淺談超期服役蒸壓釜的檢驗重點

白瑞娟 吳強

摘 要：本文從超期服役蒸壓釜的工作環(huán)境和常見損傷模式出發(fā)，針對性的介紹了所采用的檢驗方法及檢驗重點，旨在于保證超期服役蒸壓釜的運行安全，也為從事相類似工作的同行提供一定的技術參考。

關鍵詞：超期服役蒸壓釜；損傷；檢驗重點

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.11.033

超期服役蒸壓釜是指達到蒸壓釜設計使用年限或者設計文件中未明確使用年限，但實際使用超過20年的蒸壓釜，仍要繼續(xù)使用的[1]。隨著使用年限的增長，超期服役蒸壓釜的使用性和安全性都逐漸降低，但從企業(yè)節(jié)約成本的角度出發(fā)，仍希望能在滿足條件的情況下繼續(xù)使用，所以如何保證超期服役蒸壓釜的安全運行就顯得尤為重要。本文以國家相關法律法規(guī)和技術規(guī)范為依據(jù)，在多年一線檢驗的基礎上，針對如何做好超期服役蒸壓釜的安全檢驗工作進行了深入研究討論，旨在為檢驗人員提供有力的檢驗依據(jù)。

1 超期服役蒸壓釜工作環(huán)境及常見損傷模式

常見的蒸壓釜大多屬于第一、二類壓力容器，主要用于加氣混凝土砌塊、混凝土管樁、灰砂磚、煤灰磚的高溫高壓蒸壓養(yǎng)護，一般由由釜體裝置、釜蓋裝置、安全裝置、擺動裝置組成，最常見的蒸壓釜結構為底部中間有一個固定支座，用作支撐釜體，其余都為帶滑輥的活動支座，用作熱脹冷縮后的兩端自由伸縮，防止蒸壓釜發(fā)生變形。超期服役蒸壓釜工作中承受內(nèi)部載荷較大，承載大量砌塊、灰砂磚、煤灰磚等，且為間歇性工作，釜內(nèi)需加壓、加熱、降壓、降溫，砌塊、灰砂磚、煤灰磚等經(jīng)常出入蒸壓釜[2]。因此，工作環(huán)境較差，主要在以下3種環(huán)境中工作：

1.1 化學腐蝕環(huán)境

蒸壓釜的腐蝕大多產(chǎn)生在釜底和釜頂，特別是底部比較嚴重，損傷形式可能呈局部腐蝕，也可能呈均勻腐蝕，甚至出現(xiàn)裂紋。此腐蝕產(chǎn)生的原因主要是蒸壓釜中的冷凝水殘留著苛性堿，正常狀態(tài)下苛性堿不會發(fā)生腐蝕，但在蒸發(fā)濃縮或者高傳熱條件下會發(fā)生苛性堿的局部濃縮，導致碳鋼表面發(fā)生堿腐蝕。同時，蒸壓釜的安裝主要采用水平方式，且屬于間接排放冷凝水，無法隨時隨地排盡釜內(nèi)的冷凝水，造成釜內(nèi)冷凝水中苛性堿濃度增大，引發(fā)堿腐蝕。如果碳鋼表面的氧化鐵保護膜已經(jīng)發(fā)生損傷的話，也會加劇堿腐蝕的擴展。

1.2 電化學腐蝕環(huán)境

一般配套蒸壓釜送汽的蒸汽鍋爐蒸發(fā)量都較小，大多小于10t/h。根據(jù)鍋爐水質檢驗規(guī)則的要求，并未規(guī)定對小于10t/h的蒸汽鍋爐進行給水溶解氧的測定和控制。因此，鍋爐給水中的氧氣直接進入蒸汽，并被攜帶進入蒸壓釜中，為釜體吸氧電化學腐蝕提供了充足的氧氣，如果此時釜體存在拉應力，蒸壓釜的底部就會產(chǎn)生應力腐蝕裂紋。

1.3 周期應力環(huán)境

蒸壓釜在正常操作期間承受各種周期應力，如薄膜應力、彎曲應力、不連續(xù)應力、峰值應力、局部應力等，使用超過20年的蒸壓釜周期應力的作用更加明顯。因此，超期服役蒸壓釜在升溫、升壓、降壓和降溫過程中更易受溫度變化引起周期應力作用不斷擴展，產(chǎn)生疲勞裂紋。

1.4 超期服役蒸壓釜常見損傷模式

1.4.1 裂紋

釜體法蘭與封頭、釜蓋法蘭與筒體的連接焊縫極易產(chǎn)生表面裂紋；蒸養(yǎng)車用鋼軌與釜體的連接部位、活動支座與釜體的連接部位、蒸壓釜固定支座與釜體連接部位、蒸壓釜現(xiàn)場組焊的環(huán)焊縫幾個部位均易產(chǎn)生裂紋[3]。

1.4.2 腐蝕和減薄

腐蝕主要產(chǎn)生在釜底，主要包括氧腐蝕、堿腐蝕、酸腐蝕。同時，出入蒸壓釜太過頻繁也會造成釜底的磨損減薄和機械損傷。

1.4.3 變形

由于設計不合理、操作不當或與蒸壓釜連接的鍋爐發(fā)生故障等都會引起蒸壓釜主結構體的變形，主要發(fā)生在釜體法蘭密封面上，影響密封效果。

1.4.4 安全附件失效

蒸壓釜的安全附件主要有安全閥、壓力表以及快開門安全聯(lián)鎖裝置?？扉_門安全聯(lián)鎖失效作為目前蒸壓釜事故發(fā)生的主要原因，因此備受檢驗員關注。蒸壓釜的快開門安全聯(lián)鎖裝置固定于釜體法蘭側面，由安全手柄、套筒、球閥及接桿等組成，其作用是關掉釜蓋進汽以及排汽打開釜蓋的連鎖。超期服役的蒸壓釜因長時間頻繁使用安全聯(lián)鎖裝置，最易造成安全聯(lián)鎖裝置的安全圓盤和釜蓋限位塊發(fā)生失圓和變形，導致安全手柄與球閥無法同步，進而造成安全聯(lián)鎖裝置失效，發(fā)生升壓加氣后釜蓋飛出造成傷害。

2 超期服役蒸壓釜的檢驗重點

超期服役蒸壓釜的檢驗重點應綜合考慮其運行環(huán)境情況、歷年檢驗情況、材料特性以及操作人員情況等可能導致發(fā)生的一系列損傷，最終確定詳細的檢驗項目和方法。

2.1 檢驗方案的制定

應根據(jù)蒸壓釜使用情況、損傷情況、失效模式以及檢驗實際設備情況制定檢驗方案，并由檢驗機構技術負責人審查批準。對于有特殊情況的蒸壓釜檢驗方案，應征求蒸壓釜使用單位意見。

2.2 資料審查

資料審查的重點在于了解超期服役蒸壓釜在允許使用年限中的安全運行情況，以便檢驗人員進行針對性的檢驗[4]。重點審查以下資料：（1） 設計資料，含圖紙等；（2） 出廠資料，含出廠合格證和制造監(jiān)督檢驗證書等；（3） 安裝竣工資料，以及安裝監(jiān)檢證書；改造或者重大修理資料，以及改造、重大修理監(jiān)檢證書；（4） 使用單位管理記錄，含運行記錄、維護保養(yǎng)記錄以及異常運行記錄；（5）歷年的檢驗報告及檢查資料，含年度檢驗報告、定期檢驗報告及合格證。

2.3 宏觀檢驗

宏觀檢驗主要采用目視和放大鏡檢查的方法對超期服役蒸壓釜結構布置、幾何尺寸、表面腐蝕情況，以及焊縫、隔熱層等。檢驗重點主要是蒸壓釜外表面的物理損傷，比如縱（環(huán)）焊縫的表面裂紋、腐蝕、變形、對口錯邊量、棱角度、焊縫余高、咬邊等是否符合檢規(guī)的要求。同時，還需要觀察整個蒸壓釜的位置情況，比如是否發(fā)生沉降、地腳螺栓是否完好等。

2.4 超聲波壁厚測定

測厚檢查間接反映了材料的強度指標以及承載能力，也是超期服役蒸壓釜檢驗的重要項目，一般采用的是超聲波測厚方法。測定位置應當有代表性，且測點應具備足夠數(shù)量。測點后標圖記錄，對異常測厚處做詳細標記，一般選擇以下位置：

（1）蒸壓釜釜底易腐蝕部位；

（2）往年測厚檢測中有明顯減薄的部位及易磨損變形的部位；

（3）釜體有接管的部位；

（4）其他可疑的部位。

2.5 無損檢測方法

對于超期服役的蒸壓釜，采用表面缺陷無損檢測和內(nèi)部缺陷無損檢測相結合的方法進行缺陷種類和位置的確定。尤其對于鐵磁性材料制造蒸壓釜的表面無損檢測，優(yōu)先采用NB/T 47013中的磁粉檢測方法，射線檢測和超聲波檢測作為補充檢測。具體要求如下：

（1）釜蓋封頭上的對接焊接接頭；釜蓋封頭與釜蓋法蘭焊接的環(huán)向焊接接頭；釜體與釜體法蘭焊接接頭；蒸壓釜在現(xiàn)場拼接的筒體環(huán)向焊縫，釜底兩軌間的環(huán)向焊縫，釜蓋內(nèi)部角焊縫，T型接頭，接管角接頭以及易產(chǎn)生裂紋的部位，如焊接時電弧損傷區(qū)、補焊區(qū)等都應作為檢驗重點區(qū)域，其檢測比例應滿足TSG 21-2016的要求[4]。

（2）檢測中發(fā)現(xiàn)裂紋時，應按照NB/T 47013和TSG 21-2016的要求擴大表面無損檢測的比例及區(qū)域，同時增加射線檢測或者超聲波檢測確定缺陷的位置和尺寸。

2.6 強度校核

經(jīng)過超聲波測厚發(fā)現(xiàn)局部有明顯腐蝕減薄的現(xiàn)象，就需要對腐蝕部位進行強度校核，校核G0是否在允許的范圍內(nèi)。同時對材質名義厚度不明確、結構不合理，或者檢驗人員對強度有懷疑的超期服役蒸壓釜，也應進行強度校核。除了采用常規(guī)方法進行強度校核外，還可以采用應力分析或者實驗應力測試等方法進行校核校核。

2.7 安全附件檢查

安全附件包括安全閥、壓力表及快開門式安全聯(lián)鎖裝置等，對安全附件的檢驗有下列要求：

（1）安全閥、壓力表是否在校驗有效期內(nèi)；

（2）快開門式安全聯(lián)鎖裝置是否滿足實際使用的要求，否則建議更換新的安全聯(lián)鎖裝置。

2.8 耐壓試驗

耐壓試驗的試驗參數(shù)，準備工作、現(xiàn)場安全措施、試驗介質確定、試驗過程曲線記錄等均需按照TSG 21-2016或設計文件的相關規(guī)定執(zhí)行。

近年來，蒸壓釜的安全事故屢屢發(fā)生，特別是因超期服役、操作不當、安全附件失效等原因造成蒸壓釜在使用過程中發(fā)生爆炸[6]。因此，超期服役蒸壓釜的檢驗要比普通蒸壓釜的定期檢驗要求更嚴格，同時縮短檢驗周期。如發(fā)現(xiàn)無法修復的重大缺陷應立即告知使用單位更換新的設備，最大限度降低超期服役蒸壓釜的安全風險，避免惡性事故的發(fā)生，充分保障特種設備安全經(jīng)濟運行。

參考文獻：

[1]TSG 21-2016《固定式壓力容器安全技術監(jiān)察規(guī)程》[S].

[2]JCT 720-2011《蒸壓釜》[S].

[3]毛向斌.快開門式壓力容器定期檢驗的重點——蒸壓釜[J].科技與創(chuàng)新，2015（18）：110.

[4]林道云，覃杰.超期服役壓力容器檢驗方法的探討[J].中國特種設備安全，2015：46-48.

[5]NB/T47013.1-47013.6-2015《承壓設備無損檢測》[S].

[6]沈愛軍.淺談超期服役壓力容器的安全管理[J].化學工程與裝備，2017（07）：251-253.

作者簡介：白瑞娟（1985-），女，碩士研究生，中級，檢驗師，主要從事特種設備檢驗工作。