二級ボイラー技士 過去問
令和6年4月公表
問4 (ボイラーの構造に関する知識 問4)

正しい記述です。

正しい記述です。

正しい記述です。

正しい記述です。

燃焼ガスによって加熱されると炉筒板内部に「引張応力」ではなく「圧縮応力」が生じます。

他の選択肢で「胴板には、内部の圧力によって引張応力が生じる。」とありますが、これに対比して圧縮応力が生じます。

正しい記述です。

胴板，胴・ドラムの主要部位で，内部の圧力によって引張応力が生じますので，

その引張応力を緩衝するために円筒状となっています。

また，胴板の両端を塞ぐものを鏡板と呼びます。

正しい記述です。

周方向の応力は長手方向の応力2倍となります。

なお，継手に働く応力については，周方向-長手方向と逆となりますのでしっかり区別して覚えておく必要があります。

周方向の応力（長手継手に働く応力）-長手方向の応力（周継手に働く応力）

正しい記述です。

軸方向すなわち長手方向に働く応力が弱いため，短径部を胴の軸方向に配置します。

正しい記述です。

波型炉筒は熱の変化による膨張・収縮を吸収できる構造となっています。

また，外圧に対する強度も高くなっています。

誤った記述です。

炉筒は鏡板と溶接されており，拘束されています。

燃焼ガスによって加熱されると炉筒板内部には引張応力ではなく圧縮応力が生じます。

正しい記述です。
 

ボイラーの胴板は、内部の蒸気や水による圧力を受けるため、外側へ膨らむ力が作用します。その結果、胴板には周方向および軸方向に引張応力が生じます。これは、ボイラーの設計において基本となる考え方です。

正しい記述です。
円筒容器の応力分布に関する基本的な関係式として、次の式が成り立ちます。

周方向応力

σ_周=pD​/2t

軸方向応力

σ_軸​=pD​/4t

 p = 内部圧力

 D = 内径

 t = 板の厚さ

この式からもわかるように、周方向応力は軸方向応力の2倍となるため、この選択肢は正しいです。

正しい記述です。
 

だ円形のマンホールは、胴板に対する開口部として設けられるため、応力集中をできるだけ抑える必要があります。一般的に、ボイラー胴は軸方向の応力が比較的低いため、短径を胴の軸方向に配置することで応力集中を最小限に抑える設計となります。

正しい記述です。
 

波形炉筒は、熱膨張や収縮に柔軟に対応できる形状をしています。波形構造によって伸縮が吸収されるため、平形炉筒よりも熱変形に強く、外圧による座屈にも強いという利点があります。そのため、この記述も正しいです。

誤った記述です。
 

炉筒は、ボイラーの燃焼室として高温にさらされますが、加熱されると材料は膨張します。しかし、両端が鏡板によって固定されているため、膨張しようとしても動きが制限され、圧縮応力が発生します。

通常、熱応力は材料が温度上昇によって膨張し、それが拘束されることで生じます。この場合、引張応力ではなく圧縮応力が発生するため、この記述は誤りです。