從壓力容器事故處理談設(shè)備設(shè)計(jì)制造本質(zhì)安全

李趙 金立璽 付紅栓

摘要：壓力容器是一種具有爆炸危險(xiǎn)的特種設(shè)備。本文主要分析了壓力容器設(shè)計(jì)制造過程中存在的一些問題，并且介紹了無損檢測技術(shù)在壓力容器設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：壓力容器;無損檢測;技術(shù)缺陷;

引言：

壓力容器的特殊性在一定情況下可能會增加壓力容器的危險(xiǎn)性。壓力容器的平均性能是復(fù)雜的，由于壓力容器的材料缺陷，在這些因素的綜合作用下，設(shè)計(jì)和制造誤差可能導(dǎo)致這些缺陷的擴(kuò)展，最終導(dǎo)致壓力容器的失效，從事故管理過程來看，有許多事故是由設(shè)計(jì)和制造錯誤引起的。

一、壓力容器設(shè)計(jì)缺陷

1.用戶提供的設(shè)計(jì)條件不完整

用戶沒有完全提供設(shè)計(jì)所需的運(yùn)行參數(shù)、場地自然條件，包括環(huán)境溫度、等必要條件，經(jīng)驗(yàn)表明，相關(guān)工作人員不了解相關(guān)參數(shù)，在一定情況下不利于設(shè)備設(shè)計(jì)制造本質(zhì)安全，設(shè)計(jì)人員可參考其他類似設(shè)備的設(shè)計(jì)。

2.不了解壓力容器標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范

壓力容器生產(chǎn)過程中的企業(yè)設(shè)計(jì)部門的設(shè)計(jì)人員，對壓力容器的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范不完全熟悉，缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。特別是在設(shè)計(jì)壓力容器時(shí)，材料選擇不當(dāng)、防腐措施不當(dāng)?shù)?，有可能會影響設(shè)備設(shè)計(jì)制造本質(zhì)安全。

3.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理

目前，我國壓力容器設(shè)計(jì)中存在的一定的問題，設(shè)計(jì)人員對技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)掌握不全面，在某制造廠試壓過程中，一些零件存在焊接效應(yīng)。

4.腐蝕防護(hù)方面問題

在壓力容器的設(shè)計(jì)中，應(yīng)綜合考慮容器的腐蝕特性，以及介質(zhì)在容器中的流動性。一些中小型壓力容器生產(chǎn)企業(yè) 如果不仔細(xì)考慮，在壓力容器的設(shè)計(jì)中，根據(jù)介質(zhì)對材料的腐蝕程度和使用壽命來確定，在一定情況下可能會使得局部腐蝕的更難處理。壓力容器的設(shè)計(jì)工作不僅僅是設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的簡單組合，相關(guān)設(shè)計(jì)師必須充分了解設(shè)計(jì)規(guī)范和設(shè)計(jì)手冊。有些設(shè)計(jì)師對設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)沒有正確的處理，這些問題就會留下隱患。

二、制造錯誤

1.選材錯誤

在壓力容器制造方面，某些制造企業(yè)存在一些以次充好的現(xiàn)象，雖然生產(chǎn)過程涉及材料替代，有利于壓力容器的制造，但不利于設(shè)備維修。另外，以薄代厚將改變焊接要求、無損檢測要求、熱處理等后續(xù)設(shè)計(jì)工藝，同時(shí)設(shè)備的密封性也會增加容器的重量，這可能會增加集裝箱支架的負(fù)荷。

2.焊接質(zhì)量缺陷

由于制造過程控制不嚴(yán)，相關(guān)工作人員在局部無損檢測不嚴(yán)格，沒有按照設(shè)計(jì)進(jìn)行操作。試驗(yàn)站的液化氣儲罐經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)，連接管道的污水管與連接處存在表面裂紋，進(jìn)一步的超聲波檢測表明裂紋中存在缺陷，在與焊接人員溝通后，焊接人員認(rèn)為只要表面裂紋消除，就不需要對該零件進(jìn)行超聲波檢測，這在一定程度上不利于設(shè)備設(shè)計(jì)制造本質(zhì)安全發(fā)展。

3.熱處理問題

壓力容器的熱處理方案是否正確，執(zhí)行是否到位，在一定程度上影響壓力容器的安全運(yùn)行。目前來看，相關(guān)管理人員需要加強(qiáng)熱處理質(zhì)量的監(jiān)視和檢查。充分檢查熱處理設(shè)備和儀器、操作人員的操作要求，在一定程度上進(jìn)一步加強(qiáng)設(shè)備設(shè)計(jì)制造本質(zhì)安全發(fā)展。此外，熱處理工藝是否能嚴(yán)格執(zhí)行，對熱處理效果有重大影響。焊接后的熱處理受現(xiàn)場環(huán)境條件限制，如果監(jiān)測管理不嚴(yán)格，熱處理效果很難達(dá)到設(shè)計(jì)的要求。

三、無損檢測技術(shù)在壓力容器中的應(yīng)用

1.射線檢測

射線檢測是現(xiàn)階段壓力容器常用的無損檢測技術(shù)，射線檢測可以完成回流的檢測，并具有很強(qiáng)的反應(yīng)性能來檢查壓力容器焊接中的孔隙或熔渣閉合等體積效應(yīng)。一般情況下，射線可用于檢測薄壁焊接，進(jìn)一步加強(qiáng)設(shè)備設(shè)計(jì)制造本質(zhì)安全發(fā)展。

2.超聲波檢測

超聲波檢測也是現(xiàn)階段常用的無損檢測技術(shù)。超聲檢測的工作原理是基于相關(guān)材料能以固定頻率發(fā)射超聲波。當(dāng)超聲波與不同材料的物體接觸時(shí)，這意味著返回的波長是不同的。根據(jù)接收和分析返回波長，可以判斷壓力容器是否存在誤差。超聲檢測具有成本低、檢測速度快、檢測面積大等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也存在固有缺陷。一般情況下，只能檢測出半波長以上的缺陷，而且超聲檢測的使用也有一定的困難，需要操作人員的技術(shù)水平很高。因?yàn)槌暡z測技術(shù)只有在垂直狀態(tài)下，從壓力容器內(nèi)部發(fā)出超聲波回波時(shí)，才能接收到回波。然而，如果操作人員在壓力容器內(nèi)操作不當(dāng)，則無法檢測到超聲波回波。

目前，數(shù)字化超聲檢測技術(shù)已逐步發(fā)展，記錄超聲檢測和射線檢測在壓力容器檢測中已達(dá)到同等地位。超聲技術(shù)的成熟運(yùn)用，在壓力容器制造試驗(yàn)中已經(jīng)取得了與射線檢測相同的地位，但它比X射線檢測更安全、更舒適、更經(jīng)濟(jì)，大大縮短了大型壓力容器的檢驗(yàn)時(shí)間。

3.磁粉探傷

這種試驗(yàn)方法主要利用壓力容器磁化后所攜帶的固體磁性。如果壓力容器內(nèi)有缺陷或孔洞，缺陷仍具有很大的磁性，由于它們不受磁粉磁化的影響，噴涂磁粉后，磁性較強(qiáng)的缺陷會形成較大的磁場，顯示出磁粉團(tuán)聚的內(nèi)部缺陷。這種現(xiàn)象也稱為缺陷漏磁現(xiàn)象。

缺陷漏磁強(qiáng)度受缺陷本身大小、類型和分布的影響。一般來說，壓力容器本身由于材料特殊，容易磁化。磁粉檢測的優(yōu)點(diǎn)是，磁粉在使用后可以回收利用，大大降低檢測過程的成本，而磁粉檢測只能檢測壓力容器的表面缺陷或封閉表面缺陷。

4.滲透探傷檢測

在測試中，利用毛細(xì)現(xiàn)象方法來確定材料表面是否存在缺陷，滲透檢測方法有熒光法和染色法兩種，其中熒光法應(yīng)用最為廣泛。熒光法是將熒光筆涂在被測材料表面，根據(jù)毛細(xì)現(xiàn)象，涂層表面會慢慢穿透材料的缺陷，然后將樣品表面的熒光筆擦干凈，相關(guān)工作人員通過觀察熒光管的形狀、深度和大小，觀察評估壓力容器內(nèi)部缺陷。滲透檢測也有其自身的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，其中滲透試驗(yàn)非常簡單，不需要復(fù)雜的設(shè)備來輔助這一過程的處理。熒光滲透的價(jià)格相對較低，整個過程的效果非常明顯?？梢哉f，滲透檢測是處理現(xiàn)有技術(shù)最敏感的方法，滲透檢測廣泛應(yīng)用于黑色和有色金屬的鍛造。

總結(jié)：

本文介紹了幾種常用的壓力容器無損檢測方法。這些方法的主要目的是在不損壞壓力容器金屬材料的情況下，檢測容器表面的內(nèi)部焊接缺陷。然而，隨著技術(shù)的發(fā)展，非破壞性試驗(yàn)的目的不僅僅是檢測容器的內(nèi)部和外部缺陷，還可以測量壓力容器部件的成分，將壓力容器事故的可能性將大大降低。

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上海市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗(yàn)技術(shù)研究院 上海 200062