壓力容器檢驗(yàn)與危險(xiǎn)源的控制措施研究

杜漢偉

（重慶市特種設(shè)備檢測研究院，重慶 401121）

1 壓力容器檢驗(yàn)的目的與內(nèi)容

在壓力容器的使用過程中，需要對(duì)壓力容器開展定期檢驗(yàn)，其目的是根據(jù)相關(guān)的安全技術(shù)規(guī)范對(duì)壓力容器的安全狀況進(jìn)行符合性驗(yàn)證，防止壓力容器失效事故，特別是危害最嚴(yán)重的破裂爆炸事故的發(fā)生，檢驗(yàn)人員可依據(jù)壓力容器的真實(shí)運(yùn)行狀況制定有目的的檢驗(yàn)計(jì)劃與方案，一般而言，壓力容器的定期檢驗(yàn)包含資料審查，宏觀檢驗(yàn)、壁厚測定、表面缺陷檢測、安全附件檢驗(yàn)為主，必要時(shí)增加埋藏缺陷檢測，材料分析、密封緊固件檢驗(yàn)、強(qiáng)度校核、耐壓試驗(yàn)、泄漏試驗(yàn)等項(xiàng)目。

定期檢驗(yàn)的項(xiàng)目。

壓力容器的定期檢驗(yàn)一般情況下應(yīng)在設(shè)備徹底停機(jī)后才可以進(jìn)行，基于對(duì)專業(yè)能力等要素的考慮，此項(xiàng)工作通常由專業(yè)的檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)承擔(dān)推動(dòng)。

定期檢驗(yàn)時(shí)，依據(jù)宏觀檢驗(yàn)部位和檢驗(yàn)特性的差別，宏觀檢驗(yàn)可分成內(nèi)部結(jié)構(gòu)檢查與外部宏觀檢驗(yàn)兩大部分。外部宏觀檢驗(yàn)內(nèi)容如下：檢查壓力容器本體、接管部位或?qū)雍缚p等位置有無發(fā)生裂紋、形變、泄漏、過熱等狀況。檢查壓力器外表面的受腐蝕狀況、外保溫層有沒有損壞、跑冷、脫落等問題，檢查排放（疏水、排污）裝置和泄漏信號(hào)指示孔的堵塞、腐蝕、沉積物等。

檢查壓力容器與其周邊的管路或部件等物件中間是否存有互相摩擦狀況，是否有造成不尋常的震動(dòng)、聲響等；檢查壓力容器的安全附件；檢查壓力容器的支撐、支座等部件的損壞水平，確定其是否存在下移、歪斜、開裂等問題，檢驗(yàn)壓力容器運(yùn)行的可靠性，當(dāng)壓力容器的安全狀況等級(jí)定為4級(jí)時(shí)應(yīng)特別留意這一問題，查看其監(jiān)控運(yùn)行措施是否得當(dāng)和得到落實(shí)，對(duì)提出的問題是否得到解決。內(nèi)部宏觀檢驗(yàn)除按以上外部宏觀檢驗(yàn)的全部范圍外，還應(yīng)檢驗(yàn)壓力容器各關(guān)鍵結(jié)構(gòu)，包含但不限于開孔處、封頭、焊接接頭、排污口、筒體與封頭的連接部位、檢驗(yàn)壓力容器的幾何尺寸、表面缺陷、厚度、材料，關(guān)鍵是檢驗(yàn)承壓部件的材料是否發(fā)生劣化，檢驗(yàn)保溫層、堆焊層、金屬材料內(nèi)襯等是不是完好無缺。

根據(jù)壓力容器具體運(yùn)行狀況和安全狀況等級(jí)等要素來確定壓力容器的檢驗(yàn)周期，合乎目前壓力容器維護(hù)保養(yǎng)的必需。按照《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》相關(guān)條款，針對(duì)出廠品質(zhì)合格的盛裝干燥無腐蝕惰性氣體的壓力容器，或者有可靠耐腐蝕襯里或者熱噴涂金屬涂層的壓力容器，在通過一至兩次的定期檢驗(yàn)，確認(rèn)腐蝕輕微或襯里完好的，檢驗(yàn)人員可酌情考慮延長其定期檢驗(yàn)的周期時(shí)間。

2 壓力容器檢驗(yàn)全過程中重大危險(xiǎn)源的剖析

壓力容器檢驗(yàn)全過程中重大危險(xiǎn)源的出現(xiàn)不但會(huì)中斷壓力容器的運(yùn)轉(zhuǎn)，還有可能導(dǎo)致重大事故。為防止各種各樣風(fēng)險(xiǎn)情形的產(chǎn)生，務(wù)必對(duì)檢驗(yàn)全過程中的危險(xiǎn)源開展進(jìn)一步的探討剖析，并及時(shí)對(duì)其采取清除對(duì)策。壓力容器檢驗(yàn)全過程中的危險(xiǎn)源關(guān)鍵點(diǎn)有以下多個(gè)方面。

2.1 壓力容器本體的質(zhì)量缺陷

壓力容器本身質(zhì)量缺陷是導(dǎo)致檢驗(yàn)安全隱患的主要客觀性危險(xiǎn)源之一?，F(xiàn)階段交付使用的壓力容器普遍具有大型化、高參數(shù)化、使用介質(zhì)多樣、運(yùn)行狀況復(fù)雜等特性，其中包括數(shù)不勝數(shù)的形形色色的預(yù)制構(gòu)件，擴(kuò)大了壓力容器受損的總體目標(biāo)范疇。隨著壓力容器使用年限的增加，一部分預(yù)制構(gòu)件所受耗損很有可能已超出本身載荷限制，與此同時(shí)，還規(guī)定壓力容器的一些安全附件以及保護(hù)裝置，也能時(shí)時(shí)刻刻高效率運(yùn)行，假如這其中某一環(huán)節(jié)發(fā)生了問題，壓力容器安全運(yùn)行的穩(wěn)定度將驟降。

2.2 壓力容器的異常操作

在壓力容器的使用過程中，由于非專業(yè)操作人員的不正常操作造成壓力容器使用過程中的潛在危險(xiǎn)存在，如壓力和溫度的變化波動(dòng)較大，這在一些需要控制壓力來源的壓力容器中最為常見，手動(dòng)控制壓力來源不穩(wěn)定，造成容器急劇升溫升壓，頻繁地開車或停車操作等，會(huì)導(dǎo)致接管或設(shè)備本體震動(dòng)頻繁，接管進(jìn)出部位震動(dòng)和介質(zhì)的沖刷等加劇，容器的抗疲勞能力水平因此受到較大影響，為壓力容器的安全運(yùn)行埋下隱患。

2.3 應(yīng)力腐蝕

壓力容器使用介質(zhì)復(fù)雜，在一些特定的壓力容器中，因?yàn)槠涫褂玫牟牧?、介質(zhì)，當(dāng)在一定的溫度，壓力、介質(zhì)濃度處在某一特定范圍后就會(huì)導(dǎo)致應(yīng)力腐蝕現(xiàn)象的出現(xiàn)，這種現(xiàn)象在很多大型化工設(shè)備中出現(xiàn)，如液化石油氣儲(chǔ)罐、輕烴儲(chǔ)罐、液氨儲(chǔ)罐，并且時(shí)有爆炸破裂事故發(fā)生，經(jīng)過最后的事故調(diào)查發(fā)現(xiàn)，應(yīng)力腐蝕是導(dǎo)致事故發(fā)生的重大根源之一，一些煤化工設(shè)備、石油煉化設(shè)備等，某些原料的儲(chǔ)存設(shè)備等都可能因?yàn)槟承┙橘|(zhì)，如硫化氫、一氧化碳，堿性離子等都會(huì)造成壓力容器的應(yīng)力腐蝕，還有氯離子對(duì)奧氏體不銹鋼材料的應(yīng)力腐蝕等。

2.4 咬邊與裂紋

在檢驗(yàn)工作中經(jīng)常發(fā)現(xiàn)一些壓力容器存在較為嚴(yán)重的咬邊或者裂紋，咬邊這一問題的存在是在出廠時(shí)遺留的缺陷，在某些焊縫咬邊位置，焊縫余高過高部位，焊接收弧部位，應(yīng)力集中部位，制造過程中強(qiáng)力組裝部位如筒體與封頭的丁字頭部位，工卡具的焊跡部位時(shí)常會(huì)發(fā)現(xiàn)裂紋，有些是表面的，有些是具有一定深度的，這些裂紋的存在對(duì)于處在低溫、交變應(yīng)力工況的壓力容器是相當(dāng)危險(xiǎn)的，其發(fā)生斷裂的概率要大得多。

2.5 壓力容器超壓運(yùn)行

壓力容器在運(yùn)行過程中，因?yàn)槟承┗瘜W(xué)反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生大量氣體，當(dāng)安全閥等排放裝置失效或被堵塞，或不能及時(shí)順利排出，就會(huì)致使容器當(dāng)中的壓力快速增長。另外，儲(chǔ)存液化氣體的容器當(dāng)遇到過量充裝或高溫時(shí)，也會(huì)導(dǎo)致容器中的壓力急劇升高，長期處于超壓運(yùn)行的壓力容器，其容器材料承壓極限強(qiáng)度會(huì)遭到破壞，嚴(yán)重時(shí)就會(huì)導(dǎo)致壓力容器的破裂。

3 壓力容器檢驗(yàn)中危險(xiǎn)源的控制方法

在全方位發(fā)掘、探查出壓力容器制造，使用、檢驗(yàn)全過程中的危險(xiǎn)源后，應(yīng)立即對(duì)癥采取有效的防控措施，防止危險(xiǎn)源的惡變與蔓延，提升檢驗(yàn)檢測工作中的實(shí)際效果和品質(zhì)，提高壓力容器工作中的安全系數(shù)和可靠性。

3.1 壓力容器本體質(zhì)量缺陷的控制

嚴(yán)格落實(shí)壓力容器制造企業(yè)主體責(zé)任，壓力容器的制造單位應(yīng)按照相關(guān)設(shè)計(jì)制造規(guī)范，從設(shè)計(jì)、原材料的采購驗(yàn)收、制造、工藝等進(jìn)行全過程的控制，讓壓力容器質(zhì)量保證體系在制造單位得到良好運(yùn)轉(zhuǎn)并得以實(shí)施是一大關(guān)鍵點(diǎn)。

3.2 壓力容器異常操作的控制

嚴(yán)格落實(shí)壓力容器操作規(guī)程，若能用有效的自動(dòng)化控制就要防止人為的錯(cuò)誤操作造成容器抗疲勞水平大幅下降出現(xiàn)破裂。

3.3 腐蝕斷裂的控制

腐蝕會(huì)減少金屬材料有效截面積，并容易在材料表面形成有應(yīng)力集中的缺口，在腐蝕介質(zhì)以及應(yīng)力的共同作用下使得缺口進(jìn)一步向材料內(nèi)部延伸擴(kuò)展，加速腐蝕速度，壓力容器的腐蝕破裂絕大多數(shù)都是應(yīng)力腐蝕破裂，腐蝕破裂是指在腐蝕性介質(zhì)的作用下，壓力容器組織結(jié)構(gòu)出現(xiàn)由厚變薄的一個(gè)變化。由此會(huì)對(duì)容器材料造成力學(xué)性能的危害?？刂聘g斷裂的方法有以下幾個(gè)方面：（1）合理設(shè)計(jì)以及合理地制造工藝，從而避免高應(yīng)力區(qū)域的出現(xiàn)，消除焊接殘余應(yīng)力。（2）選擇合適的與介質(zhì)相容的抗腐蝕材料。（3）采取必要的防腐蝕措施，如化學(xué)防腐等，使腐蝕介質(zhì)與承壓部件隔離，或者降低腐蝕介質(zhì)的含量。（4）在壓力容器的使用過程中，做好定期檢驗(yàn)及日常維護(hù)保養(yǎng)。

3.4 韌性斷裂的控制

韌性斷裂是壓力容器在載荷作用下，產(chǎn)生的應(yīng)力達(dá)到所用材料的強(qiáng)度極限臨界點(diǎn)，即由于一次應(yīng)力過高而引起的斷裂，導(dǎo)致一次應(yīng)力過高的原因有兩個(gè)方面，一是承壓部件厚度過薄，二是內(nèi)壓過高?？刂祈g性斷裂的方法有以下2個(gè)方面：（1）嚴(yán)格設(shè)計(jì)制造用材，防止以薄代厚，以低強(qiáng)度級(jí)別材料代替高強(qiáng)度級(jí)別材料。（2）防止使用過程中的腐蝕減薄未被發(fā)現(xiàn)，因此，在定期檢驗(yàn)時(shí)對(duì)典型部位的宏觀檢驗(yàn)以及測厚必不可少，及時(shí)發(fā)現(xiàn)因腐蝕、沖刷，機(jī)械磨損等原因造成的減薄。

3.5 脆性斷裂的控制

脆性斷裂是變形量很小，且在容器殼體中的應(yīng)力值遠(yuǎn)低于材料的強(qiáng)度極限時(shí)發(fā)生的斷裂，這種斷裂是在較低應(yīng)力狀態(tài)下發(fā)生，因此又稱為低應(yīng)力脆斷，壓力容器上存在裂紋也是發(fā)生脆性斷裂的主要誘因之一。控制脆性斷裂的方法有以下幾個(gè)方面：（1）設(shè)計(jì)制造時(shí)合理選材，合理的焊接工藝以及熱處理防止材料脆化。（2）控制使用環(huán)境溫度或使用介質(zhì)溫度，防止材料在低溫下發(fā)生材料脆化。（3）控制好原始制造缺陷，如咬邊、表面裂紋和焊縫余高過高等。

3.6 疲勞斷裂的控制

使用中的壓力容器，在循環(huán)或交變載荷作用下，經(jīng)歷一定的循環(huán)次數(shù)后產(chǎn)生裂紋和突然發(fā)生斷裂的過程，稱為疲勞斷裂。疲勞有裂紋的萌生、擴(kuò)展和最后斷裂3個(gè)階段，裂紋萌生于局部應(yīng)力較高的部位，破裂發(fā)生在壓力容器工作時(shí)。

控制疲勞斷裂的方法有以下幾個(gè)方面：（1）合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，防止應(yīng)力集中，大開孔未得到補(bǔ)強(qiáng)，不焊透的焊接結(jié)構(gòu)等。（2）防止不正常的操作，壓力、溫度的急劇或大范圍波動(dòng)等。（3）嚴(yán)格控制容器的制造質(zhì)量，如錯(cuò)邊、棱角度超差、余高過高且不圓滑過渡，嚴(yán)重的焊接缺陷等。

3.7 加強(qiáng)壓力容器危險(xiǎn)源的控制和信息反饋

為了預(yù)防壓力容器存在危險(xiǎn)源進(jìn)一步擴(kuò)散和發(fā)展，一方面，在壓力容器檢驗(yàn)全過程中，對(duì)各類檢驗(yàn)數(shù)據(jù)都應(yīng)被翔實(shí)的記錄并將意見反饋給相關(guān)質(zhì)量管理和安全管理部門，可以推動(dòng)危險(xiǎn)源信息反饋系統(tǒng)的逐步完善，為按時(shí)、定時(shí)的管控檢測的推行帶來了資源優(yōu)勢，為危險(xiǎn)源的提早預(yù)防奠定基礎(chǔ)，進(jìn)而減少安全生產(chǎn)事故發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)性，保護(hù)人民的生命安全，防止經(jīng)濟(jì)損失。另一方面，針對(duì)已經(jīng)有的危險(xiǎn)源專業(yè)技術(shù)人員應(yīng)開展詳盡的勘測，并將所得的信息內(nèi)容即時(shí)意見反饋給上級(jí)領(lǐng)導(dǎo)管理層，便于盡快科學(xué)研究關(guān)于危險(xiǎn)源的應(yīng)對(duì)措施，能夠更好地部署安排，那樣有益于危險(xiǎn)源的徹底消除。

3.8 嚴(yán)格控制壓力容器選材及其制造工藝

壓力容器的設(shè)計(jì)選材的合理程度會(huì)直接影響壓力容器的正常運(yùn)行效率和工作使用壽命長短，在壓力容器的制造中，應(yīng)嚴(yán)格按質(zhì)量管理體系及相關(guān)制作工藝要求最大程度地用最好的技術(shù)和工藝制做出無限接近滿足生產(chǎn)需求的壓力容器。

在壓力容器的組對(duì)過程中，防止過大的錯(cuò)邊，焊接過后過大的棱角度、不圓度等，另外，也要注意壓力容器制作過程中所用的焊接工藝和方法，控制壓力容器的焊接質(zhì)量，減少咬邊尺寸、深度，防止過高的焊縫余高，焊接過程中采用合理的焊接工藝，也能延長壓力容器的使用壽命。

4 結(jié)語

壓力容器作為我國工業(yè)生產(chǎn)過程中的重要設(shè)備，有著舉足輕重的地位和作用，它可以更好地促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，想讓生產(chǎn)工作順利開展，壓力容器運(yùn)轉(zhuǎn)就要有很強(qiáng)的可靠性，所以要對(duì)壓力容器做定期檢驗(yàn)，這是一項(xiàng)非常必要的工作，也是不可缺少的環(huán)節(jié)。為此要建立完善的監(jiān)管機(jī)制，采用科學(xué)合理的監(jiān)管措施，運(yùn)用有效的檢驗(yàn)方式方法，加大壓力容器危險(xiǎn)源的識(shí)別力度，消除檢驗(yàn)過程中各式各樣的問題，確保壓力容器最大程度上安全、高效地運(yùn)行。