第三章特种设备安全技术

第三章特种设备安全技术基本要求：检验应考人员对特种设备安全方面专业基础知识的掌握程度；对特种设备安全性能进行评价的各类检测技术及特种设备安全管理和检验知识的掌握程度；对特种设备特殊性及其事故灾难性知识和各类特种设备事故预防和应急处理措施的掌握程度。对特种设备使用安全技术及特种设备安全使用的控制和安全管理知识的掌握程度；对特种设备检修过程安全措施及检修工作安全知识的掌握程度；对锅炉、压力容器常见事故的产生原因及控制措施的掌握程度；对特种设备安全法规、标准的了解程度。第一节特种设备安全基础知识一、特种设备的基本概念特种设备是指涉及生命安全、危险性较大的锅炉、压力容器(含气瓶，下同)、压力管道、电梯、起重机械、客运索道、大型游乐设施。二、承压类特种设备(一)锅炉1．锅炉基础知识锅炉是指将燃料的化学能转化为热能，又将热能传递给水、汽、导热油等工质，从而产生蒸汽、热气或通过导热工质输出热量的设备。2．锅炉工作原理、工作特性、分类1)工作原理锅炉由“锅”和“炉”以及相配套的附件、自控装置、附属设备组成。“锅”是接受热量，并将热量传给水的受热面，是锅炉中储存水或蒸汽的密闭受压部分。“炉”是指燃料燃烧产生高温烟气，将化学能转化为热能的设备。2)工作特性(1)爆炸的危害性。(2)易于损坏性。(3)使用的广泛性。(4)可靠的连续运行性。3)锅炉的分类(1)按用途分为电站锅炉、工业锅炉、生活锅炉、机车锅炉、船舶锅炉等。(2)按锅炉产生的蒸汽压力和蒸发量分为高压锅炉、中压锅炉、低压锅炉及大型、中型、小型锅炉。(3)按载热介质分为蒸汽锅炉、热水锅炉和有机热载体锅炉。(4)按热能来源分为燃煤锅炉、燃油锅炉、燃气锅炉、废热锅炉。(5)按锅炉结构分为锅壳式锅炉、水管锅炉。(6)在燃煤锅炉中按燃烧方式分为层燃炉、沸腾炉、煤粉炉。层燃炉又分手烧炉、链条炉、往复炉、抛煤机炉、振动炉、排炉。(7)按蒸发段工质循环动力分为自然循环锅炉、强制循环锅炉和直流锅炉。3．锅炉安全附件1)安全阀安全阀是锅炉上的重要安全附件之一，它对锅炉内部压力极限值的控制及对锅炉的安全保护起着重要的作用。2)压力表压力表用于准确地测量锅炉上所需测量部分压力的大小。3)水位计水位计用于显示锅炉内水位的高低。4)温度测量装置锅炉的给水、蒸汽、烟气等介质均需依靠温度测量装置进行测量监视。5)保护装置(1)超温报警和连锁保护装置。(2)高低水位警报和低水位连锁保护装置。(3)锅炉熄火保护装置。6)排污阀或放水装置排污阀或放水装置的作用是排放锅水蒸发而残留下的水垢、泥渣及其他有害物质。7)防爆门为防止炉膛和尾部烟道再次燃烧造成破坏，常在炉膛和烟道易爆处装设防爆门。8)锅炉自动控制装置通过工业自动化仪表对温度、压力、流量、物位、成分等参数的测量和调节，达到监视、控制、调节生产的目的，使锅炉在最安全、经济的条件下运行。(二)压力容器压力容器，一般泛指在工业生产中盛装气体或液体，用于完成反应、传质、传热、分离、和储存等，并能承载一定压力的密闭设备。它被广泛用于石油、化工、能源、冶金、机械、轻纺、医药、国防等工业领域。1．压力容器基础知识1)压力容器的操作条件(1)压力。压力容器的压力可以来自两个方面，一是压力是在容器外产生的，二是压力是在容器内产生的。(2)温度。金属温度，是指容器受压元件沿截面厚度的平均温度。(3)介质。按物质状态分类，有气体、液体、液化气体、单质和混合物等；按化学特性分类，则有可燃、易燃、惰性和助燃4种；按它们对人类毒害程度，又可分为极度危害(1)、高度危害(Ⅱ)、中度危害（Ⅲ)、轻度危害(Ⅳ)4级。2)压力容器的分类《压力容器安全技术监察规程》将压力容器划分为3类。2．安全附件1)安全阀安全阀是一种由进口静压开启的自动泄压阀门，根据安全阀的整体结构和加载方式可以分为静重式、杠杆式、弹簧式和先导式等4种。2)爆破片爆破片装置是一种非重闭式泄压装置。3)安全阀与爆破片装置的组合安全阀与爆破片装置并联组合时，爆破片的标定爆破压力不得超过容器的设计压力。4)爆破帽爆破帽超压时其断裂的薄弱层面在开槽处和形状处。5)易熔塞易熔塞属于“熔化型”安全泄放装置。6)紧急切断阀紧急切断阀通常与截止阀串联安装在紧靠容器的介质出口管道上，。7)减压阀减压阀是在介质通过时产生节流，使其减压的阀门。8)压力表、温度计、液位计(1)压力表。压力表是指示容器内介质压力的仪表，。(2)液位计。液位计是用来观察和测量容器内液体位置变化情况的仪表。(3)温度计。温度计是用来测量物质冷热程度的仪表。三、机电类特种设备(一)电梯电梯是指动力驱动，沿刚性轨道运行的箱体或者沿固定线路运行的梯级，进行升降或平行运送人、货物的机电设备。包括载人电梯、载货电梯、自动扶梯、自动人行道等。电梯的安全装置有。1．防超越行程的保护2．防电梯超速和断绳的保护3．防人员剪切和坠落的保护4．缓冲装置5．报警和救援装置6．停止开关和检修运行装置7．消防功能8．防机械伤害的防护9．电气安全保护(二)起重机械起重机械，是指用于垂直升降或者垂直升降并水平移动重物的机电设备。1．起重机工作特点从安全技术角度分析有：(1)起重机械通常具有庞大的结构和比较复杂的机构，能完成起升运动、水平运动。(2)所吊运的重物多种多样，载荷是变化的。(3)大多数起重机械活动空间较大。(4)可靠性直接影响人身安全。(5)暴露的、活动的零部件较多，潜在许多偶发的危险因素。(6)作业环境复杂。(7)作业中常常需要多人配合，共同完成一项操作。2．起重机安全正常工作的条件(1)金属结构和机械零部件应具有足够的强度、刚性和抗屈曲能力。(2)整机必须具有必要的抗倾覆稳定性。(3)制动装置提供必需的制动力矩。3．起重机安全装置1)位置限制与调整装置2)防风防爬装置3)安全钩、防后倾装置和回转锁定装置4)起重量限制器5)力矩限制器6)防碰装置7)危险电压报警器(三)大型游乐设施游乐设施是指用于经营目的，在封闭的区域内运行，承载乘客游乐的设施。游乐设施大致可以分为回转运动类、轨道运动类、戏水游戏类、场地运动类、电子娱乐类、梦幻仿真类、充气弹跳类、体育竞技类、休闲娱乐类等。(四)客运索道索道是利用架空绳索、支承和牵引客车(或货车)等运送乘客(或货运)的一种运输设备。其包括客运架空索道、客运缆车和拖牵索道等。四、特种设备检测技术(一)宏观检查直观检查和量具检查通常称为宏观检查，是对在用承压类特种设备进行内、外部检验常用的检验方法。1．直观检查主要是凭借检验人员的感觉器官，对容器的内、外表面进行检查，以判别其是否有缺陷。2．量具检查采用简单的工具和量具对直观检查所发现的缺陷进行测量，以确定缺陷的严重程度，是直观检查的补充手段。(二)无损检测无损探伤是在不损伤被检工件的情况下，利用材料和材料中缺陷所具有的物理特性探查其内部是否存在缺陷的方法。主要有：1．射线检测2．超声波检测3．磁粉检测4．渗透检测5．涡流检测6．声发射探伤法7．磁记忆检测(三)测厚厚度测量是承压类特种设备检验中常见的检测项目。最常用的是超声波。(四)化学成分分析钢铁材料元素分析的方法有原子发射光谱分析法和化学分析法两种。在用锅炉压力容器检验中进行化学成分分析的目的，主要在于复核和验证材料的元素含量是否符合材料的技术标准。(五)金相检验金相检验的目的主要是为了检查设备运行后受温度、介质和应力等因素的影响。(六)硬度测试硬度测试有时用来判断材料强度等级或鉴别材质。(七)断口分析断口分析是指人们通过肉眼或使用仪器观察与分析金属材料或金属构件损坏后的断裂截面，来探讨与材料或构件损坏有关的各种问题的一种技术。(九)气密试验气密试验用来检查容器密封情况。压力容器在进行气密性试验时，安全附件应安装齐全。(十)爆破试验爆破试验是对压力容器的设计与制造质量，进行综合考核的一项破坏性验证试验。(十一)力学性能试验力学性能试验的目的是检测材料及焊接接头的力学性能。(十二)应力应变测试应力应变测试目的是测出构件受载后表面的或内部各点的真实应力状态。(十三)应力分析分析构件在载荷的作用下，各应力分量。(十四)断裂力学分析断裂力学分析是应用断裂理论，对含缺陷构件的剩余强度和寿命进行分析的方法。(十五)风险评估风险评价技术就是将设备发生事故的可能性和事故造成的危害程度进行综合考虑，将设备划分成不同的风险等级。五、特种设备用钢材及焊接基础知识(一)承压类特种设备用钢1、按钢中所含化学成分可以将钢分成碳素钢和合金钢两大类。2、按冶炼方法分类有两种形式。一种是按冶炼设备分为平炉钢、电炉钢、转炉钢；另一种是按脱氧程度分为镇静钢、沸腾钢、半镇静钢。3、按金相组织不同，可分为：珠光体钢、贝氏体钢、奥氏体钢、铁素体钢。(二)金属的机械性能所谓金属的机械性能是指在一定的温度条件和外力作用下，抵抗变形和断裂的能力。1．强度金属强度是指在外力作用下，抵抗变形和破坏的能力。2．塑性金属的塑性是指在外力作用下，能引起永久变形而不发生破裂的能力。3．冲击韧性金属的冲击韧性即为在冲击力作用下，抑制变形和断裂的能力。4．硬度硬度是指金属材料抵抗更硬异物压人的能力。5．冷弯冷弯性能是材料抵抗弯曲断裂能力的标志。6．断裂韧性断裂韧性是反映材料对裂纹扩展的抵制能力。7．金属材料高温机械性能炼油化工设备相当数量是在中、高温下使用。应查此此项目。(三)焊接焊接是通过加热或加压或同时加热加压，使焊件连接部位形成原子结合的一种工艺加工方法。焊接方法有两大类：一类是熔焊，就是将焊件接头加热到熔化状态完成焊接的方法；另一类是压焊，就是将焊件接头施加压力完成焊接的方法。每一类中都包括许多具体的焊接方法。承压类特种设备受压元件中常用的焊接方法大多属熔焊，例如手工电弧焊，自动埋弧焊；手工钨极氩弧焊，自动气体保护焊，电渣焊等。属于压焊的摩擦焊在电站锅炉制造的管子焊接中使用较多。1．手工电弧焊手工电弧焊是通过手工操纵焊条与焊件产生电弧，利用电弧热使焊件局部和焊条熔化形成熔池完成焊接的方法。2．自动埋弧焊自动埋弧焊是通过机械操纵使电弧在焊剂层下燃烧的一种电弧焊方法。3．钨极氩弧焊钨极氩弧焊是在氩气保护下在钨极与焊件之间引燃电弧并完成焊接的一种电弧焊方法。4．熔化极气体保护焊熔化极气体保护焊就是在惰性或活性气体保护下采用熔化电极进行电弧焊的方法。5．电渣焊电渣焊是利用电流通过液态熔渣产生的电阻热将焊件与焊丝熔化进行焊接的一种熔焊方法。6．摩擦焊摩擦焊是利用焊件表面互相摩擦产生的热使端面达到热塑性状态，然后迅速顶锻而完成焊接的一种压焊方法。第二节特种设备安全技术一、特种设备使用安全技术(一)锅炉压力容器使用安全管理1．安全管理要点1)使用定点厂家合格产品2)登记建档3)专责管理4)持证上岗5)照章运行6)定期检验7)监控水质8)报告事故2．锅炉启动、运行与停炉1)锅炉启动步骤(1)检查准备。(2)上水。(3)烘炉。(4)煮炉。(5)点火升压。(6)暖管与并汽。2)点火升压阶段的安全注意事项(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)保证强制流动受热面的可靠冷却。3)锅炉正常运行中的监督调节(1)锅炉水位的监督调节。(2)锅炉气压的监督调节。(3)气温的调节。(4)燃烧的监督调节。(5)排污和吹灰。4)停炉及停炉保养(1)停炉。停炉中应注意的主要问题是防止降压降温过快，以避免锅炉部件因降温收缩不均匀而产生过大的热应力。(2)停炉保养。停炉保养主要指锅内保养，即汽水系统内部为避免或减轻腐蚀而进行的防护保养。常用的保养方式有：压力保养、湿法保养、干法保养和充气保养。3．压力容器操作与维护1)压力容器安全操作(1)基本要求。①平稳操作。加载和卸载应缓慢，并保持运行期间载荷的相对稳定。②防止超载。防止压力容器过载主要是防止超压。(2)容器运行期间的检查。包括工艺条件、设备状况以及安全装置等方面的检查。(3)容器的紧急停止运行。压力容器在运行中出现紧急情况时，应立即停止运行2)容器的维护保养(1)保持完好的防腐层。(2)消除产生腐蚀的因素。(3)消灭容器的“跑、冒、滴、漏”，经常