淺議壓力容器的安全評(píng)定

李奇

摘 要：壓力容器門多類廣，在我國(guó)眾多行業(yè)中使用廣泛，隨處可見。安全重于一切。文章結(jié)合工作實(shí)際，首先談了一些壓力容器的基本知識(shí)；其次，著重就壓力容器的安全評(píng)定工作談了一些看法和意見，對(duì)指導(dǎo)具體工作具有一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：壓力容器；安全；評(píng)定；研究

1 關(guān)于壓力容器

壓力容器的定義：承受流體介質(zhì)壓力的密閉殼體都可屬于壓力容器。據(jù)中國(guó)《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》中的定義，凡同時(shí)具備下列三個(gè)條件的容器可作為壓力容器：（1）最高工作壓力大于等于0.1MPa（不含液體靜壓力）；（2）內(nèi)直徑（非圓形截面指其最大尺寸）大于或等于0.15m，且容積大于或等于0.025m3；（3）承裝介質(zhì)為氣體、液化氣體或最高工作溫度高于等于標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)的液體。

根據(jù)壓力容器的定義，壓力容器可分為很多種類，按照承壓性質(zhì)可將容器分為內(nèi)壓容器和外壓容器，內(nèi)壓容器按照其設(shè)計(jì)壓力，又可劃分為低壓、中壓、高壓和超高壓四個(gè)壓力等級(jí)。

壓力容器在很多行業(yè)中得到廣泛運(yùn)用，其具有自身的運(yùn)行特性：壓力容器是在特殊條件下運(yùn)行的特種設(shè)備，其安全可靠性是設(shè)計(jì)、制造中的關(guān)鍵問題。因此，了解壓力容器運(yùn)行中的基本特性是十分必要的。這些基本特性主要包括壓力、溫度以及介質(zhì)的特性。

壓力是壓力容器運(yùn)行的主要特性參數(shù)。壓力容器內(nèi)的壓力主要來源于以下兩個(gè)方面：1、來自容器以外，有各類氣體壓縮機(jī)、泵、蒸汽鍋爐、廢熱鍋爐提供的壓力。

溫度是壓力容器選用的主要依據(jù)之一，也是壓力容器設(shè)計(jì)和使用中必須考慮的因素。

從安全方面考慮，對(duì)介質(zhì)特性主要考慮三個(gè)方面：

（1）介質(zhì)與壓力和溫度相關(guān)的無力特性；

（2）介質(zhì)對(duì)材料的腐蝕性；

（3）介質(zhì)的化學(xué)特性，主要是易燃和易爆性質(zhì)，以及毒性程度。

2 斷裂力學(xué)在壓力容器安全使用中的作用

我國(guó)將斷裂力學(xué)推廣應(yīng)用壓力容器已有若干年的歷史了。目前，將斷裂力學(xué)應(yīng)用于壓力容器已為人們所了解、所接受。將斷裂力學(xué)運(yùn)用于壓力容器的選材、工藝評(píng)定與安全評(píng)定等方面，對(duì)推動(dòng)壓力容器的技術(shù)發(fā)展與安全使用起到積極的作用。

將斷裂力學(xué)應(yīng)用于壓力容器是壓力容器生產(chǎn)發(fā)展的必然趨勢(shì)，在本人從事壓力容器技術(shù)工作的經(jīng)歷中也切實(shí)體會(huì)到這一點(diǎn)。七十年代初期我國(guó)壓力容器制造水平還很低，很多容器的焊縫僅對(duì)焊接試板進(jìn)行探傷，有時(shí)甚至只對(duì)焊縫作外觀檢驗(yàn)，不再做其它方法的探傷。再加當(dāng)時(shí)由于加工條件所限，焊縫的坡口加工質(zhì)量很差，所使用的焊條質(zhì)量也不高。由于以上多種原因，使制成的容器焊縫中不可避免地會(huì)存在一些裂狀缺陷，但如經(jīng)水壓試驗(yàn)通過后，這些容器就投入使用了。在使用中，這些容器都能安全運(yùn)行。這主要是由于這些容器所選用的設(shè)計(jì)安全系數(shù)高，容器所受應(yīng)力低，再加當(dāng)時(shí)制造容器都使用20R等韌性很好的低碳鋼。因而，即使焊縫中存在一些裂紋狀缺陷也不至于發(fā)生脆斷事故。

隨著壓力容器使用范圍日益擴(kuò)大，容器壁厚日趨增厚。所使用的材料強(qiáng)度也不斷提高，這就使壓力容器制造時(shí)更易于產(chǎn)生裂紋狀缺陷。而隨著探傷技術(shù)的發(fā)展，尤其超聲波探傷被逐漸推廣使用，由于超聲波探傷易于檢查出裂紋狀缺陷，使容器在制造和使用時(shí)有更多的裂紋被發(fā)現(xiàn)。在容器使用時(shí)，裂紋會(huì)引起災(zāi)難性事故。但是有些裂紋也不會(huì)造成災(zāi)難性事故，這就促使人們將斷裂力學(xué)應(yīng)用于評(píng)定多大裂紋會(huì)造成容器的災(zāi)難性事故，或在某一容器中可容許有較大的缺陷，這樣一旦容器因漏檢等原因存在缺陷時(shí)也不至于產(chǎn)生事故。

3 如何開展壓力容器的安全評(píng)定

開展壓力容器的安全評(píng)定，需做好如下幾方面工作。

3.1 必須具備可靠的基礎(chǔ)資料

在壓力容器進(jìn)行安全評(píng)定之前，技術(shù)資料不僅要齊全，而且要可靠。要審查所有作為評(píng)定依據(jù)的技術(shù)資料在技術(shù)上的有效性與可靠性。

3.1.1 應(yīng)知道容器的使用條件

容器的介質(zhì)與溫度等使用條件對(duì)容器所使用材料的起裂、裂紋擴(kuò)展率等影響很大，有時(shí)介質(zhì)中所含微量成份或雜質(zhì)成份往往對(duì)容器使用材料的腐蝕起決定性影響，例如硫化氫和水即會(huì)引起容器用鋼的應(yīng)力腐蝕。有時(shí)在容器整個(gè)使用過程中，介質(zhì)中所含微量成份是變化的，當(dāng)微量成份超過某一含量時(shí)即會(huì)對(duì)容器材料產(chǎn)生腐蝕。這時(shí)就需要對(duì)容器材料腐蝕起影響的微量成份變化情況了解清楚?？傊谶M(jìn)行安全評(píng)定之前，應(yīng)當(dāng)對(duì)可能影響安全評(píng)定準(zhǔn)確度的容器使用條件了解清楚。

3.1.2 應(yīng)知道材料的性能

對(duì)使用時(shí)間較長(zhǎng)的壓力容器進(jìn)行安全評(píng)定時(shí)，常缺乏容器材料性能數(shù)據(jù)。在安全評(píng)定前有時(shí)需做多方面的工作，才能得到可靠的容器材料性能。

3.1.3 應(yīng)對(duì)容器的應(yīng)力分析清楚

很多壓力容器的設(shè)計(jì)計(jì)算書是按經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行的，對(duì)容器中存在的局部不連續(xù)并未進(jìn)行仔細(xì)的應(yīng)力分析，而容器中某些部位如球形容器的角變形、容器大孔部位等應(yīng)力分析比較復(fù)雜。由于容器的斷裂應(yīng)力主要是有裂紋部位所受的應(yīng)力決定的，因此對(duì)壓力容器發(fā)現(xiàn)裂紋等缺陷的部位，必須有可靠的應(yīng)力分析資料。

3.1.4 設(shè)計(jì)、制造與使用資料應(yīng)完整

這些資料能反映出容器的制造與使用管理水平。如果一臺(tái)容器的設(shè)計(jì)計(jì)算書完整、準(zhǔn)確，容器在使用中的定期檢驗(yàn)與維修記錄完整、可靠，說明這臺(tái)容器制造與使用的管理水平較高，因而為容器安全評(píng)定提供較好的基礎(chǔ)。

3.2 必須取得可靠的探傷數(shù)據(jù)

安全評(píng)定要根據(jù)探傷所得缺陷尺寸進(jìn)行計(jì)算，因此如探傷不準(zhǔn)確，安全評(píng)定結(jié)果也不會(huì)準(zhǔn)確。為了可靠地進(jìn)行安全評(píng)定，我們要知道評(píng)定時(shí)需探準(zhǔn)的尺寸到底是多大？這是隨具體情況而變化的，射線探傷方法對(duì)檢驗(yàn)“體積”缺陷（氣孔、夾渣等）比較準(zhǔn)確，而對(duì)裂紋狀的缺陷很不靈敏。同射線探傷相比，超聲探傷不但靈敏度高，還能描述缺陷位置、尺寸和擴(kuò)展情況的能力，這促使超聲波探傷在壓力容器上使用日益廣泛。但超聲探傷受很多因素影響，再現(xiàn)性和可靠性差。只有提高探傷的準(zhǔn)確度才能保證壓力容器安全評(píng)定結(jié)果的可靠。

4 結(jié)束語

壓力容器的安全狀況等級(jí)評(píng)定的準(zhǔn)確度如何，必須建立在各項(xiàng)檢測(cè)結(jié)果的正確度之上，方可根據(jù)國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)定。反之，其結(jié)果就是錯(cuò)誤的。