工業(yè)蒸汽鍋爐壓力容器檢驗(yàn)及安全性分析

楊楠　張英豪　趙鑫

摘要：蒸汽鍋爐是一種將水加熱到一定參數(shù)并產(chǎn)生高溫蒸汽的工業(yè)鍋爐，壓力容器是承擔(dān)壓力的貯運(yùn)、反應(yīng)、換熱與分離的重要部件，要防止超壓、裂變、泄漏等安全事故，必須對(duì)蒸汽鍋爐壓力容器進(jìn)行檢驗(yàn)，評(píng)估安全水平。本文對(duì)工業(yè)蒸汽鍋爐壓力容器的檢驗(yàn)以及安全性評(píng)估進(jìn)行了淺要的探討，提出了一些可供借鑒的見(jiàn)解。

關(guān)鍵詞 蒸汽鍋爐；壓力容器；安全評(píng)測(cè)；定期檢驗(yàn)

引言

根據(jù)《特種設(shè)備安全監(jiān)察條例》，容積大于或等于30L的承壓蒸汽鍋爐，出水口水壓大于或等于0.1MPa，即屬于特種設(shè)備監(jiān)察范圍，應(yīng)當(dāng)按照安全技術(shù)規(guī)范的定期檢驗(yàn)要求，及時(shí)進(jìn)行安全性能檢驗(yàn)和能效測(cè)試。工業(yè)蒸汽鍋爐需要將水加熱到一定參數(shù)，并產(chǎn)生高溫蒸汽，水在鍋筒里受熱變?yōu)檎羝ㄟ^(guò)具有特定工藝功能并承受一定壓力的設(shè)備即壓力容器，用以貯運(yùn)、換熱、分離蒸汽，保障蒸汽溫度、壓力、容量達(dá)到工業(yè)生產(chǎn)的需要。由于壓力容器需要承壓，受介質(zhì)、壓力、密封等多方面的影響，存在故障極可能發(fā)生爆炸、泄漏等危及人員、設(shè)備和財(cái)產(chǎn)安全，是重要的臨檢產(chǎn)品，必須按國(guó)家規(guī)定法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行監(jiān)督檢查和技術(shù)檢驗(yàn)。工業(yè)鍋爐壓力大、溫度高，部分含有大量有毒、有害物質(zhì)，且設(shè)備儀器儀表復(fù)雜，在檢驗(yàn)時(shí)與鍋爐有一定的區(qū)別，應(yīng)當(dāng)有區(qū)別對(duì)待。

1.工業(yè)蒸汽鍋爐壓力容器檢驗(yàn)

1.1 容器承壓能力檢驗(yàn)

壓力容器承壓能力檢驗(yàn)，主要是檢驗(yàn)壓力容器的承壓能力，保障壓力容器在工作狀況下不會(huì)發(fā)生爆炸、變形、泄漏、局部過(guò)熱等現(xiàn)象。在檢驗(yàn)時(shí)，壓力容器承壓能力的檢驗(yàn)主要包括外部檢查和內(nèi)外表面檢查，例如壓力容器殼體的腐蝕磨損狀況，焊縫封頭有無(wú)裂紋，相連管路應(yīng)力集中部位是否存在裂紋，有必要的情況下需要采用超聲波、射線(xiàn)探傷等多種檢測(cè)技術(shù)來(lái)檢查焊縫、管路接口內(nèi)部情況；再如壓力容器在長(zhǎng)期的使用過(guò)程中，可能會(huì)因壓力作用、應(yīng)力作用、腐蝕作用等造成殼體壁厚減小，必須對(duì)殼體壁厚進(jìn)行檢驗(yàn)，如果殼體壁厚小于容器最規(guī)定壁厚，必須進(jìn)行強(qiáng)度校驗(yàn)，提出降壓要求或修理要求；此外，對(duì)于可能造成金屬材料金相組織變化的工業(yè)應(yīng)用環(huán)境，還必須對(duì)容器進(jìn)行金相檢驗(yàn)。最后，在完成所有的檢驗(yàn)內(nèi)容后，還應(yīng)當(dāng)對(duì)壓力容器進(jìn)行耐壓試驗(yàn)，一般采用水壓試驗(yàn)的方未能進(jìn)行，以確保壓力容器的承壓能力和密封性能。

1.2 安全附件檢驗(yàn)

安全附件檢驗(yàn)主要檢驗(yàn)壓力容器安全附件的情況，如壓力表、安全閥、汽水閥、排污閥等能否正常運(yùn)作。在工業(yè)蒸汽鍋爐壓力容器中，存在大量安全附件和保護(hù)裝置，這些安全附件包括各類(lèi)監(jiān)控儀表和自動(dòng)保護(hù)裝置，是保障壓力容器安全運(yùn)行的基本附件，也是操作人員正常操作的根本。安全閥是壓力容器的重要安全附件，其作用是防止蒸汽壓力超出預(yù)定許可范圍，當(dāng)壓力達(dá)到規(guī)定限度時(shí)能自動(dòng)開(kāi)啟放出蒸汽并發(fā)出警報(bào)，提醒操作人員采取措施，并自動(dòng)排出足夠蒸汽以使壓力下降直至降到預(yù)設(shè)值，最終避免壓力容器壓力過(guò)大造成爆炸事故。儀表則是對(duì)壓力容器工況進(jìn)行監(jiān)控的設(shè)備，能為操作人員提供壓力容器工況監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，同時(shí)向自動(dòng)控制設(shè)備提供相應(yīng)的控制參數(shù)，必須保障儀表的正常，以免出現(xiàn)誤啟動(dòng)、誤操作等現(xiàn)象。在安全附件檢驗(yàn)中，應(yīng)當(dāng)對(duì)所有的安全附件，包括各類(lèi)儀表、閥門(mén)、自動(dòng)保護(hù)裝置進(jìn)行全面的檢驗(yàn)，確保所有安全附件能正常運(yùn)作。

1.3 穩(wěn)固能力檢驗(yàn)

穩(wěn)固能力檢驗(yàn)主要檢查壓力容器的緊固螺栓是否完好，是否旋緊穩(wěn)定，檢查壓力容器承壓基礎(chǔ)是否穩(wěn)定，是否存在下沉、傾斜以及被腐蝕破壞等異常現(xiàn)象。工業(yè)蒸汽鍋爐多為大型鍋爐，壓力容器必須進(jìn)行穩(wěn)固處理，如采用板梁、鋼架、高強(qiáng)螺栓、吊桿等來(lái)保障壓力容器的穩(wěn)定性，在檢驗(yàn)時(shí)應(yīng)當(dāng)對(duì)這些承重部件進(jìn)行檢驗(yàn)。

2.壓力容器安全性分析

2.1 壓力容器安全等級(jí)

壓力容器安全等級(jí)根據(jù)具體的檢驗(yàn)結(jié)果來(lái)綜合評(píng)定，以所有檢驗(yàn)項(xiàng)目中最低者作為評(píng)定級(jí)別。壓力容器安全等級(jí)，不僅表明壓力容器的安全水平，還決定著壓力容器的檢驗(yàn)周期。目前，我國(guó)在用壓力容器的安全等級(jí)分為2、3、4、5四個(gè)等級(jí)，新壓力容器分為1、2、3級(jí)三個(gè)等級(jí)。1、2級(jí)一般6年一次，3級(jí)一般3-6年一次，4級(jí)檢驗(yàn)周期由檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)確定但累計(jì)監(jiān)控使用時(shí)間不得超過(guò)3年，5級(jí)必須對(duì)缺陷進(jìn)行處理才可繼續(xù)投入使用。在壓力容器安全分析時(shí)，主要集中于壓力容器失效角度來(lái)考慮，以最薄弱環(huán)節(jié)為基準(zhǔn)而不能以其它環(huán)節(jié)來(lái)補(bǔ)償，以確定壓力容器在檢驗(yàn)周期內(nèi)，能在設(shè)計(jì)條件下安全使用，避免因薄弱環(huán)節(jié)造成得大安全事故。

2.2 壓力容器安全評(píng)估

壓力容器的安全性評(píng)估，需要綜合多個(gè)方面進(jìn)行全面考慮，但必須以安全等級(jí)最薄弱環(huán)節(jié)來(lái)定級(jí)。在材質(zhì)方面，如果主要受壓元件材料與設(shè)計(jì)不符，或材質(zhì)劣化存在缺陷，定為4級(jí)或5級(jí)，在修復(fù)后并能確保在規(guī)定操作條件下在檢驗(yàn)周期內(nèi)能安全使用，可定為3級(jí)。在結(jié)構(gòu)方面，如果開(kāi)孔位置不當(dāng)、焊縫結(jié)構(gòu)有問(wèn)題、焊縫布置不當(dāng)、焊縫裂變等，應(yīng)定為4級(jí)或5級(jí)，修復(fù)后在規(guī)定操作條件下或檢驗(yàn)周期內(nèi)能安全使用可定為3級(jí)。對(duì)于容器內(nèi)外表面的裂紋，如果經(jīng)打磨后消除且坑洞深度在壁厚余量范圍內(nèi)則不影響定級(jí)，如果通過(guò)補(bǔ)焊或應(yīng)力分析后表明不影響安全使用，可定為2級(jí)或3級(jí)。如果安全附件和保護(hù)裝置存在故障，定為5級(jí)必須在修復(fù)正常后方可繼續(xù)投入使用。

3. 結(jié)束語(yǔ)

工業(yè)蒸汽鍋爐壓力大、溫度高，其壓力容器一旦發(fā)生故障，極可能造成爆炸等安全事故，輕則造成財(cái)產(chǎn)損失，重者帶來(lái)人身傷亡。在壓力容器檢驗(yàn)中，應(yīng)當(dāng)注意檢驗(yàn)重點(diǎn)，對(duì)壓力容器承壓能力、安全附件、穩(wěn)固能力進(jìn)行全面檢查，并做出準(zhǔn)確的安全性評(píng)估，確定壓力容器安全等級(jí)，及時(shí)提出修復(fù)整改意見(jiàn)，并調(diào)整檢測(cè)周期，加強(qiáng)對(duì)低安全等級(jí)的監(jiān)督檢驗(yàn)，以確保壓力容器的使用安全。

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