壓力容器全過程質(zhì)量控制

李茂林，惠 寧，袁清璽，邢攸為

（海洋石油工程股份有限公司，天津 300451）

0 引言

壓力容器是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中不可缺少的重要設(shè)備，近年來，我國工業(yè)水平得到較大的提高，壓力容器的制造技術(shù)也有了明顯的進步，逐漸向非金屬、大型化、超高溫、超高壓、超低溫等方向發(fā)展，壓力容器在石油化工、航空航天、核工業(yè)等領(lǐng)域的應用越來越廣泛，應用條件也越來越苛刻。這些壓力容器屬于非標設(shè)備，其生產(chǎn)過程對其性能影響較大。隨著壓力容器運行年數(shù)的增加，非標壓力容器類設(shè)備制造過程中導致的缺陷會日益顯現(xiàn)。

一般來講，壓力容器的質(zhì)量由設(shè)計質(zhì)量、制造質(zhì)量和安裝質(zhì)量3部分組成，其中制造質(zhì)量的好壞起著關(guān)鍵的作用。要想提高壓力容器制造的整體水平，重點是加強制造全過程的質(zhì)量控制。只有把握好每個環(huán)節(jié)，才能使制造的產(chǎn)品滿足設(shè)計要求。

1 典型案例分析

1.1 湖北當陽電廠蒸汽管道爆裂事故

2016年8月11日14時49分，湖北省當陽市馬店矸石發(fā)電有限責任公司熱電聯(lián)產(chǎn)項目在試生產(chǎn)過程中，2號鍋爐高壓主蒸汽管道上的“一體焊接式長徑噴嘴”裂爆，導致重大高壓蒸汽管道裂爆事故，造成22人死亡，4人重傷，直接經(jīng)濟損失約2 313萬元。

經(jīng)分析，一體焊接式長徑噴嘴質(zhì)量嚴重不合格的劣質(zhì)產(chǎn)品，產(chǎn)品質(zhì)量是肇事的最主要原因。

1）供應商無高溫高壓設(shè)備資質(zhì)。

2）偽造產(chǎn)品檢測合格證。

3）焊接厚度僅1 mm～2 mm，遠遠低于規(guī)范要求的21.2 mm，使其承載能力嚴重不足。

4）焊接接頭存在未焊透、未熔合的情況。

1.2 某油田生產(chǎn)分離器316L內(nèi)襯腐蝕

某油田的生產(chǎn)分離器采用淡水試運行 1個月，后正式運行2個月后開罐檢查，發(fā)現(xiàn)分離器的水室發(fā)生不同程度的 316L內(nèi)襯層腐蝕。腐蝕主要集中在水相出口底部4點半到6點半之間的位置，且附近的焊縫腐蝕較嚴重，包括設(shè)備接管的焊縫及筒體的焊縫。經(jīng)檢驗后，認定 316L材質(zhì)滿足介質(zhì)防腐需求，后經(jīng)分析，確定內(nèi)襯層腐蝕的主要原因是：

1）內(nèi)襯層表面酸洗鈍化不合格，使用之前已經(jīng)發(fā)生點腐蝕，生產(chǎn)過程只是加速了點腐蝕。

2）設(shè)備在焊接過程中，由于碳鋼焊渣、電弧擦傷，以及內(nèi)襯層焊接溫度過高導致的敏化現(xiàn)象破壞了內(nèi)襯層。

3）水壓試壓氯離子超標，且未及時干燥封閉。

圖1 分離器水相出口附件區(qū)域腐蝕情況

縱觀以上及類似案例，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)事故的主因并非設(shè)計原因，而是設(shè)計成果以及過程質(zhì)量控制文件未得到有效執(zhí)行。對于特種壓力容器而言，任何小的失誤，都有可能造成嚴重的后果，因此，必須對壓力容器從設(shè)計、制造、安裝、監(jiān)檢和使用管理全流程進行質(zhì)量控制，保證產(chǎn)品質(zhì)量達到設(shè)計預期。

2 過程質(zhì)量控制措施

所有過程質(zhì)量控制文件只有得到有效執(zhí)行及執(zhí)行結(jié)果得到有效檢驗，才能發(fā)揮其應有作用。項目各相關(guān)方需緊密有效配合，從合同全流程著手，共同對壓力容器的生產(chǎn)過程進行有效控制。

2.1 強化供貨商管理

加強對供貨商管理力度，定期審核，定期清理。對于曾出現(xiàn)過質(zhì)量問題的庫內(nèi)供貨商，應根據(jù)問題嚴重程度采取相應措施。嚴重者需取消其參與任何項目的資質(zhì)。

項目前期，根據(jù)項目自身提點（復合板、低溫、大壁厚、特殊材質(zhì)、不易加工等），對潛在供貨商進行資格預審，重點考察供貨商的業(yè)績、資質(zhì)、質(zhì)量體系、生產(chǎn)能力、機具，注冊資金等，制定針對項目的合格供應商清單。

對于首次參與投標供貨商，應對其質(zhì)量體系、質(zhì)量文件、質(zhì)控人員資質(zhì)、注冊資金等進行審查，并前往工廠對其生產(chǎn)設(shè)備、機具、庫房、管理、試驗臺等進行實地審核，保證供貨商質(zhì)量，降低風險。

2.2 項目執(zhí)行

確定供貨商后，應及時召開開工會，確定“三計劃”，即建造計劃、檢驗及測試計劃（ITP）、送審文件計劃。會議需各方技術(shù)人員和QAQC（質(zhì)量保證及控制）經(jīng)理同時參加。這3個計劃在時間節(jié)點和內(nèi)容上必須對應，保證節(jié)點發(fā)生時，設(shè)計和質(zhì)量文件已批準、人員和機具已到位。各計劃若因項目自身原因需要升版時，應及時合理更新。

檢驗及測試計劃（ITP）應在開工會后一定時間內(nèi)正式提交（此計劃應領(lǐng)先于所有技術(shù)及管理文件），文件內(nèi)除明確所有檢驗節(jié)點外，也應明確所有的驗收標準，以及相應的確認文件和相關(guān)項目各方在各個節(jié)點的動作和責任，所有的驗收標準及確認文件均應在供貨商執(zhí)行程序前交由買方書面確認。

對于ITP中規(guī)定的見證節(jié)點，供貨商需提前2周～3周通知各相關(guān)方到廠見證，比如買方、ASME Inspector、3rd Party、鍋檢所等。

對于第 III類壓力容器或者買方認為有必要的其他壓力容器，應要求設(shè)計單位出具包括主要失效模式及風險控制等內(nèi)容的風險評估報告。設(shè)計者應充分考慮容器在各種工況條件下可能產(chǎn)生的失效模式，在材料選擇、結(jié)構(gòu)設(shè)計、制造檢驗要求等方面提出安全措施，防止可能發(fā)生的失效。

以下質(zhì)量保證文件或證書需要重點審查：原材料驗收、原材料復驗、WPS、PQR、焊工資質(zhì)、焊接圖、卷制及沖壓程序、復合板成型程序、堆焊程序、焊接程序、無損檢測人員資質(zhì)、無損檢測程序、熱處理程序、水壓試驗程序、酸洗鈍化程序、表面處理及噴涂程序、噴涂施工人員資質(zhì)、噴涂質(zhì)量檢驗（漏涂測試及附著力測試等）、包裝運輸程序等，上述程序執(zhí)行后，應由供貨商QAQC經(jīng)理簽署記錄文件后，并作為正式文件提交審批。

當容器主體材質(zhì)為復合鋼板或者采用堆焊工藝時，應著重審查成型方法及程序，避免受壓元件成型過程對材料腐蝕性能的影響。另外，也需著重審查焊接工藝程序中對內(nèi)襯的保護措施，避免焊接電弧、焊渣及硬物對內(nèi)襯層的破壞。

防腐油漆是容器的最后一道防護，當容器主體材質(zhì)需要內(nèi)/外涂覆時，建議對油漆品牌進行限定，并著重審查油漆數(shù)據(jù)表、噴涂人員資質(zhì)、表面處理及噴涂程序（包含噴涂工作ITP）、噴涂質(zhì)量檢測程序等。若必要，可通過召開油漆噴涂開工會，與項目各方就以下問題進行溝通。

1）所有被噴涂部件適用的噴涂系統(tǒng)、油漆數(shù)據(jù)表、油漆最大允許厚度、油漆證書。

2）油漆儲存、噴涂式樣以及儲存和噴涂時的安全措施。

3）應對極端天氣時的防護措施。

4）油漆供貨商批準的表面處理及噴涂程序。

5）表面處理、噴涂及檢驗過程中使用的設(shè)備清單，以及包括驗收標準的噴涂ITP。

當買方或者買方代表無法到達現(xiàn)場見證噴涂和質(zhì)量檢驗過程時，供貨商應保存噴涂質(zhì)量檢驗全過程的影像資料，供買方查證，并作為完工文件的一部分。

執(zhí)行周/月報制度，在供貨商周/月報內(nèi)，需體現(xiàn)文件“三計劃”進度，急需由各方解決的技術(shù)和管理問題、工廠制造影像記錄，比如照片、視頻等，上述內(nèi)容需由各方設(shè)計人員及項目QAQC工程師審查，共同進行監(jiān)控和管理。

總之，建造過程中的任何節(jié)點都應有可靠的QAQC人員/文件指導，節(jié)點執(zhí)行過程或以后都應有有效的 QAQC人員/文件記錄及評判，保證節(jié)點有效合理完成。

2.3 試驗及發(fā)貨

供貨商應在壓力試驗節(jié)點3周前送審試驗程序，并獲得買方書面批準，同時根據(jù)ITP要求通知各相關(guān)方到廠見證。

設(shè)備完工發(fā)貨前，需要由買方簽署確認發(fā)貨確認書，該確認書對文件送審狀態(tài)、意見關(guān)閉狀態(tài)、設(shè)備完工狀態(tài)進行統(tǒng)一匯總，保證供貨商發(fā)的貨滿足項目需求，避免供貨商為趕交貨進度，把問題留在買方場地，增加買方的管理成本。

嚴格按照批準的包裝程序?qū)毫θ萜鬟M行保護，并根據(jù)項目要求采取相應密封措施（氮氣或惰性氣體等）。保證運輸過程中外表不破損、內(nèi)部不腐蝕、結(jié)構(gòu)不破壞。

2.4 驗收

嚴格對設(shè)備到貨情況進行驗收，若條件允許，需開罐檢查，對內(nèi)部涂覆、內(nèi)件安裝、空間潔凈度等進行再次確認，所有問題務必在調(diào)試前得到關(guān)閉落實，做到零遺留問題調(diào)試。

2.5 使用

加強使用管理，嚴格執(zhí)行定期檢驗。《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程-TSG-2016》中第7、8章節(jié)對壓力容器的使用管理和定期檢驗做出了詳細規(guī)定；對于標準第 1.5章節(jié)中明確的不適用范圍內(nèi)的壓力容器，應參考對應法規(guī)中的使用管理和定期檢驗要求。比如，對于海上油氣處理設(shè)施上使用的壓力容器，國家質(zhì)檢總局不再強制監(jiān)管。設(shè)備在投產(chǎn)后，其使用管理和定期檢驗由國家安監(jiān)總局、船級社、第三方公司等負責。

2.6 回訪

積極組織技術(shù)人員對設(shè)備投產(chǎn)后的運行狀況進行回訪，收集運行數(shù)據(jù)，以對后續(xù)項目提供指導。

總之，對于壓力容器而言，全周期的過程控制決定了設(shè)備的最終質(zhì)量。建議和措施并不限于以上諸條，但可有效提高產(chǎn)品質(zhì)量，促使產(chǎn)品性能達到預期目的。

3 結(jié)束語

壓力容器產(chǎn)品的質(zhì)量是其安全使用的基礎(chǔ)和前提，是保證壓力容器安全運行、發(fā)揮經(jīng)濟效益的先決條件。只有有效把控生產(chǎn)過程中的所有節(jié)點，保證設(shè)計文件、質(zhì)量體現(xiàn)文件的有效執(zhí)行，才能使產(chǎn)品質(zhì)量達到設(shè)計預期目的，保證人員和財產(chǎn)安全。