壓力容器產(chǎn)品制造監(jiān)督檢驗實(shí)踐與體會

黃 懿 沈 峰

（江蘇省特種設(shè)備安全監(jiān)督檢驗研究院太倉分院)

0 前言

壓力容器是石油化工、機(jī)械、輕工、食品等多種工業(yè)領(lǐng)域中廣泛使用的承壓容器設(shè)備。這些設(shè)備使用的工況介質(zhì)比較復(fù)雜，具有易燃、易爆、有毒等特點(diǎn)。在溫度、壓力及腐蝕介質(zhì)的綜合作用下，會導(dǎo)致設(shè)備失效破壞，造成事故的發(fā)生[1]。1974年4月15日，羅馬尼亞波特什蒂20萬t/a乙烯裝置，因乙烯球罐材質(zhì)不合格引起破裂，三臺乙烯球罐相繼炸裂，造成死亡一人、受傷四五十人、損失達(dá)1000萬美元的重大事故。國內(nèi)某廠浴室用的一臺換熱器發(fā)生爆炸，強(qiáng)大氣浪將浴室后墻沖垮，房屋倒坍134 m2，房頂板全部坍塌，所有洗澡人員全部被壓。經(jīng)查該換熱器系自行制造，工藝質(zhì)量特別是焊縫質(zhì)量低劣，1978年10月發(fā)現(xiàn)焊縫大量漏水，但未妥善處理，敷焊了事，結(jié)果導(dǎo)致災(zāi)難性事故的發(fā)生。因此，為確保壓力容器的制造質(zhì)量，保障設(shè)備安全運(yùn)行，在制造過程中必須加強(qiáng)質(zhì)量控制與監(jiān)督檢驗。

1 壓力容器制造監(jiān)督檢驗中存在的問題

《特種設(shè)備安全監(jiān)察條例》規(guī)定[2]，在中華人民共和國境內(nèi)制造、使用的壓力容器，國家實(shí)行制造資格許可制度和產(chǎn)品安全性能強(qiáng)制監(jiān)督檢驗制度。做好壓力容器制造質(zhì)量的監(jiān)督檢驗工作能夠有效提高壓力容器產(chǎn)品質(zhì)量和安全性能，是保證壓力容器安全運(yùn)行的基本條件。然而，我們還應(yīng)該注意到，由于受管理模式、人才和設(shè)備資源等因素的制約，壓力容器制造監(jiān)督檢驗工作目前還存在著一些不足。筆者根據(jù)在壓力容器產(chǎn)品制造監(jiān)督檢驗中的實(shí)踐與體會提出幾個在壓力容器產(chǎn)品制造監(jiān)督檢驗工作中易被忽視的問題，以期引起有關(guān)方面注意。

1.1 設(shè)計方面

制造單位不認(rèn)真審圖，沒有審圖記錄，使設(shè)計圖樣有時不符合規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。主要問題是：2012年3月開始施行與TSG R0004—2009《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》[3]配套的壓力容器技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)GB 150—2011《壓力容器》[4]，但是設(shè)計單位在設(shè)計總圖上確定的設(shè)計、制造和檢驗方面要求還是沿用了GB 150—1998《鋼制壓力容器》[5]與TSG R0004—2009（第1版）的規(guī)定。異種材料的焊接結(jié)構(gòu)既能夠發(fā)揮組成材料的性能優(yōu)勢，也能夠節(jié)省貴金屬材料，因而具有較大的成本優(yōu)勢。碳鋼與不銹鋼的復(fù)合構(gòu)件既能夠發(fā)揮不銹鋼的耐腐蝕、耐氧化等優(yōu)良性能，也能夠利用碳鋼的力學(xué)性能并降低構(gòu)件成本。但是，由于材料之間的性能差異，尤其是熱物理性能的差異，導(dǎo)致焊接殘余應(yīng)力的問題更為突出[6]。例如換熱壓力容器冷卻器其材質(zhì)為304不銹鋼的換熱管與材質(zhì)為20號鋼的管板焊接為異種鋼焊接，根據(jù)GB 150—1998與TSG R0004—2009（第1版），未規(guī)定異種鋼焊接接頭需進(jìn)行磁粉或滲透檢測，而根據(jù)GB 150—2011與TSG R0004—2009（第2版），異種鋼焊接接頭需按圖樣規(guī)定的方法對其表面進(jìn)行磁粉或滲透檢測。

1.2 制造和檢驗工藝

（1）制造和檢驗工藝缺乏內(nèi)容要求，制造、檢驗工藝的編制和審核無人簽字，偏離工藝后沒有審批。例如，在焊接返修工藝卡焊接參數(shù)、工藝完全填寫好并審核通過前，焊工就已完成了返修施焊。

（2）設(shè)計圖紙與焊接作業(yè)指導(dǎo)書還未下發(fā)車間，焊工就已先行施焊。

（3）《受壓元件工藝過程及質(zhì)量檢驗流轉(zhuǎn)卡》填寫滯后或有代填情況發(fā)生。

（4）壓力容器設(shè)計變更與材料代用未先經(jīng)設(shè)計者同意就已施行，僅在壓力容器制造竣工后補(bǔ)辦了手續(xù)。

（5）壓力容器封頭還未采購到廠驗收入庫，封頭大小尺寸數(shù)據(jù)還未測定，筒體就已卷制焊接制作完成，最后造成封頭與筒體組裝焊接時錯邊量超標(biāo)。

1.3 材料管理

（1）材料的存放管理混亂，待檢區(qū)、合格區(qū)與不合格區(qū)不分，不銹鋼與碳鋼混放。為防止鐵離子和其它雜質(zhì)的污染，不銹鋼壓力容器生產(chǎn)場所地面應(yīng)鋪設(shè)橡膠或木質(zhì)墊板，防止車間地面有鐵末、鐵屑。生產(chǎn)中應(yīng)使用專用的滾輪架、吊夾具以及工裝設(shè)備。卷板時，用帆布或其它材料將不銹鋼與卷板機(jī)壓輥隔離。打磨焊道時，要用不銹鋼鋼絲刷，不能用一般鋼絲刷。不銹鋼零部件加工完成后，也要避免與碳鋼接觸。

（2）材料標(biāo)記移植不及時，有的受壓部件如法蘭、接管漏掉做標(biāo)記移植。

1.4 無損檢測方面

（1）無損檢測委托書內(nèi)容不全，局部檢測時抽查的部位不明確，造成漏檢和檢測比例不足。檢測報告中的布片圖不能明確反映檢測部位。

（2）RT檢測中發(fā)現(xiàn)片子黑度超標(biāo)，影響評片質(zhì)量。

（3）RT探傷機(jī)未做曝光曲線。根據(jù)JB/T 4730.2—2005《承壓設(shè)備無損檢測》[7]，對每臺在用的射線設(shè)備均應(yīng)做出經(jīng)常檢測材料的曝光曲線，以便依據(jù)曝光曲線確定曝光參數(shù)。射線探傷是無損檢測主要的常規(guī)檢驗方法之一，在壓力容器焊接接頭質(zhì)量檢驗中占有重要地位。而對于射線檢驗中應(yīng)用最多的X射線檢驗來說，曝光曲線的應(yīng)用對于檢驗人員正確選擇曝光參數(shù)、有效控制透照底片質(zhì)量有著重要的理論和實(shí)踐意義。當(dāng)前，在壓力容器焊接接頭質(zhì)量檢驗中，如果沒有制作曝光曲線，檢驗人員實(shí)際透照選擇曝光參數(shù)時，一般需對受檢部件進(jìn)行二至三次試拍片以后，才能找出較為合適的曝光數(shù)據(jù)，這種方法既浪費(fèi)材料又降低工效，還會延誤探傷時機(jī)。有了曝光曲線以后，對于不同厚度工件的探傷，探傷人員可以方便地從曲線中查得所需參數(shù)，然后根據(jù)實(shí)際情況稍加修正，就可直接應(yīng)用于現(xiàn)場操作，方便而又快捷，由此可見制作曝光曲線的重要性。

1.5 生產(chǎn)設(shè)備方面

電壓表、電流表、壓力表不經(jīng)校驗或者超過有效期仍在使用。

1.6 焊工問題

（1）未取得焊工資格證的焊工焊接壓力容器受壓零部件。

（2）施焊完成后，未按照TSG R0004—2009要求由焊工本人親自做施焊記錄。

（3）天氣炎熱時，焊工邊施焊邊吹電扇降溫，不符合GB 150—2011對施焊環(huán)境的要求，導(dǎo)致焊接接頭中氣孔缺陷增多。

（4）焊材使用過程中，保溫筒的作用形同虛設(shè)。在保溫筒的使用過程中，保溫筒蓋長時間打開，或者未接通電源，未發(fā)揮其保溫作用，從而影響了焊縫的焊接質(zhì)量。

1.7 水壓試驗方面

（1）水壓試驗工藝和相關(guān)程序缺乏具體要求，對壓力試驗介質(zhì)、安全防護(hù)沒有作出規(guī)定。當(dāng)不銹鋼壓力容器以水為介質(zhì)進(jìn)行液壓試驗時，沒有作出水中氯離子含量的分析化驗報告。

（2）水壓工裝、盲板未做唯一性標(biāo)識，未區(qū)分規(guī)格、壓力等級，未做登記臺賬。

（3）壓力試驗時，壓力表的使用比較隨意，未按照TSG R0004—2009的要求使用。通常，壓力表盤刻度極限值應(yīng)當(dāng)為工作壓力的1.5～3.0倍，這一點(diǎn)必須嚴(yán)格遵守。

（4）壓力容器液壓試驗完畢后，未按照TSG R0004—2009要求用壓縮空氣將其內(nèi)部吹干。

1.8 企業(yè)質(zhì)量管理方面

未按照企業(yè)的 《壓力容器質(zhì)量保證手冊》要求做內(nèi)審和管理評審，對合格供方的評價不及時、不全面或不完整。

1.9 質(zhì)量超標(biāo)問題

一般認(rèn)為錯邊缺陷是不可修復(fù)的，所以ASME（American Society of Mechanical Engineers， 美國機(jī)械工程師協(xié)會)標(biāo)準(zhǔn)[8-9]與GB 150—2011都對錯邊量有著比較嚴(yán)格的控制。但是由于制造的原因，極個別情況下會出現(xiàn)A、B類焊縫錯邊量超標(biāo)的情況，如果按照GB 150—2011監(jiān)督檢驗，該壓力容器應(yīng)該判廢。文獻(xiàn) [10-13] 認(rèn)為，對這一問題可利用應(yīng)力分析方法來進(jìn)行安全評價。TSG R0004—2009規(guī)定，總體采用規(guī)則設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，局部參照分析設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行壓力容器受壓元件設(shè)計的單位，可以不取得應(yīng)力分析設(shè)計許可項目資格。筆者認(rèn)為，當(dāng)出現(xiàn)焊縫錯邊量超標(biāo)情況時，設(shè)計單位應(yīng)參照J(rèn)B/T 4732—1995《鋼制壓力容器——分析設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》[14]進(jìn)行應(yīng)力校核并出具應(yīng)力分析校核報告，如果報告確認(rèn)合格，可認(rèn)為該壓力容器產(chǎn)品制造合格。

2 結(jié)語

本文通過壓力容器產(chǎn)品制造監(jiān)督檢驗中的實(shí)踐與體會，提出了以上幾個壓力容器產(chǎn)品制造監(jiān)督檢驗工作中易被忽視的問題，以期制造單位和檢驗單位引起重視，從而提高壓力容器產(chǎn)品質(zhì)量和安全性能。

[1] 侯佐崗，程有凱，陳剛，等.一般壓力容器事故及其分析 [J] .大連大學(xué)學(xué)報，2005，26（4）：5-9.

[2] 中華人民共和國國務(wù)院令第549號.特種設(shè)備安全監(jiān)察條例 [S] .北京：中國法制出版社，2009.

[3] 中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局.TSG R0004-2009.固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程 [S] .北京：新華出版社，2009.

[4] 中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局，中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會.GB 150—2011.壓力容器 [S] .北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2011.

[5] 國家技術(shù)監(jiān)督局.GB 150—1998.鋼制壓力容器 [S] .北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1998．

[6] 趙東升，劉玉君，孫敏科，等.碳鋼與304不銹鋼焊接殘余應(yīng)力 [J] .焊接學(xué)報，2012，33 (1):93-95.

[7] 國家發(fā)展和改革委員會.JB/T 4730.2—2005.承壓設(shè)備無損檢測 [S] .北京：新華出版社，2005.

[8] ASME Boiler and Pressure Vessel Code， SectionⅧ ，Unfired Pressure Vessel，Division 1[S] .2010.

[9] ASME Boiler and Pressure Vessel Code， SectionⅧ ，Ruler for Construction of Pressure Vessel， Division 2，Alternativi Ruler[S] .2010.

[10] 黃振海.關(guān)于檢規(guī)中錯邊量安全定級的討論 [J] .石油化工設(shè)備，2007，36（1）：55-56.

[11] 尹俠，賀小華.活性炭過濾器的應(yīng)力強(qiáng)度評定及其焊縫錯邊量的討論 [J] .化工設(shè)備設(shè)計，1999，36（5）：12-15.

[12] 梁政.圓柱形容器環(huán)縫錯邊的安全性評價 [J] .中國安全科學(xué)學(xué)報，2006，16（5）：106-110.

[13] 沈峰，黃懿，陸建國.基于ANSYS的壓力容器的應(yīng)力分析與壁厚優(yōu)化設(shè)計 [J] .化工裝備技術(shù)，2012，33（4）： 22-24.

[14] 全國壓力容器標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會．JB/T 4732-1995.鋼制壓力容器——分析設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)[S] ．北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1995.