壓力容器安全管理與定期檢驗

魏鵬飛

摘要：壓力容器屬于工業生產行業的核心設備，壓力容器設備規模相比其他設備要大，且對于溫度和壓力具有較高的要求，因此其在投入使用的過程中受外界因素的影響、自身性能的降低以及管理的不善，易存在較多的安全隱患點和發生安全事故，而其使用的安全性不僅關系到工業生產行業的整體發展水平，同時更關系到容器操作人員以及容器周邊其他工作人員的人身安全，為此需不斷加強壓力容器安全和檢測管理，才能使壓力容器安全、穩定的運行。

關鍵詞：壓力容器;安全管理;定期檢驗

一、壓力容器定期檢驗的必要性及其管理

（1）壓力容器是具有一定危險性的，可以裝運易燃易爆以及有毒氣體液體的特殊承壓設備，如果安全管理不嚴格，很容易產生安全隱患，對社會的生命和財產構成潛在威脅。對壓力容器進行定期檢驗，主要是指在壓力容器的使用期限內，每一段時間就采用有效的方法和手段對壓力容器的各個承受壓力的部件先檢查，再測試，在這兩個步驟后，如果發現此壓力容器依然有缺陷，就要及時對壓力容器進行修理，使安全威脅在壓力容器發生安全事故之前就被解決，防止壓力容器在運行中發生破裂甚至爆炸事故。

（2）壓力容器的管理范圍較大，包括壓力、容量、溫度和介質，以及操作因素等，為了減少壓力容器事故的發生，避免生命財產安全的損傷，要對壓力容器設置一個壓力、容量、溫度和介質的界限，并接受相關規程的約束。另一方面，容器的檢驗工作與其運行的工況有關，壓力、容量的大小，工作溫度的高低、介質的特性與壓力容器爆破時所釋放的能量有極大的關系。

二、壓力容器的檢驗工作

（1）檢驗前需要審查的數據資料：①設計的相關資料。②容器制造的相關資料。③有關改造和重大維修的相關資料等。④使用登記證以及上一期的定期檢驗報告。

（2）檢驗前的準備工作：①在定期檢驗前，對在檢驗中需要進行檢驗部位的附屬部件按照要求徹底清理，防止因此原因影響檢驗結果。②為了保證檢驗人員的生命安全，檢驗前要對搭建的腳手架和梯子等設備進行固定檢查。③腐蝕部位或可能產生裂紋性缺陷的部位會影響檢驗結果，要對其使用化學或物理方法進行清洗和處理，使其露出原材料。④需要進行開罐檢驗的壓力容器，要注意內部物質要排放干凈，要徹底清除內部的有害氣體和液體，并且用盲板隔離其它氣體和液體，不能用關閉閥門代替盲板隔離。

（3）檢驗的內容：①壓力容器中承受壓力的元件上的缺陷，如裂紋、鼓包、變形、內外表面材料的腐蝕部位等。②壓力容器本身不合理的結構和新產生的缺陷，如封頭主要參數、封頭與筒體的連接、開孔位置等。③支承整個大型容器的基礎部件的缺陷，比如傾斜、開裂等部位。④法蘭密封面及其緊固螺栓。

三、增強壓力容器安全管理的方法：

（1）擬定合理的檢驗方案：一個科學的計劃，是開展檢驗工作的重要保證，只有合理、科學，才能在檢驗中把握工作的重點，從檢驗中找到缺陷，從而消除隱患，保證壓力容器的安全運行。錯誤的方案會導致檢驗的誤判和漏檢的情況。（2）工作人員的專業素養：檢驗人員在工作中一定要嚴格按照既定的作業文件和檢驗方案進行工作，并且有相關證書才能有資格進行檢驗。我國的壓力容器種類繁多，這對工作人員的工作能力和專業知識經驗都是一個挑戰，唯有專業過硬，才能在檢驗過程中快速找到缺陷和解決辦法。

四、不同深度腐蝕凹坑的安全狀況等級評定

在對壓力容器進行定期檢驗時，壁厚余量為實測壁厚與名義厚度的差，再加上腐蝕余量的和，將凹坑深度與壁厚余量進行比較，可以進行以下評定：

（1）一般情況下，如果凹坑深度小于壁厚余量，就認定其處于安全狀況等級，不影響安全狀況等級評定。

（2）如果凹坑深度不在壁厚余量范圍內，即超過壁厚余量范圍時，若安全狀況等級被認定為5級，按照傳統的處理方法，應該對其進行補焊，如果補焊合格，不影響使用，可以對認定進行降級，可定為2或3級，但這種處理方法現在漸漸被淘汰，有時不但需要使用大量的人力物力，并且可能發生嚴重的焊接問題，導致后期檢驗不能合格。

五、對于凹坑的分析

凹坑半寬為B，凹坑深度為C，容器檢驗部位的壁厚為T，容器半徑為R，凹坑半長為A。

（1）應力分析：先將凹坑按照外接矩形規則分為長軸長度、短軸長度和深度不同（分為2A、2B、C）的半橢球形凹坑，然后計算無量綱參數G0，如果小于0.10，就表示該凹坑深度在允許范圍內，反之，則不在。（2）計算無量綱參數G0要滿足的條件：①凹坑表面不能粗糙，要光滑，過渡不能起伏過大，要平緩，凹坑周圍也不能有潛在或明顯的其它缺陷。②凹坑不能在幾何不連續區域附近，或者周圍存在尖銳菱角的區域。③壓力容器不承受外壓或者疲勞載荷。④使用的材料要根據壓力容器的設計規格來選擇，不能使用劣質材料。⑤凹坑深度要小于壁厚的1/3，且在12mm之內，坑底厚度最小厚度要大于3mm，凹坑半寬要大于凹坑深度的3倍。

六、實例分析

通過對某大型石化企業的壓力容器裝置進行定期檢驗，通過檢驗分析，發現該企業的一臺汽提塔的保溫層下凹坑腐蝕嚴重，有重大的安全隱患。下面是該設備的一些原始資料：

汽提塔的資料：設計壓力：2.5MPa;設計溫度：-45～90℃;設計介質：烴氣;腐蝕余量：1.5mm;主體材質：SA516 Gr.70;規格：ID6oO，ID 700X9/10x 20665;制造日期：1996年7月;投運日期：1997年8月;耐受壓力：2MPa;使用溫度：51℃;

使用介質：烴氣。經檢驗發現，該設備的使用參數比設計參數要低一些，還發現簡體保溫層下腐蝕，腐蝕面積為620mm×310mm，腐蝕凹坑深度為1～2.6mm，超過腐蝕余量1.5，最大腐蝕坑長軸為30mm，短軸23mm，凹坑深度約為2.6mm，腐蝕坑處最薄深度為4.8mm，腐蝕筒體壁厚7.6～7.9m。分析此凹坑滿足的條件：

（1）凹坑表面光滑，過渡較為平緩，凹坑半寬大于凹坑深度的3倍，經勘查，發現其周圍沒有其它表面缺陷或者埋藏缺陷。（2）此凹坑不靠近幾何不連續或者存在尖銳棱角的區域。（3）汽提塔不承受外壓或者疲勞載荷。（4）T=7.5-1.0=6.5m，R=304.5mm。（5）材料滿足壓力容器設計規定，未發現劣化。（6）凹坑深度不滿足1/3 T，并且小于12mm。以上分析表明其安全狀況等級為5級。

七、結束語

壓力容器屬于一種承壓類特種設備，其一般運用于石油、化工、鋼鐵等大型的工業生產行業，以完成工業生產所需的傳質、傳熱、分離、壓力反應等工藝需求，極大的提高工業生產的效率和質量。但是從容器本身構造上來說，其使用的安全系數并不高，當壓力容器承受的壓力超過容器最大荷載時，便可能引發容器爆炸，而壓力容器爆炸將會造成巨大的工業財產損失和人員傷亡，因此須對其進行科學的安全管理，并定期對其進行檢驗，才能有效提高壓力容器使用的安全性。

參考文獻：

[1]張生旺，宋存元，鄧興成.關于壓力容器的安全管理及檢驗措施[J].中國石油和化工標準與質量，2013（10）：18.

（作者單位：江蘇省特種設備安全監督檢驗研究院? （徐州分院））