電站壓力容器技術發展及研究現狀

摘要：文章從電站壓力容器用鋼、焊接工藝、安全附件、安全評定技術等方面，介紹了電站壓力容器技術現狀和存在的問題，同時分析了正在應用推廣的新技術發展趨勢，包括表面無損監測、超聲仿真技術、信息化管理等新技術新方法，有效提高了電站壓力容器的工作效率，加強了安全保障。

關鍵詞：電站；壓力容器；現狀；發展

中圖分類號：TH49文獻標識碼：A文章編號：1006-8937（2012）05-0093-02

電站壓力容器屬特種設備，有專門的法規進行管理，如美國、日本，都制定了自己的法規，從設計、制造、安裝方面都有規可循，同時對在役電站壓力容器實行定期檢驗，這主要是由在役電站壓力容器的工作特點決定的。

1發展現狀和常見問題

電站壓力容器常處于高溫、高壓或二者皆有狀態，如果一旦發生爆炸，后果不堪設想。在我國鍋爐壓力容器的管理有國家技術監督局，而電力系統比較特殊，全國主要均是自己管，全局來講，省局由安監處管理，各廠均設壓力容器專責人員。依據《電力工業鍋爐壓力容器監察規程》進行管理，按照《電力工業鍋爐壓力容器檢驗規程》進行檢驗。檢驗分為；制造質量檢驗、安裝質量檢驗、和在役定期檢驗。

根據《特種設備安全監察條例》、《壓力容器安全技術監察規程》及DL612-1996《電力工業鍋爐壓力容器監察規程》的要求，火力發電廠壓力容器必須進行定期檢驗。在DL647-2004《電站鍋爐壓力容器檢驗規程》中把壓力容器定期檢驗分為外部檢驗、內外部檢驗和超壓水壓試驗；而TSGR7001-2004《壓力容器定期檢驗規則》中把壓力容器檢驗分為年度檢查和定期檢驗，其中定期檢驗包括全面檢驗和耐壓試驗。

目前，制造質量檢驗和安裝質量檢驗基本是由施工單位完成，一部分制造質量檢驗由鍋檢中心完成，在役電站壓力容器的定期檢驗。在役壓力容器檢驗分為：外部檢驗、內部檢驗、超水壓試驗。外部檢驗每年至少檢查一次，主要由各電廠完成。內外部檢驗結合機組大修進行， 間隔為；安全等級為1～2級的，每2個大修間隔進行一次；安全等級為3～4 級的，結合每次大修進行一次，主要由鍋檢中心完成。超水壓試驗每3個大修間隔進行一次，且每10年至少進行一次，由各電廠完成。每次內外部檢驗完成后，都將給每臺壓力容器評定一個安全等級并有下次檢驗周期。安全等級共分為5級，1級表示鍋爐壓力容器處于最佳安全狀態，2級表示鍋爐壓力容器處于良好狀態，3級表示鍋爐壓力容器安全狀況一般，4級表示鍋爐壓力容器處于限制條件下監督運行狀態，5級表示鍋爐壓力容器停止使用或報廢。

1.1壓力容器用鋼

在火電和核電站中，壓力容器所使用的鋼材都是安全保證的基礎。以核電為例，目前，世界上運行和在建的核電站多是壓水堆，其核島中主要壓力容器（包括反應堆壓力容器、蒸發器和穩壓器）殼體所用材料基本上統一為大厚度的Mn-Mo-Ni系調質鋼(如美國ASME規范中的SA533B 1或SA533B 2級鋼，法國RCC-M標準中16MND5、18MND5等)。

2005年3月， 寶鋼股份公司5 m 厚板軋機投產，為寶鋼產品由薄板向厚板方向發展提供了硬件保證；軋制最大板寬可達到5 m，成為國內當時首臺投產的板幅最寬厚板產線；同年7月， 配套的熱處理產線投產，加速了寶鋼熱處理厚板鋼種（鍋爐、容器、電力（尤其是核電)等用厚鋼板）試制和批量生產。

①核電站容器用鋼。寶鋼已開發包括20HR、SA516Gr70、16MnHR、SA738B、SA533B（16MNDS、18MNDS）以及12CZrMolR等鋼板，分別用于國內二代加、第三代和第四代核電站容器和堆內構件的建造。

②火電工程結構用鋼。寶鋼開發和生產了電站鍋爐用碳鋼和低合金鋼、Cr-MO鋼為主要的結構耐熱鋼，工業試制成功了厚度135 mm鍋爐汽包用13 MnNIMoR鋼板。

1.2焊接工藝常見問題

電站壓力容器運行期間受高溫、高壓、高低溫疲勞載荷作用，安全性能要求極高，歷來是壓力容器制造中的重點與難點。一般說來，裂紋是造成壓力容器失效的重要因素之一，是設備失效的重要隱患。

對于不銹鋼材料與低合金高強鋼材料異種金屬焊接，主要會產生如下缺點：焊縫材料受到母材低合金鋼高強鋼的稀釋，成分和組織會有很大差異；脆性過渡層產生；C的擴散遷移；焊接應力大；焊后熱處理溫度處于不銹鋼敏化區間，易受敏化等；殘余應力。

針對以上問題，對結構、焊材、焊接過程、檢驗工藝等方面進行嚴格控制，可以有效緩解和解決所列問題。

1.3安全附件常見問題

由于安全附件的某些性能只有在運行狀態下才能判斷，因此，對安全附件的檢驗是壓力容器年度檢查的重要組成部分。火力發電廠壓力容器的安全附件主要有壓力表、安全閥、液位計及溫度表等。

①壓力表。壓力表是壓力容器最基本的壓力測量工具， 應該充分認識到它的重要性， 在壓力容器上安裝就地壓力表，并且定期進行就地壓力表與遠傳壓力測量裝置的核對。經常發現的問題有：無校驗標志，或超過有效期；無鉛封或鉛封損壞；無最高工作壓力紅線；量程或精度不能滿足要求；表盤直徑太小，不便于觀察；表盤玻璃破裂，刻度模糊不清，或太臟；進水；指針松動、扭曲、斷裂；外殼腐蝕；讀數和壓力測量裝置讀數不一致；介質為水蒸氣的壓力表引出管上沒有存水彎管；壓力表與容器之間無截止閥；安裝不合理；沒有采用國際單位MPa表。

②安全閥。安全閥常見問題有：選型錯誤；沒有進行校驗，無校驗標志，或超過有效期；校驗時整定壓力錯誤；鉛封損壞或不全；泄漏；安裝方向錯誤，沒有鉛直安裝；沒有手柄，沒有定期進行放汽試驗；無銘牌，或不清楚；排氣管沒有引到安全的地方。

③液位計。液位計常見問題有：沒有定期檢修；指示模糊不清；選型錯誤；就地液位計和遠傳的讀數不一致；玻璃板（管）有裂紋、破碎；水位指示錯誤；沒有標注高低限位紅線或標記；排水管堵死，或沒有放水閥門；排水管未接到安全的地方；安裝位置不合理，不便于觀察。

④溫度表。溫度表常見問題：沒有校驗，無校驗標志，或超過校驗期；玻璃破損，或模糊不清，或損壞；選型錯誤；量程選擇錯誤；沒有標注最高工作溫度紅線；安裝不合理，不便于觀察。

1.4電站壓力容器安全評定技術

針對電站壓力容器，使用合理的評定技術對其進行缺陷安全性評定，主要步驟如下：選擇缺陷評定標準，掌握評定的方法根據相關試驗標準測試母材及焊縫拉伸性能和斷裂韌性參數使用數值模擬的方法對含缺陷的電站壓力容器進行應力參量分析，得出缺陷所在部位的應力分布狀況編制缺陷安全評定專家系統，并對缺陷進行安全評定，得出相應的結論。開展電站含缺陷壓力容器安全評定工作，確定壓力容器能否安全使用，對電廠的安全運行具有重要意義。

2技術發展

①表面無損監測。壓力容器在制造時為保證焊接質量進行無損探傷時，均是采用射線探傷檢查為主，而且壓力容器上所有的字對接焊縫必須要做射線探傷。然而對在用壓力容器而言，無損探傷只是懷疑抽查，針對較多的部位是字對接縫。為了能使抽查體現在用壓力容器的現狀，以準確評價其安全可靠性，在復查中應以采用超聲波探傷為主較為合適。這是因為超聲波探傷對危害性很大的裂紋、未焊透等缺陷的檢出具有較高的靈敏度，而射線探傷有時對某些裂紋、未焊透會造成漏檢。

②超聲仿真技術。超聲仿真研究可提高對最基本的超聲波回波產生機理以及超聲波成像的理解且更為經濟。建立數學模型后，可以方便地改變各種參數進行研究，以設計或優化超聲檢查工藝。與實驗相比，超聲仿真技術具有如下優點可提高對最基本的超聲波回波產生機理以及超聲波成像的理解，數值模擬更為經濟。建立數學模型后，可以方便地改變各種參數進行研究，以設計或優化超聲檢查工藝。

③信息化管理。電站鍋爐壓力容器安全管理工作是一個涉及全過程、全方位的系統管理工程，其特點是管理面廣、過程漫長、相關的資料數據繁多。隨著計算機的廣泛應用，電站鍋爐壓力容器安全監督管理系統越來越多的被得到應用。電站鍋爐壓力容器安全監督管理的信息可以提升電力鍋爐壓力容器安全監督水平，具有現實的普遍適用性和長效性，以及廣闊的推廣應用前景。有助于實現全過程規范化、科學化、現代化管理。相對于傳統鍋監技術檔數據的管理，改變了不規范，難以做到連續記載和積累，以及紙載資料使用不方便、利用效率低等問題；大大提高了檔案資料的使用效率。同時網絡化的信息共享給垂直一體化監督管理帶來了極大的方便。

3結語

電站壓力容器用鋼的多樣化和國產化，對電站壓力容器的安全性提供了強大的保障。電站壓力容器在焊接工藝、安全附件、安全評定技術等方面存在若干問題和解決方法，同時介紹了正在應用推廣的新技術包括表面無損監測、超聲仿真技術、信息化管理等新手段新方法，這些新方法都有效提高了電站壓力容器的工作效率，加強了安全保障。

參考文獻：

[1] 李曉平.云南電力集團公司鍋爐壓力容器現狀[J].云南電

力技術，1999，(2):39.

[2] 張東文，李中偉，李巨峰，等.火力發電廠壓力容器年度檢查

探討[J].河北電力技術，2007，(1):23-25.

[3] 劉慧斌.核電站壓力容器用特厚鋼板的生產技術[J].世界

鋼鐵，2010，(1):42-47.

[4] 張漢謙.寶鋼鍋爐容器和電力用厚鋼板的開發和應用進展

[J].寶鋼技術，2009，(5):58-61.

[5] 逄淑來.反應堆壓力容器接管安全端焊接工藝研究[J].一

重技術，2010，(4):19-20.

[6] 陳睿.反應堆壓力容器焊縫微裂紋問題的確認[J].大型鑄

鍛件，2011，(6):39-40.

[7] 姜運建，王慶，王志永.電站含缺陷壓力容器的安全評定技

術[J].河北電力技術，2006，(1):1-2.

[8] 林彤.T字對接焊縫的超聲波探傷[J].無損探傷，1994，(6)

8-10.

[9] 呂天明，李明，陳懷東，等.超聲仿真技術在反應堆壓力容器

超聲檢查中的應用[J].無損檢測，2009，(11):855-858.

[10] 張偉志，剛鐵，王軍，超聲波檢測計算機模擬和仿真的研究

及應用現狀[J].應用聲學，2003，(3):39-44.

[11] 陳建忠，史耀武.超聲檢測過程的數值模擬[J].無損檢測，

2001，(5):198-201.

[12] 他得安，黃瑞菊，劉鎮清.數值分析法在超聲檢測中的應用

[J].無損檢測，2001，(11):485-488.

[13] 任全，冀實.電站鍋爐壓力容器安全監督管理系統設計與

開發[J].東北電力技術，2011，(5):43-45.