压力容器安全技术

第六章压力容器安全技术第一节压力容器概述第二节压力容器的定期检验第三节压力容器的安全附件

第四节压力容器的安全使用第五节气瓶的安全技术第六节工业锅炉安全技术1前言1、本章内容按GB19521.14-2004（压力容器检验安全规范）和压力容器安全技术监察规程等进行。2、本章知识要点

压力容器的定义和分类压力容器定期检验的内容压力容器定期检验的周期压力容器的附件及其作用压力容器的安全使用气瓶的安全附件及其作用锅炉的安全附件及其作用锅炉运行的安全管理2压力容器3456789压力容器的结构封头圆筒体接管排泄管入孔1011第一节压力容器概述压力容器的定义为了与一般容器(常压容器)相区别，只有同时满足下列三个条件的容器，才称之为压力容器：1、最高工作压力≥0.1MPa2、内直径≥0.15m，且容积≥0.025m³3、介质为气体、液化气体或最高工作温度高于标准沸点的液体。121、按工作压力分类

压力的级别有低压、中压、高压和超高压四种

中压（代号M）：1.6MPa≤p<10MPa；

高压（代号H）：10MPa≤p<100MPa；

超高压（代号U）：100MPa≤p<1000MPa第一节压力容器概述一、压力容器的分类132、按用途分类反应容器(R)：如发生器、聚合釜、合成塔换热容器(E)：如热交换器、冷却器分离容器(S)：如分离器、过滤器、集油器储运容器(T)：如储槽、储罐、槽车第一节压力容器概述一、压力容器的分类143、按危险性和危害性分类

一类容器

非易燃或无毒介质的低压容器及易燃或有毒介质的低压传热容器和分离容器属于一类容器。

二类容器

任何介质的中压容器；剧毒介质的低压容器；易燃或有毒介质的低压反应容器和储运容器属于二类容器。第一节压力容器概述一、压力容器的分类15

三类容器

高压、超高压容器；pV≥0.2MPa·m³的剧毒介质低压容器和剧毒介质的中压容器；pV≥0.5MPa·m³的易燃或有毒介质的中压反应容器；pV≥10MPa·m³的中压储运容器以及中压废热锅炉和内径大于1m的低压废热锅炉。

164、按压缩器内的介质分类

国家劳动总局颁发的《压力容器安全监察规程》的规定，压力容器按介质的有毒、剧毒和易燃的界限划分如下：►剧毒介质是指进入人体的量＜50g即会引起肌体严重损伤或致死作用的介质，如氟、氢氟酸、光气、碳酰氟等。第一节压力容器概述一、压力容器的分类17►有毒介质是指进入人体量≥50g即会引起人体正常功能损伤的物质，如CO2、NH3、CO、氯乙烯、甲醇、环氧乙烷，CS2、H2S等。►易燃介质是指与空气混合时，其爆炸极限的下限小于10%，或其上、下限之差大于20%的介质，如乙烷、乙烯、氢、一甲胺、甲烷、氯甲烷、环丙烷、丁烷、丁二烯等181、压力容器的设计

（1）强度确定

（2）材料选用

（3）合理的结构

第一节压力容器概述二、压力容器的设计、制造、安装常用：碳钢、普通低合金钢、特殊用钢原则：1）防止结构上的突变2）避免局部应力叠加

3）特殊条件下使用的容器用钢

4）对开孔的形状、大小及位置的限制

192、压力容器的制造

为了确保压力容器制造质量，国家规定凡制造和现场组焊压力容器的单位必须持有劳动部颁发的制造许可证。制造单位必须按批准的范围制造或组焊。无制造许可证的单位不得制造或组焊压力容器。

第一节压力容器概述二、压力容器的设计、制造、安装20压力容器的制造质量除钢材本身质量外，主要取决于焊接质量。为保证焊接质量，必须做好焊工的培训考试工作，保证良好的焊接环境，认真进行焊接工艺评定，严格焊前预热和焊后热处理。压力容器质量优劣取决于材料质量、焊接质量和检验质量。压力容器制成后必须进行压力试验。包括耐压试验和气密性试验。耐压试验包括液压试验和气压试验。压力试验要严格按照试验的安全规定进行，防止试验中发生事故。

213、压力容器的安装

压力容器的专业安装单位必须经劳动部门审核批准才可以从事承压设备的安装工作。

安装作业必须执行国家有关安装的规范。

安装过程中应对安装质量实行分段验收和总体验收。验收由使用单位和安装单位共同进行。总体验收时，应有上级主管部门参加。

压力容器安装竣工后，施工单位应将竣工图、安装及复验记录等技术资料及安装质量证明书等移交给使用单位。第一节压力容器概述二、压力容器的设计、制造、安装22

压力容器是一种特殊设备，其工作条件差，在运行和使用中损坏的可能性比较大。因压力容器内部的介质具有很高的压力，有一定的温度和程度不同的腐蚀性等等，并且在不停地运动，不停地对压力容器产生各种物理的、化学的作用，因而使容器产生腐蚀、变形、裂纹、渗漏等缺陷。因此，即使压力容器的设计合理，制造质量很好，在使用过程中也会产生缺陷。无论是原有缺陷还是在使用过程中产生的的缺陷，如不及时发现并消除，势必在使用过程中导致严重爆炸事故。因此，压力容器的定期检验，是保证压力容器安全运行的重要的必不可少的措施。

第二节压力容器的定期检验23压力容器的使用单位，必须认真安排压力容器的定期检验工作，按照《在用压力容器检验规程》的规定（劳动部为了实行在用压力容器定期检验制度、保证在用压力容器的安全运行，于1990年2月颁发的技术法规，是检验和确定在用压力容器安全状况等级的基本要求）由取得检验资格的单位和人员进行检验。并将年检计划报主管部门和当地的锅炉压力容器安全监察机构。锅炉压力容器安全监察机构负责监督检查。第二节压力容器的定期检验一、定期检验的要求24

1、外部检验2、内外部检验3、全面检验4、耐压试验第二节压力容器的定期检验二、定期检验的内容25

第二节压力容器的定期检验二、定期检验的周期外部检验期限：每年至少一次。内外部检验期限分为：安全状况等级为1～3级的，每隔6年至少一次；安全状况等级为3～4级的，每隔3年至少一次。

注意：根据具体情况需适当缩短或延长内外部检验期限26

第三节压力容器的安全附件

压力容器的安全附件是为防止容器超温、超压、超负荷而装设在设备上的一种安全装置。压力容器的安全附件较多，但最常用的安全附件有安全泄压装置（安全阀、爆破片、防爆帽）、压力表、液位计等。27

第三节压力容器的安全附件一、安全泄压装置

安全泄压装置的功能：当容器在正常工作压力下运行时，保持严密不漏，若容器内压力一旦超过规定，则能自动地、迅速地排泄出器内的介质，使设备的压力始终保持在许用压力范围以内。一般情况下，安全泄压装置除了具有自动泄压这一主要功能外，还有自动报警的作用。28

第三节压力容器的安全附件一、安全泄压装置

常见安全泄压装置1、安全阀：压力容器在正常工作压力运行时，安全阀保持严密不漏，当压力超过设定值时，安全阀在压力作用下自行开启，使容器泄压，以防止容器或管线的破坏。当容器压力泄至正常值时，它又能自行关闭，停止泄放29

第三节压力容器的安全附件一、安全泄压装置

2、爆破片：又称防爆膜、防爆板，是一种断裂型的安全泄压装置。具有密封性能好、反应动作快以及不易受介质中粘污物的影响等优点。但它是通过膜片的断裂来泄压的，所以泄后不能继续使用，容器也被迫停止运行。因此它只是在不宜装设安全阀的压力容器上使用。30

第三节压力容器的安全附件一、安全泄压装置

3、防爆帽：是一种断裂型安全泄压装置。它的样式较多，但基本作用原理一样，它的主要元件是一个一端封闭、中间具有一薄弱断面的厚壁短管。当容器的压力超过规定时，防爆帽即从薄弱断面处断裂，气体从管孔中排出。为了防止防爆帽断裂后飞出伤人，在它的外面应装有保护装置31

第三节压力容器的安全附件二、压力表

压力表是测量压力容器中介质压力的一种计量仪表。压力表的种类较多，有液柱式、弹性元件式、活塞式和电量式四大类。压力容器大多使用弹性元件式的单弹簧管压力表。

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第三节压力容器的安全附件二、压力表

1、压力表的选用（应注意以下问题）：

量程装在锅炉、压力容器上的压力表，其最大量程（表盘上刻度极限值）应与设备的工作压力相适应。

测量精度压力表的精度是以允许误差占表盘刻度极限值的百分数来表示的。

表盘直径为了使操作人员能准确地看清压力值，压力表的表盘直径不应过小。

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第三节压力容器的安全附件二、压力表

2、压力表的安装

安装压力表时，为便于操作人员观察，应将压力表安装在最醒目的地方，并要有充足的照明，同时要注意避免受辐射热、低温及震动的影响；装在高处的压力表应稍微向前倾斜，但倾斜角不要超过30°。压力表接管应直接与容器本体相接，为了便于卸换的校验压力表，压力表与容器之间应装设三通旋塞，旋塞应装在垂直的管段上，并要有开启标志，以便核对与更换。蒸汽容器，在压力表与容器之间应装有存水弯管。盛装高温、强腐蚀及凝结性介质的容器，在压力表与容器之间应装有隔离缓冲装置。

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第三节压力容器的安全附件二、压力表

3、压力表的使用

使用中的压力表，应根据设备的最高工作压力，在它的刻度盘上划明警戒红线，但不要涂画在表盘玻璃上，以免玻璃转动使操作人员产生错觉，造成事故。未经检验合格和无铅封的压力表均不准安装使用。4、压力表的维护

压力表应保持洁净，表盘上玻璃要明亮透明，使表内指针指示的压力值能清楚易见。压力表的接管要定期吹洗。压力表一般每半年校验一次，校验后的压力表应加铅封，并注明下次校验日期或校验有效期。在容器运行期间，如发现压力表指示失灵，刻度不清，表盘玻璃破裂，泄压后指针不回零位，铅封损坏等情况，应立即校正或更换。35

第三节压力容器的安全附件三、液面计

液面计也是压力容器的安全附件。一般压力容器的液面显示多用玻璃板液面计。石油化工装置的压力容器，如各类液化石油气体的储存压力容器，选用各种不同作用原理、构造和性能的液位指示仪表。介质为粉体物料的压力容器，多数选用放射性同位素料位仪表，指示粉体的料位高度

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第三节压力容器的安全附件三、液面计

注意：液面计有下列情况之一的，应停止使用：

①超过检验周期；

②玻璃板(管)有裂纹、破碎；

③阀件固死；

④经常出现假液位。

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第四节压力容器的安全使用一、压力容器的使用管理

1、压力容器的安全技术管理

（1）购置与验收

（2）安装和登记（3）使用管理

（4）检验（5）修理与改造

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第四节压力容器的安全使用一、压力容器的使用管理

2、对压力容器使用单位及人员的要求

压力容器的使用单位，在压力容器投入使用前，应按劳动部颁布的《压力容器使用登记管理规则》的要求，向地、市劳动部门锅炉压力容器安全监察机构申报和办理使用登记手续。

压力容器的使用单位，应在工艺操作规程中明确提出压力容器安全操作要求。

压力容器的使用单位，应对其操作人员进行安全教育和考核，操作人员应持安全操作证上岗。39

第四节压力容器的安全使用二、压力容器的破坏形式和缺陷修复

1．压力容器破裂

压力容器及其承压部件在使用过程中，其尺寸、形状或材料性能发生改变，完全失去或不能良好实现原定功能，继续使用会失去可靠性和安全性，需要立即停用修复或更换，把这称作压力容器及其承压部件的失效。40

第四节压力容器的安全使用二、压力容器的破坏形式和缺陷修复

(1)韧性破裂

韧性破裂是容器壳体承受过高的应力，以致超过或远远超过其屈服极限和强度极限，使壳体产生较大的塑性变形，最终导致破裂。

(2)脆性破裂

脆性破裂从压力容器的宏观变形观察，并不表现出明显的塑性变形，常发生在截面不连续处，并伴有表面缺陷或内部缺陷，即常发生在严重的应力集中处。因此，把容器未发生明显塑性变形就破坏的破裂形式称为脆性破裂。

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第四节压力容器的安全使用二、压力容器的破坏形式和缺陷修复

(3)疲劳破裂

压力容器长期在交变载荷作用下运行，其承压部件发生破裂或泄漏。与脆性破裂一样，容器外观没有明显的塑性变形，而且也是突发性的。

(4)应力腐蚀破裂

应力腐蚀破裂是指容器材料在特定的介质环境中，在拉应力作用下，经一定时间后发生开裂或破裂的现象。

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第四节压力容器的安全使用二、压力容器的破坏形式和缺陷修复

(5)蠕变破裂

在高温下运行的压力容器，当操作温度超过一定限度，材料在应力作用下发生缓慢的塑性变形，塑性变形经长期累积，最终会导致材料破裂。43

第四节压力容器的安全使用二、压力容器的破坏形式和缺陷修复

2．压力容器缺陷修复

压力容器破裂大多是由于制造质量较差所致。压力容器的制造缺陷有成型组装缺陷和焊接缺陷两个类型。确认材质无劣化或劣化甚微不影响使用，或可用焊接方法修复的压力容器，应该进行修复。

(1)打磨法

(2)补焊和堆焊方法

(3)局部挖补或部分更换法(4)层板包扎加固法(5)堵孔

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第四节压力容器的安全使用三、压力容器的安全操作与维护

1、压力容器工艺参数原则

压力容器的工艺规程、岗位操作法和容器的工艺参数应规定在压力容器结构强度允许的安全范围内。使用单位不得任意改变压力容器设计工艺参数，严防在超温、超压、过冷和强腐蚀条件下运行。操作人员必须熟知工艺规程、岗位操作法和安全技术规程，通晓容器结构和工艺流程，经理论和实际考核合格者方可上岗。

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第四节压力容器的安全使用三、压力容器的安全操作与维护

2、压力容器操作维护

压力容器的维护保养工作一般包括防止腐蚀，消除“跑、冒、滴、漏”和做好停运期间的保养。

（1）应从工艺操作上制定措施，保证压力容器的安全经济运行。如完善平稳操作规定，通过工艺改革，适当降低工作温度和工作压力等。

（2）应加强防腐蚀措施，如喷涂防腐层、加衬里，添加缓蚀剂，改进净化工艺，控制腐蚀介质含量等。

（3）根据存在缺陷的部位和性质，采用定期或状态监测手段，查明缺陷有无发展及发展程度，以便采取措施。

（4）还要注意压力容器在停运期间的保养。

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第四节压力容器的安全使用三、压力容器的安全操作与维护

3、异常情况处理

为了确保安全，压力容器在运行中，发现下列情况之一者应停止运行：

（1）容器工作压力、工作壁温、有害物质浓度超过操作规程规定的允许值，经采取紧急措施仍不能下降时；

（2）容器受压元件发生裂纹、鼓包、变形或严重泄漏等，危及安全运行时；

（3）安全附件失灵，无法保证容器安全运行时；

（4）紧固件损坏、接管断裂，难以保证安全运行时；

（5）容器本身、相邻容器或管道发生火灾、爆炸或有毒有害介质外逸，直接威胁容器安全运行时。

在压力容器异常情况处理时，必须克服侥幸心理和短期行为，应谨慎、全面地考虑事故的潜在性和突发性。

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第五节气瓶的安全技术

气瓶是指在正常环境下(－40～60℃)可重复充气使用的，公称工作压力为0～30MPa(表压)，公称容积为0.4～1000L的盛装永久气体、液化气体或溶解气体等的移动式压力容器。48

第五节气瓶的安全技术一、气瓶的分类

永久气体气瓶1、按充装介质的性质分液化气体气瓶溶解气体气瓶

钢制焊接气瓶2、按制造方法分类缠绕玻璃纤维气瓶钢制无缝气瓶

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第五节气瓶的安全技术一、气瓶的分类

3、按公称工作压力分类

气瓶按公称工作压力分为高压气瓶和低压气瓶。

（1）高压气瓶，公称工作压力有：30、20、15、12．5、8MPa。

（2）低压气瓶，公称工作压力有：5、3、2、1．6、1MPa

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第五节气瓶的安全技术二、气瓶的安全附件

1、安全泄压装置

气瓶的安全泄压装置，是为了防止气瓶在遇到火灾等高温时，瓶内气体受热膨胀而发生破裂爆炸。

(1)爆破片装在瓶阀上，其爆破压力略高于瓶内气体的最高温升压力。爆破片多用于高压气瓶上，有的气瓶不装爆破片。《气瓶安全监察规程》对是否必须装设爆破片，未做明确规定。气瓶装设爆破片有利有弊，一些国家的气瓶不采用爆破片这种安全泄压装置。

(2)易熔塞一般装在低压气瓶的瓶肩上，当周围环境温度超过气瓶的最高使用温度时，易熔塞的易熔合金熔化，瓶内气体排出，避免气瓶爆炸。2、其它附件

其它附件有：防震圈、瓶帽、瓶阀。

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第五节气瓶的安全技术三、气瓶的颜色

国家标准《气瓶颜色标记》对气瓶的颜色、字样和色环做了严格的规定。常见气瓶的颜色见下表。

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第五节气瓶的安全技术四、气瓶的管理

1、充装安全

为保证气瓶在充装过程和使用过程中不因环境温度升高而处于超压状态，必须对气瓶的充装量严格控制。确定压缩气体及高压液化气体气瓶的充装量时，要求瓶内气体在最高使用温度下的压力，不超过气瓶的最高许用压力。对低压液化气瓶，则要求瓶内液体在最高使用温度下，不会膨胀至瓶内满液，在瓶内始终保留有一定气相空间。

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第五节气瓶的安全技术四、气瓶的管理

（1）气瓶充装过量：是气瓶破裂爆炸的常见原因之一（2）防止不同性质气体混装

属下列情况之一的，应先进行处理，否则严禁充装：①钢印标记、颜色标记不符规定及无法判定瓶内气体的②改装不符合规定或用户自行改装的；

③附件不全、损坏或不符合规定的；

④瓶内无剩余压力的；

⑤超过检验期的；

⑥外观检查存在明显损伤，需进一步进行检查的；

⑦氧化或强氧化性气体气瓶沾有油脂的；

⑧易燃气体气瓶的首次充装，事先未经置换和抽空的

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第五节气瓶的安全技术四、气瓶的管理

2、贮存安全

(1)气瓶的储存应有专人负责管理。管理人员、操作人员、消防人员应经安全技术培训，了解气瓶、气体的安全知识。

(2)气瓶的储存，空瓶、实瓶应分开(分室储存)。如氧气瓶、液化石油气瓶，乙炔瓶与氧气瓶、氯气瓶不能同储一室。

(3)气瓶库(储存间)应符合《建筑设计防火规范》，应采用二级以上防火建筑。与明火或其它建筑物应有符合规定的安全距离。易燃、易爆、有毒、腐蚀性气体气瓶库的安全距离不得小于15m。

(4)气瓶库应通风、干燥，防止雨(雪)淋、水浸，避免阳光直射，要有便于装卸、运输的设施。库内不得有暖气、水、煤气等管道通过，也不准有地下管道或暗沟，照明灯具及电器设备应是防爆的。

(5)地下室或半地下室不能储存气瓶。

(6)瓶库有明显的“禁止烟火”、“当心爆炸”等各类必要的安全标志。

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第五节气瓶的安全技术四、气瓶的管理

(7)瓶库应有运输和消防通道，设置消防栓和消防水池。在固定地点备有专用灭火器、灭火工具和防毒用具。

(8)储气的气瓶应戴好瓶帽，最好戴固定瓶帽。

(9)实瓶一般应立放贮存。卧放时，应防止滚动，瓶头(有阀端)应朝向一方。垛放不得超过5层，妥善固定。气瓶排放应整齐，固定牢靠。数量、号位的标志要明显。要留有通道。

(10)实瓶的贮存数量应有限制，在满足当天使用量和周转量的情况下，应尽量减少贮存量。

(11)容易起聚合反应气体的气瓶，必须规定储存期限。

(12)瓶库账目清楚，数量准确，按时盘点，账物相符。

(13)建立并执行气瓶进出库制度。

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第五节气瓶的安全技术四、气瓶的管理

3、使用安全

(1)使用气瓶者应学习气体与气瓶的安全技术知识，在技术熟练人员的指导监督下进行操作练习，合格后才能独立使用。

(2)使用前应对气瓶进行检查，确认气瓶和瓶内气体质量完好，方可使用。如发现气瓶颜色、钢印等辨别不清，检验超期，气瓶损伤(变形、划伤、腐蚀)，气体质量与标准规定不符等现象，应拒绝使用并做妥善处理。

(3)按照规定，正确、可靠地连接调压器、回火防止器、输气、橡胶软管、缓冲器、气化器、焊割炬等，检查、确认没有漏气现象。连接上述器具前，应微开瓶阀吹除瓶阀出口的灰尘、杂物。

(4)气瓶使用时，一般应立放(乙炔瓶严禁卧放使用)。不得靠近热源。与明火距离、可燃与助燃气体气瓶之间距离，不得小于10m。

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第五节气瓶的安全技术四、气瓶的管理

(5)使用易起聚合反应气体气瓶，应远离射线、电磁波、振动源。

(6)防止日光曝晒、雨淋、水浸。

(7)移动气瓶应手搬瓶肩转动瓶底；移动距离较远时可用轻便小车运送，严禁抛、滚、滑、翻和肩扛、脚踹。

(8)禁止敲击、碰撞气瓶。绝对禁止在气瓶上焊接、引弧。不准用气瓶做支架和铁砧。

(9)注意操作顺序。开启瓶阀应轻缓，操作者应站在阀出口的侧后；关闭瓶阀应轻而严，不能用力过大，避免关得太紧、太死。

(10)瓶阀冻结时，不准用火烤。可把瓶移人室内或温度较高的地方或用40℃以下的温水浇淋解冻。

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第五节气瓶的安全技术四、气瓶的管理

(11)注意保持气瓶及附件清洁、干燥、禁止沾染油脂、腐蚀性介质、灰尘等。

(12)瓶内气体不得用光用尽，应留有剩余压力(余压)。余压不应低于0.05MPa。

(13)要保护瓶外油漆防护层，既可防止瓶体腐蚀，也是识别标记，可以防止误用和混装。瓶帽、防震圈、瓶阀等附件都要妥善维护、合理使用。

(14)气瓶使用完毕，要送回瓶库或妥善保管。

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第五节气瓶的安全技术五、气瓶的检验

气瓶的定期检验，由取得检验资格的专门单位负责进行，未取得资格的单位和个人不得从事气瓶的定期检验

各类气瓶的检验周期为：

(1)盛装腐蚀性气体的气瓶，每两年检验一次；

(2)盛装一般气体的气瓶，每三年检验一次；

(3)液化石油气气瓶，使用未超过20年的，每五年检验一次，超过20年的，每两年检验一次；

盛装惰性气体的气瓶，每五年检验一次。

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第六节工业锅炉的安全技术

锅炉是使燃烧产生的热能把水加热或变成蒸汽的热力设备。锅炉的种类虽繁多，但都是由“锅”和“炉”以及保证“锅”和“炉”正常运行所必需的附件、仪表及附属设备三大部分组成。

“锅”是指锅炉中盛放水和蒸气的密封受压部分，是锅炉的吸热部分，主要包括汽包、对流管、水冷壁、联箱、过热器、省煤器等。

“炉”是指锅炉中燃料进行燃烧、放出热能的部分，是锅炉的放热部分，主要包括燃烧设备、炉墙、炉拱、钢架和烟道及排烟除尘设备等。

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第六节工业锅炉的安全技术一、锅炉的安全附件

1、安全阀

安全阀是锅炉的重要安全附件之一，它能自动防止锅炉的蒸汽压力超过预定的允许范围，保证锅炉安全运行。2、压力表

压力表用以测量锅炉运行时锅内的压力。有了压力表，工作人员才能正确操作锅炉，保证锅炉安全运行。工业锅炉常用的压力表是弹簧管式压力表，它具有结构简单、使用方便和准确可靠等优点。压力表必须准确、灵敏、可靠，符合国家锅炉安全监察规程的要求，并严格监视，严防超压事故的发生62

第六节工业锅炉的安全技术一、锅炉的安全附件

3、水位表

水位表是用来监视锅筒内水位的重要安全装置。用水位表内显示的水位，表示锅筒内锅水的水位。司炉人中依此进行正确操作，保证锅炉安全运行。水位是按照“连通器内水面高度相等”的原理制成的。因此，运行时水位表必须与锅炉保持畅通。

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第六节工业锅炉的安全技术二、锅炉的水质处理

1、锅炉给水处理的重要性2、水质标准

水质指标是表示水的质量好坏的技术指标，根据用水要求和杂质的特性制定。