壓力容器制造監理的特點

田 維，李 強，孟 春，胡 維，肖 理，金 莉

(1．中國重型機械研究院有限公司，陜西 西安 710032;2．中國西電集團公司，陜西 西安 710075)

0 前言

壓力容器因運行條件苛刻，經常處在高溫、高壓、低溫、真空等條件下，使用過程中對現場人員的生命及財產安全有很大的影響。除了操作人員的操作對此產生影響外，壓力容器自身的質量安全對此起著很大作用。通過對壓力容器的制造過程進行監理能在很大程度上控制、提高產品的質量。

1 壓力容器制造監理特點

壓力容器屬于特種設備，制造要遵守《特種設備安全監察條例》、《壓力容器安全技術監察規程》和《鋼制壓力容器》標準，制造單位需獲得特種設備生產許可證。壓力容器的制造過程受國家質量監督檢驗檢疫部門監管。

設備監理屬于獨立的社會中介服務，在監理過程中能夠獨立、公正、科學、規范地為業主和承包商提供咨詢、管理服務。在進行監理活動中，監理單位與業主有合同關系，與承包商存在監理與被監理的關系，承包商與業主有合同關系同時必須接受監理單位的監督。

容器制造過程中參與方較多，而且各方都有自己的特性、方法和目標，因此在制造過程中經常會發生很多沖突，監理過程中，監理人員要進行大量的協調工作。而且，壓力容器具有特殊的專業性，壓力容器的監理工作是一個專業性很強的工作。

2 壓力容器監理要點

設備采購合同通常采用總價合同，所以監理人員在監理過程中主要進行質量監理、進度監理和安全監督。質量監理與制造單位的檢驗可同步進行，進度監理應以合同規定時間和已批準的生產計劃進行。

壓力容器制造監理控制要點主要為審查制造單位生產許可證、質量體系文件、關鍵特殊崗位人員資質、儀器儀表的檢定計量情況、焊接工藝文件、檢驗大綱，現場見證原材料入廠驗收與復檢、焊接過程的執行情況、無損檢測、外觀與幾何尺寸的檢測、熱處理過程、試板的焊接和性能檢測、耐壓試驗、涂裝，審核外購件合格證，設備出廠資料等。

質量監理過程中，監理檢驗項目主要分為停止待檢點 (H)、現場見證點 (W)、文件/記錄見證點 (R)。

3 壓力容器的監理

以某單位的P6.93 MPa DN800 mm×11898 mm匯氣管為例，容器類別為II類，設計溫度為80℃，設計壓力6.93 MPa，主體材料為Q345R，δ=24，交貨狀態為正火，盛裝介質為原料氣，使用在西北某地，外部環境最低溫度－20℃，要求對受壓元件原材料進行100%超聲波探傷復檢，II級合格，且進行－20℃的低溫沖擊試驗，三個沖擊試驗的沖擊功平均值≥27 J且最小沖擊功≥20 J。監理過程中，通常采用的如下監理步驟。

3.1 監理準備工作及監理交底

監理公司在接到壓力容器設備的監理合同后會任命總監理工程師并成立設備監理項目組，編制設備監理細則并派駐現場監理師到制造現場。現場監理工程師到現場后和制造單位相關負責人依照設備監理大綱、細則進行監理交底并確認監理要點，對制造單位需要配合監理工程師的工作內容、檢驗方式和注意事項進行溝通，即第一次現場會議。

3.2 制造單位資質、人員、設備及設計文件審查

設備監理師需要審查制造單位特種設備制造許可證、質量手冊及質量體系文件，檢查其是否具有生產資質、運行是否正常，并對制造廠的關鍵特殊崗位人員如:焊工、無損檢測人員、檢驗人員等的資格進行審查，檢查是否持證上崗，資格證書是否在有效期內，而且對檢驗儀器儀表的檢定情況進行檢查。對這些文件檢查點，現場監理過程中必須進行現場抽檢。

監理師需要審查圖紙是否有設計許可證印章，設計文件是否齊全，有無審批手續，容器的壓力等級是否與制造單位制造許可證上的制造范圍相符。

在圖紙審查過程中如果出現制造單位的制造范圍不能涵蓋設備就必須及時上報業主，停止制造單位的準備工作，除業主書面同意外，不得同意制造單位將壓力容器的生產進行整體外包。

3.3 原材料質量監理

原材料的質量在很大程度上會影響到設備的整體質量及壽命，對原材料的確認要嚴格依照法律法規、標準和圖紙技術要求進行檢查。

壓力容器的受壓元件如封頭、筒體、法蘭、M36以上的緊固件、公稱直徑大于等于250 mm的接管和管法蘭等材料到達現場后，監理師應該及時根據相關標準進行確認，主要檢查內容有:材料的外觀質量、力學性能、化學性能、標志標識、材質證明書等是否符合相應材料的國家標準或者行業標準及圖紙技術要求。

針對匯氣管，在進行材料確認時監理師首先會檢查鋼板制造單位是否取得特種設備制造許可證，鋼板是否有標志標識，這些標志標識包括鋼板材質、規格、制造單位許可標志和許可證編號、爐批號等，材質證明書內容齊全、清楚，蓋有鋼廠質量檢驗章，標志標識與鋼板上的一致，交貨狀態與圖紙要求相符，然后按照GB713-2008進行通用性能檢查，如化學成分、機械性能符合標準，厚度偏差在允許的范圍之內。通用性能檢查完成之后，按照圖紙的技術要求，必須進行超聲波復檢和－20℃的沖擊試驗。

如果鋼板出現下偏差以外的厚度，則鋼板不得使用或者經設計變更后使用。經常在實踐中還會出現制造單位在制造容器封頭時，會使用比設計厚度厚2 mm的鋼板，一般使用時可以以厚代薄，但是低合金鋼Q345R在厚度16 mm變為18 mm，36 mm變為38 mm時，材料的抗拉強度、屈服強度會產生變化，如果出現這樣的狀況，也需要進行設計變更，否則不得使用。

鋼板驗收時的注意事項及處理方案如下:

(1)鋼板的交貨狀態有熱軋、正火、回火、退火、調質等幾種，圖紙會根據容器的具體使用要求，規定供貨狀態，如果供貨狀態不符，鋼板的力學性能就可能不一樣，如果要使用交貨狀態與圖紙不一致的鋼板則必須經過設計變更確認。

(2)對符合《固定式壓力容器安全技術監察過程》、《鋼制壓力容器》及圖紙的技術要求需進行超聲波檢驗的鋼板，則必須有相應的檢測報告或者證明，否則，不得進行使用。

(3)對于鍛件法蘭，必須進行鍛件生產廠、法蘭制造單位生產資質審查，按照鍛件級別和法蘭的執行標準進行相關參數檢測。實踐經驗中，可能出現鍛件沒有合格證、鍛件合格證上檢測項目與標準不符、法蘭厚度不夠，孔的尺寸超差等。

(4)鋼管在壓力容器中也有使用，經常會出現鋼管的生產、驗收的標準與圖紙要求不符，同樣是20#鋼的無縫鋼管可能有《石油裂化用無縫鋼管GB9948-2006》、 《輸送流體用無縫鋼管GB8163-2008》等，標準不一樣，鋼管的使用環境不一樣、壁厚的公差范圍、機械性能參數、所能承受的最大壓力也不一樣，標準號不一致的鋼管要使用時也必須經過設計的變更同意。實際中還可能存在壁厚不均勻、不達標，鋼管的驗收時要多點、分段進行測試，以防止制造單位采用以次充好的原材料、甚至采用不合格的原材料。

(5)緊固件也要按照圖紙要求的標準進行驗收，在實踐中會存在墊片使用不規范，螺栓、螺母性能級別不對或不匹配，或者緊固件安裝完成之后螺栓露出螺母的長短不合適。

(6)焊材檢查時，主要查看合格證是否齊全，焊材規格與焊接工藝中要求的一致，焊材的保管與存放是否規范、達標，焊材的烘焙與保溫是否按照焊材合格證上規定的溫度和時間進行，烘干記錄及焊材的領用記錄是否完整、真實。

3.4 壓力容器制造、組裝過程的監理

開始生產后，一般的工藝過程是按照筒節制造卡進行筒體下料、坡口加工、筒體的卷制、焊接、校圓、組焊、無損檢測。

下料時需要注意的是鋼板在分割前應進行標志移植，要根據封頭的尺寸計算筒體的下料尺寸，筒節的長度需要大于300 mm。

焊接過程中，要審查焊接工藝評定，現場施焊過程中，要隨時檢查操作人員是否按照焊接工藝進行操作，隨機抽檢焊接人員的操作證及焊材的烘焙、保溫及現場的使用狀況。經常出現直接使用沒有經過烘焙、保溫過的焊條、領取的焊條沒有用保溫桶保溫存放、操作工人用油污的手套抓取焊條，或者焊接電流電壓不是按照焊接工藝要求的數值，造成的后果是焊縫中存在氣孔、夾渣，未融合、焊瘤等，對焊接質量產生很大影響。

按照圖紙及容規的要求，對于需要制備試板的容器，要求在A類焊縫延長部位同時焊接與容器同標準、同牌號、相同厚度和相同熱處理狀態的試件，有熱處理要求的容器的試件與容器同爐熱處理。焊接過程要求操作工人按照規范進行生產，控制好筒節與封頭的間隙、錯邊量，不得用大錘敲打，用千斤頂頂壓等方法進行組對，盡量避免采用十字焊縫，具體的開孔位置按照標準和圖紙確定。

3.5 焊縫外觀和幾何尺寸的監理

幾何尺寸主要檢查的項目有錯邊量、棱角度、直線度、管口方位及尺寸等，按照圖紙及GB150要求的數據進行檢查。

焊縫的表面質量主要檢查焊縫是否有咬邊及其深度、長度，焊縫的余高以及母材表面質量。主要檢查焊接接頭不得有表面裂紋、未焊透、未融合、表面氣孔、弧坑、未填滿和肉眼可見的夾渣等缺陷，焊縫與母材應當圓滑過渡，角焊縫的外形應當凹形圓滑過渡，咬邊深度小于0.5mm，母材表面無機械損傷和工卡具焊疤。

焊縫返修前應進行缺陷產生原因分析，審核修改方案，按照評定的焊接工藝進行修改，修改的情況計入質量證明文件中，返修的部位按照原圖紙要求進行檢測并合格。

3.6 無損檢測及熱處理監理

無損檢測必須在焊接接頭形狀、尺寸及外觀檢查合格之后進行，無損檢測人員必須有相應等級資質，射線探傷儀、超聲波探傷儀、磁粉探傷儀等應該進行檢定。無損檢測前，監理人員見證工廠進行靈敏度校驗過程，審查靈敏度校驗是否符合標準要求。無損檢測按照標準《JB/T 4730－2005》執行。

直徑大于800 mm的容器需要射線探傷檢測，有可能因為人孔或者觀察孔的尺寸較小、制造單位射線探傷機能力和體積的限制導致圓筒與封頭的最后一道環向焊縫無法進行射線探傷檢測，遇到此類問題，需要進行設計變更，得到設計許可之后，進行相應的探傷檢測。

焊接工作全部完成，焊縫及外觀等進行檢驗合格后按照圖要求紙進行熱處理。熱處理要按照熱處理工藝執行，繪制熱處理時間和溫度曲線圖。

3.7 試板的機械性能試驗

焊接試件的力學性能檢測按照圖紙和相應的標準進行，圖紙要求進行－20℃沖擊試驗的試件，必須進行試件的溫度控制，三次進行沖擊后進行數據處理，且試驗數據符合標準及圖紙的要求。

3.8 耐壓試驗

容器的耐壓試驗采用水壓試驗，容器中充滿水并將滯留在容器中的氣體排除干凈，容器的外表面保持干燥，當壓力容器器壁金屬溫度與液體溫度接近時，緩慢升壓至設計壓力，觀察無泄露之后繼續升壓至耐壓試驗壓力，保持30 min，然后將壓力降到設計壓力，保持30 min，期間檢查所有焊接接頭和連接部位，不得有滲漏、可見的變形和異常的響聲。如果出現滲漏，修補后重新試驗。水壓試驗完成后將水排盡，并用壓縮空氣將內部吹干。

耐壓試驗過程中需要注意:水壓試驗時，碳素鋼、Q345R、正火的14 Cr1MoR的鋼制壓力容器水溫不能低于5℃，其他低合金鋼容器，水溫不能低于15℃。

測試壓力為容器頂部達到的壓力。水壓試驗必須采用兩個量程相同并經過計量的壓力表，表的量程在試驗壓力的1.5～4倍。

3.9 防腐、油漆、包裝

容器耐壓試驗完成之后，按照圖紙要求進行噴砂、油漆和包裝。

3.10 審核出廠資料

壓力容器出廠資料包括:竣工圖樣 (竣工圖樣上有設計單位許可印章，并加蓋竣工圖章)、產品合格證、特種設備制造監督檢驗證書、產品質量證明文件 (主要受壓元件材質證明書、材料清單、檢驗計劃、尺寸檢查報告、焊接記錄、無損檢測報告、耐壓試驗報告、銘牌的復印件)和壓力容器設計文件。監理人員對這些資料要進行審查。

3.11 設備出廠、裝運的監理

需要檢查設備是否安全裝運，零部件及配套件是否齊全。

3.12 編制設備監理總結報告，資料歸檔 ，協助總監辦理結算

在設備的制造過程中監理人員就要收集、整理設備監理過程的各種文件、記錄表格和監理資料，設備出廠之后，監理人員應該在限定時間內出具設備監理報告，對設備的制造過程及設備質量予以評價，并協助總監辦理結算工作。

4 結束語

對壓力容器制造，采用行之有效的監理方法，很大程度提高設備的質量，經過4年對國內某油田企業壓力容器的監理實踐，取得了比較良好的效果，所監理過的設備聯檢一次通過，使用過程中質量平穩，監理服務受到委托方、用戶的好評。

［1］ TSG R0004-2009．固定式壓力容器安全監察規程［S］．

［2］ GB150-1998．鋼制壓力容器 ［S］．

［3］ 中國設備監理協會．設備工程監理導論 ［M］．北京:中國人事出版社，2004．