壓力容器檢驗與危險源的控制措施研究

杜漢偉

（重慶市特種設備檢測研究院，重慶 401121）

1 壓力容器檢驗的目的與內容

在壓力容器的使用過程中，需要對壓力容器開展定期檢驗，其目的是根據相關的安全技術規范對壓力容器的安全狀況進行符合性驗證，防止壓力容器失效事故，特別是危害最嚴重的破裂爆炸事故的發生，檢驗人員可依據壓力容器的真實運行狀況制定有目的的檢驗計劃與方案，一般而言，壓力容器的定期檢驗包含資料審查，宏觀檢驗、壁厚測定、表面缺陷檢測、安全附件檢驗為主，必要時增加埋藏缺陷檢測，材料分析、密封緊固件檢驗、強度校核、耐壓試驗、泄漏試驗等項目。

定期檢驗的項目。

壓力容器的定期檢驗一般情況下應在設備徹底停機后才可以進行，基于對專業能力等要素的考慮，此項工作通常由專業的檢驗機構承擔推動。

定期檢驗時，依據宏觀檢驗部位和檢驗特性的差別，宏觀檢驗可分成內部結構檢查與外部宏觀檢驗兩大部分。外部宏觀檢驗內容如下：檢查壓力容器本體、接管部位或對接焊縫等位置有無發生裂紋、形變、泄漏、過熱等狀況。檢查壓力器外表面的受腐蝕狀況、外保溫層有沒有損壞、跑冷、脫落等問題，檢查排放（疏水、排污）裝置和泄漏信號指示孔的堵塞、腐蝕、沉積物等。

檢查壓力容器與其周邊的管路或部件等物件中間是否存有互相摩擦狀況，是否有造成不尋常的震動、聲響等；檢查壓力容器的安全附件；檢查壓力容器的支撐、支座等部件的損壞水平，確定其是否存在下移、歪斜、開裂等問題，檢驗壓力容器運行的可靠性，當壓力容器的安全狀況等級定為4級時應特別留意這一問題，查看其監控運行措施是否得當和得到落實，對提出的問題是否得到解決。內部宏觀檢驗除按以上外部宏觀檢驗的全部范圍外，還應檢驗壓力容器各關鍵結構，包含但不限于開孔處、封頭、焊接接頭、排污口、筒體與封頭的連接部位、檢驗壓力容器的幾何尺寸、表面缺陷、厚度、材料，關鍵是檢驗承壓部件的材料是否發生劣化，檢驗保溫層、堆焊層、金屬材料內襯等是不是完好無缺。

根據壓力容器具體運行狀況和安全狀況等級等要素來確定壓力容器的檢驗周期，合乎目前壓力容器維護保養的必需。按照《固定式壓力容器安全技術監察規程》相關條款，針對出廠品質合格的盛裝干燥無腐蝕惰性氣體的壓力容器，或者有可靠耐腐蝕襯里或者熱噴涂金屬涂層的壓力容器，在通過一至兩次的定期檢驗，確認腐蝕輕微或襯里完好的，檢驗人員可酌情考慮延長其定期檢驗的周期時間。

2 壓力容器檢驗全過程中重大危險源的剖析

壓力容器檢驗全過程中重大危險源的出現不但會中斷壓力容器的運轉，還有可能導致重大事故。為防止各種各樣風險情形的產生，務必對檢驗全過程中的危險源開展進一步的探討剖析，并及時對其采取清除對策。壓力容器檢驗全過程中的危險源關鍵點有以下多個方面。

2.1 壓力容器本體的質量缺陷

壓力容器本身質量缺陷是導致檢驗安全隱患的主要客觀性危險源之一。現階段交付使用的壓力容器普遍具有大型化、高參數化、使用介質多樣、運行狀況復雜等特性，其中包括數不勝數的形形色色的預制構件，擴大了壓力容器受損的總體目標范疇。隨著壓力容器使用年限的增加，一部分預制構件所受耗損很有可能已超出本身載荷限制，與此同時，還規定壓力容器的一些安全附件以及保護裝置，也能時時刻刻高效率運行，假如這其中某一環節發生了問題，壓力容器安全運行的穩定度將驟降。

2.2 壓力容器的異常操作

在壓力容器的使用過程中，由于非專業操作人員的不正常操作造成壓力容器使用過程中的潛在危險存在，如壓力和溫度的變化波動較大，這在一些需要控制壓力來源的壓力容器中最為常見，手動控制壓力來源不穩定，造成容器急劇升溫升壓，頻繁地開車或停車操作等，會導致接管或設備本體震動頻繁，接管進出部位震動和介質的沖刷等加劇，容器的抗疲勞能力水平因此受到較大影響，為壓力容器的安全運行埋下隱患。

2.3 應力腐蝕

壓力容器使用介質復雜，在一些特定的壓力容器中，因為其使用的材料、介質，當在一定的溫度，壓力、介質濃度處在某一特定范圍后就會導致應力腐蝕現象的出現，這種現象在很多大型化工設備中出現，如液化石油氣儲罐、輕烴儲罐、液氨儲罐，并且時有爆炸破裂事故發生，經過最后的事故調查發現，應力腐蝕是導致事故發生的重大根源之一，一些煤化工設備、石油煉化設備等，某些原料的儲存設備等都可能因為某些介質，如硫化氫、一氧化碳，堿性離子等都會造成壓力容器的應力腐蝕，還有氯離子對奧氏體不銹鋼材料的應力腐蝕等。

2.4 咬邊與裂紋

在檢驗工作中經常發現一些壓力容器存在較為嚴重的咬邊或者裂紋，咬邊這一問題的存在是在出廠時遺留的缺陷，在某些焊縫咬邊位置，焊縫余高過高部位，焊接收弧部位，應力集中部位，制造過程中強力組裝部位如筒體與封頭的丁字頭部位，工卡具的焊跡部位時常會發現裂紋，有些是表面的，有些是具有一定深度的，這些裂紋的存在對于處在低溫、交變應力工況的壓力容器是相當危險的，其發生斷裂的概率要大得多。

2.5 壓力容器超壓運行

壓力容器在運行過程中，因為某些化學反應會產生大量氣體，當安全閥等排放裝置失效或被堵塞，或不能及時順利排出，就會致使容器當中的壓力快速增長。另外，儲存液化氣體的容器當遇到過量充裝或高溫時，也會導致容器中的壓力急劇升高，長期處于超壓運行的壓力容器，其容器材料承壓極限強度會遭到破壞，嚴重時就會導致壓力容器的破裂。

3 壓力容器檢驗中危險源的控制方法

在全方位發掘、探查出壓力容器制造，使用、檢驗全過程中的危險源后，應立即對癥采取有效的防控措施，防止危險源的惡變與蔓延，提升檢驗檢測工作中的實際效果和品質，提高壓力容器工作中的安全系數和可靠性。

3.1 壓力容器本體質量缺陷的控制

嚴格落實壓力容器制造企業主體責任，壓力容器的制造單位應按照相關設計制造規范，從設計、原材料的采購驗收、制造、工藝等進行全過程的控制，讓壓力容器質量保證體系在制造單位得到良好運轉并得以實施是一大關鍵點。

3.2 壓力容器異常操作的控制

嚴格落實壓力容器操作規程，若能用有效的自動化控制就要防止人為的錯誤操作造成容器抗疲勞水平大幅下降出現破裂。

3.3 腐蝕斷裂的控制

腐蝕會減少金屬材料有效截面積，并容易在材料表面形成有應力集中的缺口，在腐蝕介質以及應力的共同作用下使得缺口進一步向材料內部延伸擴展，加速腐蝕速度，壓力容器的腐蝕破裂絕大多數都是應力腐蝕破裂，腐蝕破裂是指在腐蝕性介質的作用下，壓力容器組織結構出現由厚變薄的一個變化。由此會對容器材料造成力學性能的危害。控制腐蝕斷裂的方法有以下幾個方面：（1）合理設計以及合理地制造工藝，從而避免高應力區域的出現，消除焊接殘余應力。（2）選擇合適的與介質相容的抗腐蝕材料。（3）采取必要的防腐蝕措施，如化學防腐等，使腐蝕介質與承壓部件隔離，或者降低腐蝕介質的含量。（4）在壓力容器的使用過程中，做好定期檢驗及日常維護保養。

3.4 韌性斷裂的控制

韌性斷裂是壓力容器在載荷作用下，產生的應力達到所用材料的強度極限臨界點，即由于一次應力過高而引起的斷裂，導致一次應力過高的原因有兩個方面，一是承壓部件厚度過薄，二是內壓過高。控制韌性斷裂的方法有以下2個方面：（1）嚴格設計制造用材，防止以薄代厚，以低強度級別材料代替高強度級別材料。（2）防止使用過程中的腐蝕減薄未被發現，因此，在定期檢驗時對典型部位的宏觀檢驗以及測厚必不可少，及時發現因腐蝕、沖刷，機械磨損等原因造成的減薄。

3.5 脆性斷裂的控制

脆性斷裂是變形量很小，且在容器殼體中的應力值遠低于材料的強度極限時發生的斷裂，這種斷裂是在較低應力狀態下發生，因此又稱為低應力脆斷，壓力容器上存在裂紋也是發生脆性斷裂的主要誘因之一。控制脆性斷裂的方法有以下幾個方面：（1）設計制造時合理選材，合理的焊接工藝以及熱處理防止材料脆化。（2）控制使用環境溫度或使用介質溫度，防止材料在低溫下發生材料脆化。（3）控制好原始制造缺陷，如咬邊、表面裂紋和焊縫余高過高等。

3.6 疲勞斷裂的控制

使用中的壓力容器，在循環或交變載荷作用下，經歷一定的循環次數后產生裂紋和突然發生斷裂的過程，稱為疲勞斷裂。疲勞有裂紋的萌生、擴展和最后斷裂3個階段，裂紋萌生于局部應力較高的部位，破裂發生在壓力容器工作時。

控制疲勞斷裂的方法有以下幾個方面：（1）合理的結構設計，防止應力集中，大開孔未得到補強，不焊透的焊接結構等。（2）防止不正常的操作，壓力、溫度的急劇或大范圍波動等。（3）嚴格控制容器的制造質量，如錯邊、棱角度超差、余高過高且不圓滑過渡，嚴重的焊接缺陷等。

3.7 加強壓力容器危險源的控制和信息反饋

為了預防壓力容器存在危險源進一步擴散和發展，一方面，在壓力容器檢驗全過程中，對各類檢驗數據都應被翔實的記錄并將意見反饋給相關質量管理和安全管理部門，可以推動危險源信息反饋系統的逐步完善，為按時、定時的管控檢測的推行帶來了資源優勢，為危險源的提早預防奠定基礎，進而減少安全生產事故發生的風險性，保護人民的生命安全，防止經濟損失。另一方面，針對已經有的危險源專業技術人員應開展詳盡的勘測，并將所得的信息內容即時意見反饋給上級領導管理層，便于盡快科學研究關于危險源的應對措施，能夠更好地部署安排，那樣有益于危險源的徹底消除。

3.8 嚴格控制壓力容器選材及其制造工藝

壓力容器的設計選材的合理程度會直接影響壓力容器的正常運行效率和工作使用壽命長短，在壓力容器的制造中，應嚴格按質量管理體系及相關制作工藝要求最大程度地用最好的技術和工藝制做出無限接近滿足生產需求的壓力容器。

在壓力容器的組對過程中，防止過大的錯邊，焊接過后過大的棱角度、不圓度等，另外，也要注意壓力容器制作過程中所用的焊接工藝和方法，控制壓力容器的焊接質量，減少咬邊尺寸、深度，防止過高的焊縫余高，焊接過程中采用合理的焊接工藝，也能延長壓力容器的使用壽命。

4 結語

壓力容器作為我國工業生產過程中的重要設備，有著舉足輕重的地位和作用，它可以更好地促進國民經濟的發展，想讓生產工作順利開展，壓力容器運轉就要有很強的可靠性，所以要對壓力容器做定期檢驗，這是一項非常必要的工作，也是不可缺少的環節。為此要建立完善的監管機制，采用科學合理的監管措施，運用有效的檢驗方式方法，加大壓力容器危險源的識別力度，消除檢驗過程中各式各樣的問題，確保壓力容器最大程度上安全、高效地運行。