壓力容器制造監(jiān)理的特點(diǎn)

田 維，李 強(qiáng)，孟 春，胡 維，肖 理，金 莉

(1．中國(guó)重型機(jī)械研究院有限公司，陜西 西安 710032;2．中國(guó)西電集團(tuán)公司，陜西 西安 710075)

0 前言

壓力容器因運(yùn)行條件苛刻，經(jīng)常處在高溫、高壓、低溫、真空等條件下，使用過(guò)程中對(duì)現(xiàn)場(chǎng)人員的生命及財(cái)產(chǎn)安全有很大的影響。除了操作人員的操作對(duì)此產(chǎn)生影響外，壓力容器自身的質(zhì)量安全對(duì)此起著很大作用。通過(guò)對(duì)壓力容器的制造過(guò)程進(jìn)行監(jiān)理能在很大程度上控制、提高產(chǎn)品的質(zhì)量。

1 壓力容器制造監(jiān)理特點(diǎn)

壓力容器屬于特種設(shè)備，制造要遵守《特種設(shè)備安全監(jiān)察條例》、《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》和《鋼制壓力容器》標(biāo)準(zhǔn)，制造單位需獲得特種設(shè)備生產(chǎn)許可證。壓力容器的制造過(guò)程受國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫部門監(jiān)管。

設(shè)備監(jiān)理屬于獨(dú)立的社會(huì)中介服務(wù)，在監(jiān)理過(guò)程中能夠獨(dú)立、公正、科學(xué)、規(guī)范地為業(yè)主和承包商提供咨詢、管理服務(wù)。在進(jìn)行監(jiān)理活動(dòng)中，監(jiān)理單位與業(yè)主有合同關(guān)系，與承包商存在監(jiān)理與被監(jiān)理的關(guān)系，承包商與業(yè)主有合同關(guān)系同時(shí)必須接受監(jiān)理單位的監(jiān)督。

容器制造過(guò)程中參與方較多，而且各方都有自己的特性、方法和目標(biāo)，因此在制造過(guò)程中經(jīng)常會(huì)發(fā)生很多沖突，監(jiān)理過(guò)程中，監(jiān)理人員要進(jìn)行大量的協(xié)調(diào)工作。而且，壓力容器具有特殊的專業(yè)性，壓力容器的監(jiān)理工作是一個(gè)專業(yè)性很強(qiáng)的工作。

2 壓力容器監(jiān)理要點(diǎn)

設(shè)備采購(gòu)合同通常采用總價(jià)合同，所以監(jiān)理人員在監(jiān)理過(guò)程中主要進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)理、進(jìn)度監(jiān)理和安全監(jiān)督。質(zhì)量監(jiān)理與制造單位的檢驗(yàn)可同步進(jìn)行，進(jìn)度監(jiān)理應(yīng)以合同規(guī)定時(shí)間和已批準(zhǔn)的生產(chǎn)計(jì)劃進(jìn)行。

壓力容器制造監(jiān)理控制要點(diǎn)主要為審查制造單位生產(chǎn)許可證、質(zhì)量體系文件、關(guān)鍵特殊崗位人員資質(zhì)、儀器儀表的檢定計(jì)量情況、焊接工藝文件、檢驗(yàn)大綱，現(xiàn)場(chǎng)見(jiàn)證原材料入廠驗(yàn)收與復(fù)檢、焊接過(guò)程的執(zhí)行情況、無(wú)損檢測(cè)、外觀與幾何尺寸的檢測(cè)、熱處理過(guò)程、試板的焊接和性能檢測(cè)、耐壓試驗(yàn)、涂裝，審核外購(gòu)件合格證，設(shè)備出廠資料等。

質(zhì)量監(jiān)理過(guò)程中，監(jiān)理檢驗(yàn)項(xiàng)目主要分為停止待檢點(diǎn) (H)、現(xiàn)場(chǎng)見(jiàn)證點(diǎn) (W)、文件/記錄見(jiàn)證點(diǎn) (R)。

3 壓力容器的監(jiān)理

以某單位的P6.93 MPa DN800 mm×11898 mm匯氣管為例，容器類別為II類，設(shè)計(jì)溫度為80℃，設(shè)計(jì)壓力6.93 MPa，主體材料為Q345R，δ=24，交貨狀態(tài)為正火，盛裝介質(zhì)為原料氣，使用在西北某地，外部環(huán)境最低溫度－20℃，要求對(duì)受壓元件原材料進(jìn)行100%超聲波探傷復(fù)檢，II級(jí)合格，且進(jìn)行－20℃的低溫沖擊試驗(yàn)，三個(gè)沖擊試驗(yàn)的沖擊功平均值≥27 J且最小沖擊功≥20 J。監(jiān)理過(guò)程中，通常采用的如下監(jiān)理步驟。

3.1 監(jiān)理準(zhǔn)備工作及監(jiān)理交底

監(jiān)理公司在接到壓力容器設(shè)備的監(jiān)理合同后會(huì)任命總監(jiān)理工程師并成立設(shè)備監(jiān)理項(xiàng)目組，編制設(shè)備監(jiān)理細(xì)則并派駐現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理師到制造現(xiàn)場(chǎng)?，F(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理工程師到現(xiàn)場(chǎng)后和制造單位相關(guān)負(fù)責(zé)人依照設(shè)備監(jiān)理大綱、細(xì)則進(jìn)行監(jiān)理交底并確認(rèn)監(jiān)理要點(diǎn)，對(duì)制造單位需要配合監(jiān)理工程師的工作內(nèi)容、檢驗(yàn)方式和注意事項(xiàng)進(jìn)行溝通，即第一次現(xiàn)場(chǎng)會(huì)議。

3.2 制造單位資質(zhì)、人員、設(shè)備及設(shè)計(jì)文件審查

設(shè)備監(jiān)理師需要審查制造單位特種設(shè)備制造許可證、質(zhì)量手冊(cè)及質(zhì)量體系文件，檢查其是否具有生產(chǎn)資質(zhì)、運(yùn)行是否正常，并對(duì)制造廠的關(guān)鍵特殊崗位人員如:焊工、無(wú)損檢測(cè)人員、檢驗(yàn)人員等的資格進(jìn)行審查，檢查是否持證上崗，資格證書是否在有效期內(nèi)，而且對(duì)檢驗(yàn)儀器儀表的檢定情況進(jìn)行檢查。對(duì)這些文件檢查點(diǎn)，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理過(guò)程中必須進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)抽檢。

監(jiān)理師需要審查圖紙是否有設(shè)計(jì)許可證印章，設(shè)計(jì)文件是否齊全，有無(wú)審批手續(xù)，容器的壓力等級(jí)是否與制造單位制造許可證上的制造范圍相符。

在圖紙審查過(guò)程中如果出現(xiàn)制造單位的制造范圍不能涵蓋設(shè)備就必須及時(shí)上報(bào)業(yè)主，停止制造單位的準(zhǔn)備工作，除業(yè)主書面同意外，不得同意制造單位將壓力容器的生產(chǎn)進(jìn)行整體外包。

3.3 原材料質(zhì)量監(jiān)理

原材料的質(zhì)量在很大程度上會(huì)影響到設(shè)備的整體質(zhì)量及壽命，對(duì)原材料的確認(rèn)要嚴(yán)格依照法律法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)和圖紙技術(shù)要求進(jìn)行檢查。

壓力容器的受壓元件如封頭、筒體、法蘭、M36以上的緊固件、公稱直徑大于等于250 mm的接管和管法蘭等材料到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)后，監(jiān)理師應(yīng)該及時(shí)根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行確認(rèn)，主要檢查內(nèi)容有:材料的外觀質(zhì)量、力學(xué)性能、化學(xué)性能、標(biāo)志標(biāo)識(shí)、材質(zhì)證明書等是否符合相應(yīng)材料的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或者行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及圖紙技術(shù)要求。

針對(duì)匯氣管，在進(jìn)行材料確認(rèn)時(shí)監(jiān)理師首先會(huì)檢查鋼板制造單位是否取得特種設(shè)備制造許可證，鋼板是否有標(biāo)志標(biāo)識(shí)，這些標(biāo)志標(biāo)識(shí)包括鋼板材質(zhì)、規(guī)格、制造單位許可標(biāo)志和許可證編號(hào)、爐批號(hào)等，材質(zhì)證明書內(nèi)容齊全、清楚，蓋有鋼廠質(zhì)量檢驗(yàn)章，標(biāo)志標(biāo)識(shí)與鋼板上的一致，交貨狀態(tài)與圖紙要求相符，然后按照GB713-2008進(jìn)行通用性能檢查，如化學(xué)成分、機(jī)械性能符合標(biāo)準(zhǔn)，厚度偏差在允許的范圍之內(nèi)。通用性能檢查完成之后，按照?qǐng)D紙的技術(shù)要求，必須進(jìn)行超聲波復(fù)檢和－20℃的沖擊試驗(yàn)。

如果鋼板出現(xiàn)下偏差以外的厚度，則鋼板不得使用或者經(jīng)設(shè)計(jì)變更后使用。經(jīng)常在實(shí)踐中還會(huì)出現(xiàn)制造單位在制造容器封頭時(shí)，會(huì)使用比設(shè)計(jì)厚度厚2 mm的鋼板，一般使用時(shí)可以以厚代薄，但是低合金鋼Q345R在厚度16 mm變?yōu)?8 mm，36 mm變?yōu)?8 mm時(shí)，材料的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度會(huì)產(chǎn)生變化，如果出現(xiàn)這樣的狀況，也需要進(jìn)行設(shè)計(jì)變更，否則不得使用。

鋼板驗(yàn)收時(shí)的注意事項(xiàng)及處理方案如下:

(1)鋼板的交貨狀態(tài)有熱軋、正火、回火、退火、調(diào)質(zhì)等幾種，圖紙會(huì)根據(jù)容器的具體使用要求，規(guī)定供貨狀態(tài)，如果供貨狀態(tài)不符，鋼板的力學(xué)性能就可能不一樣，如果要使用交貨狀態(tài)與圖紙不一致的鋼板則必須經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)變更確認(rèn)。

(2)對(duì)符合《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察過(guò)程》、《鋼制壓力容器》及圖紙的技術(shù)要求需進(jìn)行超聲波檢驗(yàn)的鋼板，則必須有相應(yīng)的檢測(cè)報(bào)告或者證明，否則，不得進(jìn)行使用。

(3)對(duì)于鍛件法蘭，必須進(jìn)行鍛件生產(chǎn)廠、法蘭制造單位生產(chǎn)資質(zhì)審查，按照鍛件級(jí)別和法蘭的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行相關(guān)參數(shù)檢測(cè)。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)中，可能出現(xiàn)鍛件沒(méi)有合格證、鍛件合格證上檢測(cè)項(xiàng)目與標(biāo)準(zhǔn)不符、法蘭厚度不夠，孔的尺寸超差等。

(4)鋼管在壓力容器中也有使用，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)鋼管的生產(chǎn)、驗(yàn)收的標(biāo)準(zhǔn)與圖紙要求不符，同樣是20#鋼的無(wú)縫鋼管可能有《石油裂化用無(wú)縫鋼管GB9948-2006》、 《輸送流體用無(wú)縫鋼管GB8163-2008》等，標(biāo)準(zhǔn)不一樣，鋼管的使用環(huán)境不一樣、壁厚的公差范圍、機(jī)械性能參數(shù)、所能承受的最大壓力也不一樣，標(biāo)準(zhǔn)號(hào)不一致的鋼管要使用時(shí)也必須經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)的變更同意。實(shí)際中還可能存在壁厚不均勻、不達(dá)標(biāo)，鋼管的驗(yàn)收時(shí)要多點(diǎn)、分段進(jìn)行測(cè)試，以防止制造單位采用以次充好的原材料、甚至采用不合格的原材料。

(5)緊固件也要按照?qǐng)D紙要求的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行驗(yàn)收，在實(shí)踐中會(huì)存在墊片使用不規(guī)范，螺栓、螺母性能級(jí)別不對(duì)或不匹配，或者緊固件安裝完成之后螺栓露出螺母的長(zhǎng)短不合適。

(6)焊材檢查時(shí)，主要查看合格證是否齊全，焊材規(guī)格與焊接工藝中要求的一致，焊材的保管與存放是否規(guī)范、達(dá)標(biāo)，焊材的烘焙與保溫是否按照焊材合格證上規(guī)定的溫度和時(shí)間進(jìn)行，烘干記錄及焊材的領(lǐng)用記錄是否完整、真實(shí)。

3.4 壓力容器制造、組裝過(guò)程的監(jiān)理

開(kāi)始生產(chǎn)后，一般的工藝過(guò)程是按照筒節(jié)制造卡進(jìn)行筒體下料、坡口加工、筒體的卷制、焊接、校圓、組焊、無(wú)損檢測(cè)。

下料時(shí)需要注意的是鋼板在分割前應(yīng)進(jìn)行標(biāo)志移植，要根據(jù)封頭的尺寸計(jì)算筒體的下料尺寸，筒節(jié)的長(zhǎng)度需要大于300 mm。

焊接過(guò)程中，要審查焊接工藝評(píng)定，現(xiàn)場(chǎng)施焊過(guò)程中，要隨時(shí)檢查操作人員是否按照焊接工藝進(jìn)行操作，隨機(jī)抽檢焊接人員的操作證及焊材的烘焙、保溫及現(xiàn)場(chǎng)的使用狀況。經(jīng)常出現(xiàn)直接使用沒(méi)有經(jīng)過(guò)烘焙、保溫過(guò)的焊條、領(lǐng)取的焊條沒(méi)有用保溫桶保溫存放、操作工人用油污的手套抓取焊條，或者焊接電流電壓不是按照焊接工藝要求的數(shù)值，造成的后果是焊縫中存在氣孔、夾渣，未融合、焊瘤等，對(duì)焊接質(zhì)量產(chǎn)生很大影響。

按照?qǐng)D紙及容規(guī)的要求，對(duì)于需要制備試板的容器，要求在A類焊縫延長(zhǎng)部位同時(shí)焊接與容器同標(biāo)準(zhǔn)、同牌號(hào)、相同厚度和相同熱處理狀態(tài)的試件，有熱處理要求的容器的試件與容器同爐熱處理。焊接過(guò)程要求操作工人按照規(guī)范進(jìn)行生產(chǎn)，控制好筒節(jié)與封頭的間隙、錯(cuò)邊量，不得用大錘敲打，用千斤頂頂壓等方法進(jìn)行組對(duì)，盡量避免采用十字焊縫，具體的開(kāi)孔位置按照標(biāo)準(zhǔn)和圖紙確定。

3.5 焊縫外觀和幾何尺寸的監(jiān)理

幾何尺寸主要檢查的項(xiàng)目有錯(cuò)邊量、棱角度、直線度、管口方位及尺寸等，按照?qǐng)D紙及GB150要求的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查。

焊縫的表面質(zhì)量主要檢查焊縫是否有咬邊及其深度、長(zhǎng)度，焊縫的余高以及母材表面質(zhì)量。主要檢查焊接接頭不得有表面裂紋、未焊透、未融合、表面氣孔、弧坑、未填滿和肉眼可見(jiàn)的夾渣等缺陷，焊縫與母材應(yīng)當(dāng)圓滑過(guò)渡，角焊縫的外形應(yīng)當(dāng)凹形圓滑過(guò)渡，咬邊深度小于0.5mm，母材表面無(wú)機(jī)械損傷和工卡具焊疤。

焊縫返修前應(yīng)進(jìn)行缺陷產(chǎn)生原因分析，審核修改方案，按照評(píng)定的焊接工藝進(jìn)行修改，修改的情況計(jì)入質(zhì)量證明文件中，返修的部位按照原圖紙要求進(jìn)行檢測(cè)并合格。

3.6 無(wú)損檢測(cè)及熱處理監(jiān)理

無(wú)損檢測(cè)必須在焊接接頭形狀、尺寸及外觀檢查合格之后進(jìn)行，無(wú)損檢測(cè)人員必須有相應(yīng)等級(jí)資質(zhì)，射線探傷儀、超聲波探傷儀、磁粉探傷儀等應(yīng)該進(jìn)行檢定。無(wú)損檢測(cè)前，監(jiān)理人員見(jiàn)證工廠進(jìn)行靈敏度校驗(yàn)過(guò)程，審查靈敏度校驗(yàn)是否符合標(biāo)準(zhǔn)要求。無(wú)損檢測(cè)按照標(biāo)準(zhǔn)《JB/T 4730－2005》執(zhí)行。

直徑大于800 mm的容器需要射線探傷檢測(cè)，有可能因?yàn)槿丝谆蛘哂^察孔的尺寸較小、制造單位射線探傷機(jī)能力和體積的限制導(dǎo)致圓筒與封頭的最后一道環(huán)向焊縫無(wú)法進(jìn)行射線探傷檢測(cè)，遇到此類問(wèn)題，需要進(jìn)行設(shè)計(jì)變更，得到設(shè)計(jì)許可之后，進(jìn)行相應(yīng)的探傷檢測(cè)。

焊接工作全部完成，焊縫及外觀等進(jìn)行檢驗(yàn)合格后按照?qǐng)D要求紙進(jìn)行熱處理。熱處理要按照熱處理工藝執(zhí)行，繪制熱處理時(shí)間和溫度曲線圖。

3.7 試板的機(jī)械性能試驗(yàn)

焊接試件的力學(xué)性能檢測(cè)按照?qǐng)D紙和相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，圖紙要求進(jìn)行－20℃沖擊試驗(yàn)的試件，必須進(jìn)行試件的溫度控制，三次進(jìn)行沖擊后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，且試驗(yàn)數(shù)據(jù)符合標(biāo)準(zhǔn)及圖紙的要求。

3.8 耐壓試驗(yàn)

容器的耐壓試驗(yàn)采用水壓試驗(yàn)，容器中充滿水并將滯留在容器中的氣體排除干凈，容器的外表面保持干燥，當(dāng)壓力容器器壁金屬溫度與液體溫度接近時(shí)，緩慢升壓至設(shè)計(jì)壓力，觀察無(wú)泄露之后繼續(xù)升壓至耐壓試驗(yàn)壓力，保持30 min，然后將壓力降到設(shè)計(jì)壓力，保持30 min，期間檢查所有焊接接頭和連接部位，不得有滲漏、可見(jiàn)的變形和異常的響聲。如果出現(xiàn)滲漏，修補(bǔ)后重新試驗(yàn)。水壓試驗(yàn)完成后將水排盡，并用壓縮空氣將內(nèi)部吹干。

耐壓試驗(yàn)過(guò)程中需要注意:水壓試驗(yàn)時(shí)，碳素鋼、Q345R、正火的14 Cr1MoR的鋼制壓力容器水溫不能低于5℃，其他低合金鋼容器，水溫不能低于15℃。

測(cè)試壓力為容器頂部達(dá)到的壓力。水壓試驗(yàn)必須采用兩個(gè)量程相同并經(jīng)過(guò)計(jì)量的壓力表，表的量程在試驗(yàn)壓力的1.5～4倍。

3.9 防腐、油漆、包裝

容器耐壓試驗(yàn)完成之后，按照?qǐng)D紙要求進(jìn)行噴砂、油漆和包裝。

3.10 審核出廠資料

壓力容器出廠資料包括:竣工圖樣 (竣工圖樣上有設(shè)計(jì)單位許可印章，并加蓋竣工圖章)、產(chǎn)品合格證、特種設(shè)備制造監(jiān)督檢驗(yàn)證書、產(chǎn)品質(zhì)量證明文件 (主要受壓元件材質(zhì)證明書、材料清單、檢驗(yàn)計(jì)劃、尺寸檢查報(bào)告、焊接記錄、無(wú)損檢測(cè)報(bào)告、耐壓試驗(yàn)報(bào)告、銘牌的復(fù)印件)和壓力容器設(shè)計(jì)文件。監(jiān)理人員對(duì)這些資料要進(jìn)行審查。

3.11 設(shè)備出廠、裝運(yùn)的監(jiān)理

需要檢查設(shè)備是否安全裝運(yùn)，零部件及配套件是否齊全。

3.12 編制設(shè)備監(jiān)理總結(jié)報(bào)告，資料歸檔 ，協(xié)助總監(jiān)辦理結(jié)算

在設(shè)備的制造過(guò)程中監(jiān)理人員就要收集、整理設(shè)備監(jiān)理過(guò)程的各種文件、記錄表格和監(jiān)理資料，設(shè)備出廠之后，監(jiān)理人員應(yīng)該在限定時(shí)間內(nèi)出具設(shè)備監(jiān)理報(bào)告，對(duì)設(shè)備的制造過(guò)程及設(shè)備質(zhì)量予以評(píng)價(jià)，并協(xié)助總監(jiān)辦理結(jié)算工作。

4 結(jié)束語(yǔ)

對(duì)壓力容器制造，采用行之有效的監(jiān)理方法，很大程度提高設(shè)備的質(zhì)量，經(jīng)過(guò)4年對(duì)國(guó)內(nèi)某油田企業(yè)壓力容器的監(jiān)理實(shí)踐，取得了比較良好的效果，所監(jiān)理過(guò)的設(shè)備聯(lián)檢一次通過(guò)，使用過(guò)程中質(zhì)量平穩(wěn)，監(jiān)理服務(wù)受到委托方、用戶的好評(píng)。

［1］ TSG R0004-2009．固定式壓力容器安全監(jiān)察規(guī)程［S］．

［2］ GB150-1998．鋼制壓力容器 ［S］．

［3］ 中國(guó)設(shè)備監(jiān)理協(xié)會(huì)．設(shè)備工程監(jiān)理導(dǎo)論 ［M］．北京:中國(guó)人事出版社，2004．