從壓力容器事故處理談設備設計制造本質安全

李趙 金立璽 付紅栓

摘要：壓力容器是一種具有爆炸危險的特種設備。本文主要分析了壓力容器設計制造過程中存在的一些問題，并且介紹了無損檢測技術在壓力容器設計制造中的應用。

關鍵詞：壓力容器;無損檢測;技術缺陷;

引言：

壓力容器的特殊性在一定情況下可能會增加壓力容器的危險性。壓力容器的平均性能是復雜的，由于壓力容器的材料缺陷，在這些因素的綜合作用下，設計和制造誤差可能導致這些缺陷的擴展，最終導致壓力容器的失效，從事故管理過程來看，有許多事故是由設計和制造錯誤引起的。

一、壓力容器設計缺陷

1.用戶提供的設計條件不完整

用戶沒有完全提供設計所需的運行參數、場地自然條件，包括環境溫度、等必要條件，經驗表明，相關工作人員不了解相關參數，在一定情況下不利于設備設計制造本質安全，設計人員可參考其他類似設備的設計。

2.不了解壓力容器標準和規范

壓力容器生產過程中的企業設計部門的設計人員，對壓力容器的標準、規范不完全熟悉，缺乏實踐經驗。特別是在設計壓力容器時，材料選擇不當、防腐措施不當等，有可能會影響設備設計制造本質安全。

3.結構設計不合理

目前，我國壓力容器設計中存在的一定的問題，設計人員對技術標準掌握不全面，在某制造廠試壓過程中，一些零件存在焊接效應。

4.腐蝕防護方面問題

在壓力容器的設計中，應綜合考慮容器的腐蝕特性，以及介質在容器中的流動性。一些中小型壓力容器生產企業 如果不仔細考慮，在壓力容器的設計中，根據介質對材料的腐蝕程度和使用壽命來確定，在一定情況下可能會使得局部腐蝕的更難處理。壓力容器的設計工作不僅僅是設計標準的簡單組合，相關設計師必須充分了解設計規范和設計手冊。有些設計師對設計標準沒有正確的處理，這些問題就會留下隱患。

二、制造錯誤

1.選材錯誤

在壓力容器制造方面，某些制造企業存在一些以次充好的現象，雖然生產過程涉及材料替代，有利于壓力容器的制造，但不利于設備維修。另外，以薄代厚將改變焊接要求、無損檢測要求、熱處理等后續設計工藝，同時設備的密封性也會增加容器的重量，這可能會增加集裝箱支架的負荷。

2.焊接質量缺陷

由于制造過程控制不嚴，相關工作人員在局部無損檢測不嚴格，沒有按照設計進行操作。試驗站的液化氣儲罐經檢測發現，連接管道的污水管與連接處存在表面裂紋，進一步的超聲波檢測表明裂紋中存在缺陷，在與焊接人員溝通后，焊接人員認為只要表面裂紋消除，就不需要對該零件進行超聲波檢測，這在一定程度上不利于設備設計制造本質安全發展。

3.熱處理問題

壓力容器的熱處理方案是否正確，執行是否到位，在一定程度上影響壓力容器的安全運行。目前來看，相關管理人員需要加強熱處理質量的監視和檢查。充分檢查熱處理設備和儀器、操作人員的操作要求，在一定程度上進一步加強設備設計制造本質安全發展。此外，熱處理工藝是否能嚴格執行，對熱處理效果有重大影響。焊接后的熱處理受現場環境條件限制，如果監測管理不嚴格，熱處理效果很難達到設計的要求。

三、無損檢測技術在壓力容器中的應用

1.射線檢測

射線檢測是現階段壓力容器常用的無損檢測技術，射線檢測可以完成回流的檢測，并具有很強的反應性能來檢查壓力容器焊接中的孔隙或熔渣閉合等體積效應。一般情況下，射線可用于檢測薄壁焊接，進一步加強設備設計制造本質安全發展。

2.超聲波檢測

超聲波檢測也是現階段常用的無損檢測技術。超聲檢測的工作原理是基于相關材料能以固定頻率發射超聲波。當超聲波與不同材料的物體接觸時，這意味著返回的波長是不同的。根據接收和分析返回波長，可以判斷壓力容器是否存在誤差。超聲檢測具有成本低、檢測速度快、檢測面積大等優點，同時也存在固有缺陷。一般情況下，只能檢測出半波長以上的缺陷，而且超聲檢測的使用也有一定的困難，需要操作人員的技術水平很高。因為超聲波檢測技術只有在垂直狀態下，從壓力容器內部發出超聲波回波時，才能接收到回波。然而，如果操作人員在壓力容器內操作不當，則無法檢測到超聲波回波。

目前，數字化超聲檢測技術已逐步發展，記錄超聲檢測和射線檢測在壓力容器檢測中已達到同等地位。超聲技術的成熟運用，在壓力容器制造試驗中已經取得了與射線檢測相同的地位，但它比X射線檢測更安全、更舒適、更經濟，大大縮短了大型壓力容器的檢驗時間。

3.磁粉探傷

這種試驗方法主要利用壓力容器磁化后所攜帶的固體磁性。如果壓力容器內有缺陷或孔洞，缺陷仍具有很大的磁性，由于它們不受磁粉磁化的影響，噴涂磁粉后，磁性較強的缺陷會形成較大的磁場，顯示出磁粉團聚的內部缺陷。這種現象也稱為缺陷漏磁現象。

缺陷漏磁強度受缺陷本身大小、類型和分布的影響。一般來說，壓力容器本身由于材料特殊，容易磁化。磁粉檢測的優點是，磁粉在使用后可以回收利用，大大降低檢測過程的成本，而磁粉檢測只能檢測壓力容器的表面缺陷或封閉表面缺陷。

4.滲透探傷檢測

在測試中，利用毛細現象方法來確定材料表面是否存在缺陷，滲透檢測方法有熒光法和染色法兩種，其中熒光法應用最為廣泛。熒光法是將熒光筆涂在被測材料表面，根據毛細現象，涂層表面會慢慢穿透材料的缺陷，然后將樣品表面的熒光筆擦干凈，相關工作人員通過觀察熒光管的形狀、深度和大小，觀察評估壓力容器內部缺陷。滲透檢測也有其自身的優點和缺點，其中滲透試驗非常簡單，不需要復雜的設備來輔助這一過程的處理。熒光滲透的價格相對較低，整個過程的效果非常明顯。可以說，滲透檢測是處理現有技術最敏感的方法，滲透檢測廣泛應用于黑色和有色金屬的鍛造。

總結：

本文介紹了幾種常用的壓力容器無損檢測方法。這些方法的主要目的是在不損壞壓力容器金屬材料的情況下，檢測容器表面的內部焊接缺陷。然而，隨著技術的發展，非破壞性試驗的目的不僅僅是檢測容器的內部和外部缺陷，還可以測量壓力容器部件的成分，將壓力容器事故的可能性將大大降低。

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上海市特種設備監督檢驗技術研究院 上海 200062