装卸气瓶（3）气瓶装在车上，应妥善固定。横放时，气瓶头部应朝向一侧，垛高不得超过车厢高度，且不超过5层，立放时，车厢高度应在瓶高的2/3以上。（4）瓶内气体相互接触能引起燃烧、爆炸、产生毒物的气瓶，不得同车运输；易燃易爆、腐蚀性物品或与瓶内气体起化学反应的物品，不得与气瓶一起运输。（5）、夏季运输应有遮阳设施，避免暴晒使用：（1）气瓶专用，不得擅自更改气瓶钢印和颜色标记（2）气瓶使用时，一般应立放。不得靠近热源，安放气瓶地点周围10m范围内不应进行有明火或可能产生火花的操作。（3）在夏季使用时，防止暴晒，雨淋，水浸（4）使用氧气瓶和氧化性气体气瓶时，操作者的双手，手套，工具以及减压器、瓶阀不得沾染油脂（5）开启或关闭瓶阀时，智能用手或专用扳手缓慢进行，防止损坏阀件或操之过猛产生摩擦热和静电火花（6）瓶阀董洁时，用浸湿的、温度不高于40°C的清洁布裹住瓶阀使其解冻，严禁用温度超过40C的热源对瓶阀加热。（7）瓶内气体不得用尽，必须留有剩余压力5、锅炉压力容器常见的缺陷是什么？如何对这些缺陷进行检查？腐蚀、裂纹、变形、磨损（1）腐蚀检查：一般采用直观检查方法对锅炉内外表面腐蚀情况进行检查，检查时，充分考虑可能发生腐蚀部位，对易发生部位进行性重点检查。均匀腐蚀和局部腐蚀，测定腐蚀部位剩余壁厚；应力腐蚀及疲劳腐蚀，一般难以直观检查发现，对有可能发生的，进行金相检验、化学成分分析和硬度测定。腐蚀重点检查的部位：容易积存水分、湿气或腐蚀性沉淀物的部位；容器防腐层损坏处，包括涂层脱落、镀层磨损、衬里开裂或突起部位；焊缝及热影响区，开孔及结构不连续部位；气体流速局部过大部位；可能产生应力腐蚀部位；可能产生氧腐蚀和低温腐蚀的部位。（2）裂纹检查：主要方法是直观检查和无损检查，往往通过直观检查发现裂纹迹象或可疑线索，再借助无损检查加以确定。重点部位是焊缝及热影响区、开孔边缘、结构形状或尺寸变化部位等。焊缝及热影响区常会存在焊接裂纹，应检查每条焊缝表面，包括熔铸金属与母材