電站鍋爐與壓力容器水壓試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行研究

王 婧，楊 祎，李慧萍

（東方電氣集團(tuán)東方鍋爐股份有限公司，自貢 643001）

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，業(yè)主對(duì)鍋爐與壓力容器的使用標(biāo)準(zhǔn)要求也在不斷提高，國(guó)內(nèi)某些項(xiàng)目甚至要求受壓件在符合特種設(shè)備安全技術(shù)規(guī)范（TSG）的情況下，還需滿足美國(guó)機(jī)械工程師協(xié)會(huì)（ASME）的鍋爐及壓力容器規(guī)范（BPVC）要求，因此，如何理解標(biāo)準(zhǔn)體系的差異性，是今后一段時(shí)間制造廠需重點(diǎn)關(guān)注的地方。本文通過(guò)對(duì)GB/T 16507.6—2013《水管鍋爐 第6 部分：檢驗(yàn)、試驗(yàn)和驗(yàn)收》、TSG G001—2012《鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》和ASME BPVC.I—2017《鍋爐及壓力容器規(guī)范 第一卷：動(dòng)力鍋爐》，以及GB 150.4—2011《壓力容器 第4 部分：制造、檢驗(yàn)和驗(yàn)收》、TSG 21—2016《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》和ASME BPVC.VIII.1—2017《鍋爐及壓力容器規(guī)范 第八卷：壓力容器 第一冊(cè)：壓力容器建造規(guī)則》等水壓試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)[1-6]進(jìn)行對(duì)比分析，就工作中鍋爐與壓力容器標(biāo)準(zhǔn)水壓試驗(yàn)執(zhí)行過(guò)程中的案例進(jìn)行分析討論，指出確切有效的措施，以便更好地執(zhí)行后期項(xiàng)目。

1 電站鍋爐產(chǎn)品水壓試驗(yàn)要求

1.1 鍋爐國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)的水壓試驗(yàn)要求

GB/T 16507.6—2013 第9 章“水壓試驗(yàn)”和TSG G0001—2012 第4.5.6 條“水壓試驗(yàn)”中，除對(duì)現(xiàn)場(chǎng)整體水壓試驗(yàn)壓力和保壓時(shí)間進(jìn)行規(guī)定外，還對(duì)零部件水壓試驗(yàn)的壓力、試驗(yàn)用水、保壓時(shí)間、過(guò)程控制、水壓試驗(yàn)合格要求進(jìn)行了規(guī)定。

1.2 鍋爐ASME 標(biāo)準(zhǔn)的水壓試驗(yàn)要求

ASME BPVC.I—2017 的“PW 篇 焊接裝配鍋爐的要求”中，“PW-54 水壓試驗(yàn)”僅明確焊接承壓件應(yīng)按照“PG-99”進(jìn)行整體水壓試驗(yàn)，水壓試驗(yàn)可在制造商的車間也可在工地進(jìn)行，未對(duì)零部件水壓試驗(yàn)進(jìn)行規(guī)定。

1.3 鍋爐國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)與ASME 標(biāo)準(zhǔn)的水壓試驗(yàn)要求對(duì)比

通過(guò)對(duì)GB/T 16507.6—2013、TSG G0001—2012 與ASME BPVC.I—2017 的對(duì)比（詳見表1）發(fā)現(xiàn)：國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)水壓試驗(yàn)的檢驗(yàn)時(shí)機(jī)、試驗(yàn)用水、環(huán)境溫度、試驗(yàn)水溫、試驗(yàn)壓力、保壓時(shí)間、過(guò)程控制及合格要求均有詳細(xì)的規(guī)定，ASME 標(biāo)準(zhǔn)因只對(duì)整體水壓進(jìn)行了部分要求，不適于大型電站鍋爐廠內(nèi)水壓。因此，電站鍋爐廠內(nèi)零部件水壓試驗(yàn)，建議在符合ASME 標(biāo)準(zhǔn)整體水壓的相應(yīng)要求下，按照國(guó)內(nèi)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求執(zhí)行。

表1 GB/T 16507.6—2013 與ASME BPVC.I—2017 水壓試驗(yàn)要求對(duì)比表

試驗(yàn)項(xiàng)目GB/T 16507.6—2013（TSG G0001—2012） ASME BPVC.I—2017零部件水壓試驗(yàn)要求 整體水壓試驗(yàn)要求 零部件水壓試驗(yàn)要求 整體水壓試驗(yàn)要求試驗(yàn)壓力水壓試驗(yàn)時(shí)，薄膜應(yīng)力不應(yīng)當(dāng)超過(guò)元件材料在試驗(yàn)溫度下屈服點(diǎn)的90%。1）鍋筒、汽水分離器：1.25 倍工作壓力；2）散件出廠集箱：1.5倍工作壓力；3）受熱面管子及管件：1.5 倍工作壓力；4）受熱面組件：1.5 倍工作壓力。水壓試驗(yàn)時(shí)，薄膜應(yīng)力不應(yīng)當(dāng)超過(guò)元件材料在試驗(yàn)溫度下屈服點(diǎn)的90%。1）鍋爐本體（＜0.8Mpa）：1.5 倍鍋筒工作壓力，但不小于0.2Mpa；2）鍋爐本體（0.8Mpa-1.6Mpa）：鍋筒工作壓力加0.4Mpa；3）鍋爐本體（＞1.6Mpa）：1.25 倍鍋筒工作壓力；4）再熱器：1.5 倍再熱器的工作壓力。未作要求。將壓力逐漸升高至數(shù)據(jù)報(bào)告給出的、標(biāo)志在鍋爐上的最高允許工作壓力的1.5 倍。任何鍋爐部件不得承受大于試驗(yàn)溫度下90%屈服強(qiáng)度（0.2%殘余應(yīng)變）的總體一次薄膜應(yīng)力。保壓時(shí)間1）鍋筒、汽水分離器：20min；2）散件出廠集箱：至少5min；3）受熱面管子及管件：10s-20s；4）受熱面組件：至少5min。保壓時(shí)間為20min。 未作要求。 未作要求。過(guò)程控制進(jìn)行水壓試驗(yàn)時(shí)，水壓應(yīng)當(dāng)緩慢地升降。當(dāng)水壓上升到工作壓力時(shí)，應(yīng)當(dāng)暫停升壓，檢查有無(wú)漏水或異?，F(xiàn)象，然后再升壓到試驗(yàn)壓力，達(dá)到保壓時(shí)間后，降到工作壓力進(jìn)行檢查。檢查期間壓力應(yīng)該保持不變。同零部件要求。 未作要求。分兩個(gè)階段進(jìn)行。1）將壓力逐漸升高至試驗(yàn)壓力，在此階段，不需要仔細(xì)進(jìn)行泄漏目視檢測(cè)；2）降壓至最高允許工作壓力，仔細(xì)進(jìn)行目視檢測(cè)。合格標(biāo)準(zhǔn)1）金屬壁和焊縫上沒(méi)有水珠和水霧；2）降到工作壓力后脹口處不滴水珠；3）水壓試驗(yàn)后，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)明顯殘余變形。同零部件要求。 未作要求。只要求授權(quán)檢驗(yàn)師執(zhí)行檢驗(yàn)工作并在水壓試驗(yàn)時(shí)到場(chǎng)見證，并未對(duì)水壓試驗(yàn)合格標(biāo)準(zhǔn)作出說(shuō)明。

2 壓力容器水壓試驗(yàn)要求

2.1 壓力容器國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)的水壓試驗(yàn)要求

GB 150.4—2011 第11 章“耐壓試驗(yàn)和泄漏試驗(yàn)”和TSG 21—2016 第4.1.9 條“耐壓試驗(yàn)”中，對(duì)容器產(chǎn)品水壓試驗(yàn)的壓力、保壓時(shí)間、過(guò)程控制、水壓試驗(yàn)合格要求進(jìn)行了規(guī)定。

2.2 壓力容器ASME 標(biāo)準(zhǔn)的水壓試驗(yàn)要求（U 容器）

ASME BPVC.VIII.1—2017 的“UG 篇 各種監(jiān)造方法和各種材料的通用要求”中，“UG-99 標(biāo)準(zhǔn)液壓試驗(yàn)”對(duì)容器產(chǎn)品水壓試驗(yàn)的壓力、過(guò)程控制、水壓試驗(yàn)合格要求進(jìn)行了規(guī)定。

2.3 壓力容器國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)與ASME 標(biāo)準(zhǔn)的水壓試驗(yàn)要求對(duì)比

通過(guò)對(duì)GB 150.4—2011、TSG 21—2016 和ASME BPVC.VIII.1—2017 的對(duì)比（詳見表2）發(fā)現(xiàn)：國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)容器水壓試驗(yàn)的檢驗(yàn)時(shí)機(jī)、試驗(yàn)水溫、試驗(yàn)壓力、保壓時(shí)間、過(guò)程控制及合格要求均有詳細(xì)的規(guī)定，而ASME 標(biāo)準(zhǔn)雖然也有規(guī)定，但總的來(lái)說(shuō)不如國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)完整細(xì)致。故U 鋼印容器廠內(nèi)水壓試驗(yàn)建議在滿足ASME 標(biāo)準(zhǔn)的情況下，按照國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)要求執(zhí)行。

表2 GB 150.4—2011 與ASME BPVC.VIII.1—2017 水壓試驗(yàn)要求對(duì)比表

3 案例分析

某項(xiàng)目預(yù)熱器，外殼筒身SA-516GR70 φ1500×21mm，U 形管束 SA-556C2 φ16×2，設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)及驗(yàn)收規(guī)范需滿足TSG 21—2016《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》和ASME BPVC.VIII.1—2017《鍋爐及壓力容器規(guī)范 第八卷：壓力容器 第一冊(cè)：壓力容器建造規(guī)則》，圖紙具體要求見表3。

表3 某項(xiàng)目預(yù)熱器圖紙要求

（1）殼側(cè)的水壓試驗(yàn)過(guò)程控制

根據(jù)表3 已知參數(shù)，結(jié)合表2 對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)體系要求，經(jīng)過(guò)換算可得出殼側(cè)的水壓試驗(yàn)過(guò)程控制要求對(duì)比表（詳見表4）。

表4 TSG 21—2016 與ASME BPVC.VIII.1—2017 水壓試驗(yàn)過(guò)程控制要求對(duì)比表（殼側(cè)）

因設(shè)計(jì)壓力2.0MPa 小于試驗(yàn)壓力除以1.3 的2.2MPa，從安全性和兩種標(biāo)準(zhǔn)的適用性考慮，殼側(cè)的過(guò)程控制建議按圖1 執(zhí)行，即：升壓階段，在設(shè)計(jì)壓力2.0MPa 進(jìn)行檢查，合格后升壓至試驗(yàn)壓力2.86MPa，保壓時(shí)間超過(guò)30min 后，降壓至2.2MPa 處進(jìn)行相應(yīng)檢查，驗(yàn)收合格標(biāo)準(zhǔn)取表2 要求的最嚴(yán)值。

圖1 水壓試驗(yàn)過(guò)程控制要求（殼側(cè)）

（2）管側(cè)的水壓試驗(yàn)過(guò)程控制

同理，經(jīng)過(guò)換算可得出管側(cè)的水壓試驗(yàn)過(guò)程控制要求對(duì)比表（詳見表5）。

表5 TSG 21—2016 與ASME BPVC.VIII.1—2017 水壓試驗(yàn)過(guò)程控制要求對(duì)比表（管側(cè)）

因設(shè)計(jì)壓力18.3MPa 大于試驗(yàn)壓力除以1.3 的17.9MPa，從安全性和兩種標(biāo)準(zhǔn)的適用性考慮，管側(cè)的過(guò)程控制建議按圖2 執(zhí)行，即：升壓階段，在設(shè)計(jì)壓力18.3MPa 進(jìn)行檢查，合格后升壓至試驗(yàn)壓力23.27MPa，保壓時(shí)間超過(guò)30min 后，降壓至18.3MPa 處進(jìn)行相應(yīng)檢查，驗(yàn)收合格標(biāo)準(zhǔn)取表2要求的最嚴(yán)值。

圖2 水壓試驗(yàn)過(guò)程控制要求（管側(cè)）

4 結(jié)束語(yǔ)

水壓試驗(yàn)是電站鍋爐與壓力容器制造中的一道重要工序，是驗(yàn)證產(chǎn)品制造質(zhì)量是否合格的重要手段。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)體系要求和技術(shù)文件，制定出合理的水壓試驗(yàn)檢驗(yàn)程序，保證水壓試驗(yàn)質(zhì)量，是質(zhì)量檢驗(yàn)工作者的本職所在，也是需要重點(diǎn)關(guān)注和持續(xù)改進(jìn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。