受火壓力容器的檢驗與安全評定

綦麗

摘? 要：壓力容器受火檢驗措施與安全評定工作的有效落實，一方面需要根據火場環境進行分析，確保準確劃分壓力容器受熱帶層次，才能確保安全評定工作能有效落實;另一方面需要構建完善的安全評定條例，判定受火壓力容器的損傷狀況，才能為后續維護工作的開展奠定基礎。本文基于受火壓力容器受損因素展開分析，在明確檢驗措施與評定原則同時，期望能夠為后續工業設備安全體系的構建提供參照。

關鍵詞：受火材料;壓力容器;檢測措施;安全評定

一、受火壓力容器受損因素分析

受火壓力容器在火災等環境中因承受周圍不均勻的加熱及冷卻施加的應力，通常壓力容器的材料形變量與損耗速率會受到極為嚴重的影響，在未做完善的保護措施情況下，壓力容器材料會承受不同程度損傷，為降低整體工業運作的經濟損耗，通常需要對受火壓力容器進行綜合評判，并確定安全等級，才能確定容器是否具備持續應用的條件。從常見的受火壓力容器狀況來看，容器可分為以下幾種損傷類型：

（1）壓力容器材料在使用環境中，因表層碳鋼等合金材料會受到淬火等作用影響，使材料始終在冷熱環境中徘徊，時間一長自然會對壓力容器的韌性與剛性造成影響。

（2）在壓力容器淬火作用期間，碳鋼與合金材料會受環境影響出現內部晶粒化的情況，使金屬材料出現膨脹，軟化、變形與韌性喪失的情況，如此便極難滿足壓力容器金相系數的要求，同時也會對壓力容器本身使用的質量帶來極為嚴重的影響，甚至可能對操作職工的生命財產安全埋下隱患。

（3）在火場環境中，壓力容器因為不均勻受熱的影響，通常整體材料熱能環境會受到蠕變反應的影響，使材料的韌性難以滿足材料形變量的系數，便會導致壓力容器出現裂縫與孔洞，甚至直接導致壓力容器的材料整體性受到影響，使壓力容器后續使用隱患不斷。

（4）在火場環境中，因為火災受熱區的狀況無法被有效掌控，通常便會導致熔點較低的材料融化，滴落在容器內表面后，便極易造成金屬腐蝕，甚至冷凝環境中，介于不同的形變參數，會使壓力容器金屬應力不均勻。

（5）在火場等高溫環境中，部分金屬的氧化速率會被迅速提高，若無法對設備進行定期檢查，則勢必會影響容器內壁厚度，為后續設備的使用埋下風險因素。

二、受火壓力容器損傷檢驗措施

1. 檢驗受火帶狀況

在受火壓力容器評定與檢驗工作開展之前，必須明確壓力容器受火帶位置，并且在火災環境中，更需要根據火場狀況，判定區域內相鄰設備的損傷狀況，從中找尋出相同處與差異處，以便為整體受火壓力容器的檢驗奠定資料基礎。由此可見，在對受火壓力容器中受熱帶劃分期間，必須確保火場勘察質量與壓力容器損傷機理有較完善的認知，并具備完善的審核校對基礎，判定受火壓力容器實際狀況，確定火災期間壓力容器的受熱溫度范圍，才能為后續安全評估工作的落實提供幫助，并賦予檢驗工作開展的意義。

在檢驗工作開展期間，能夠在火災現場環境中判定火源點，并通過大范圍的溫變跡象劃分壓力容器受火帶的層次，以便判定受火壓力容器使用的風險與材料損耗狀況，特別是常用的聚合物金屬氧化與剝落的問題，更需要被著重關注，由此判定是夠為高溫火場造成，以便更細致的把控受熱壓力容器的損傷狀況。

根據以往火場壓力容器受熱狀況可知，一個受熱壓力容器通常存在多個受熱帶，在損傷檢驗期間，必須著重對受熱最集中的部位進行分析，并將此部位的數據帶入安全評價體系內，由此判定火源對壓力容器的實際影響，并判定壓力容器可持續利用與修補的可能性。

2. 檢驗需注意事項

根據劃定的受熱帶與受熱損傷形式對每一個遭受火災的壓力容器（元件）制定相應的檢驗方案。檢驗方案應考慮收集下列數據：①筒式容器的半徑和周長變化、立式和臥式容器的外形尺寸、殼體和管段的直線度接管方位及其垂直度測量等。②壁厚測定。③母材和焊縫的硬度測定。④表面裂紋檢測（采用磁粉、滲透等方法）。⑤現場金相組織檢驗。⑥已拆除元件試樣的力學性能測定。如相鄰的同材質的管道構架或已決定更換的受火設備等。⑦設備產生的熔化涂裝破壞、保溫條件以及圍欄結構等相關的表面條件。

應對遭受火災的所有設備進行硬度測定，以評估其火災后的材料強度。為保證現場硬度測定數據的準確性，應對測量區域的金屬表面進行打磨，去除約0.5 mm的氧化皮及表面滲碳層和脫碳層。

硬度測定在評價碳鋼和低合金鋼抗拉強度方面很有幫助，對于其它材料性能如韌性和延性等的小范圍改變評價也有幫助，例如可對處于I級到IV級受熱帶區域的碳鋼壓力容器進行硬度測定，并與暴露于更高溫度V級和IV級帶的硬度測定結果進行比較。硬度測定有時可給出韌性損失的指示，但是由于硬度和韌性之間沒有直接的對應關系，有時并不可靠。由低于極限溫度下限的溫度造成的材料軟化，通常引起材料韌性的變化很小。因此，對低于該極限的溫度通常不予考慮。相反，高于下限溫度的加熱引起的相變可顯著影響材料韌性。

三、受火壓力容器安全評定分析

1.? 火災過程調查工作

在火場被撲滅后，首先要對火災引發過程進行調查，根據現場不同的燃燒狀況分析火源位置與設備恢復使用的可能性，在調查期間還需要確定壓力容器各元件承受溫度的極限數額，并收集燃料性質與冷卻速度數據，以便為后續安全評定工作提供可參考的資料。

期間，在調查火災狀況時，可從以下幾個方面開展：（1）找尋火災設備位置的平面安裝圖紙;（2）找尋火源位置及事故風向環境;（3）控制事故的水源情況與流向;（4）火災持續時間;（5）火焰反應物與壓力容器的兼容性;（6）壓力容器在事故期間的溫度與安全閥管理數據，以便為壓力容器安全評定工作開展提供全面的數據參考。

2.? 評定方法及原則

在安全評定工作開展期間，可分為三級評定。從評定流程來看，1級評定是對評定數據的篩選，以此確定壓力容器事故是否取決于受熱帶環境，由此審核設備的適用性，并對后續環境運用有大概的研究方向。2級評定工作是對受火材料元件的強度進行評估，確定火災可能導致的裂痕與變形問題，由此判定元件的形變量數據，以便為后續壓力容器元件與材料的選擇提供體系化的評定基礎。3級評定是通過容器應力環境與金相組織分析火災風險的應對措施，可通過取樣分析鞏固評定數據，并篩選出評定方法內的保守量。

四、結語

受火壓力容器檢驗與安全評定措施的有效落實，不但能夠為壓力容器的可持續利用提供更加全面的數據化參照，從而降低火場等環境中壓力容器的損耗概率，同時更能夠將材料有效利用，為工業體系的可持續發展奠定了堅實基礎，也避免了進一步經濟損害。故而，在論述受火壓力容器的檢驗與安全評定期間，必須明確壓力容器金屬材料可能遭受的損害與潛在風險，在明確應對措施并將其實踐后，才能為后續壓力容器的可持續利用提供保障。

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