壓力容器產品制造監督檢驗實踐與體會

黃 懿 沈 峰

（江蘇省特種設備安全監督檢驗研究院太倉分院)

0 前言

壓力容器是石油化工、機械、輕工、食品等多種工業領域中廣泛使用的承壓容器設備。這些設備使用的工況介質比較復雜，具有易燃、易爆、有毒等特點。在溫度、壓力及腐蝕介質的綜合作用下，會導致設備失效破壞，造成事故的發生[1]。1974年4月15日，羅馬尼亞波特什蒂20萬t/a乙烯裝置，因乙烯球罐材質不合格引起破裂，三臺乙烯球罐相繼炸裂，造成死亡一人、受傷四五十人、損失達1000萬美元的重大事故。國內某廠浴室用的一臺換熱器發生爆炸，強大氣浪將浴室后墻沖垮，房屋倒坍134 m2，房頂板全部坍塌，所有洗澡人員全部被壓。經查該換熱器系自行制造，工藝質量特別是焊縫質量低劣，1978年10月發現焊縫大量漏水，但未妥善處理，敷焊了事，結果導致災難性事故的發生。因此，為確保壓力容器的制造質量，保障設備安全運行，在制造過程中必須加強質量控制與監督檢驗。

1 壓力容器制造監督檢驗中存在的問題

《特種設備安全監察條例》規定[2]，在中華人民共和國境內制造、使用的壓力容器，國家實行制造資格許可制度和產品安全性能強制監督檢驗制度。做好壓力容器制造質量的監督檢驗工作能夠有效提高壓力容器產品質量和安全性能，是保證壓力容器安全運行的基本條件。然而，我們還應該注意到，由于受管理模式、人才和設備資源等因素的制約，壓力容器制造監督檢驗工作目前還存在著一些不足。筆者根據在壓力容器產品制造監督檢驗中的實踐與體會提出幾個在壓力容器產品制造監督檢驗工作中易被忽視的問題，以期引起有關方面注意。

1.1 設計方面

制造單位不認真審圖，沒有審圖記錄，使設計圖樣有時不符合規范標準規定。主要問題是：2012年3月開始施行與TSG R0004—2009《固定式壓力容器安全技術監察規程》[3]配套的壓力容器技術標準GB 150—2011《壓力容器》[4]，但是設計單位在設計總圖上確定的設計、制造和檢驗方面要求還是沿用了GB 150—1998《鋼制壓力容器》[5]與TSG R0004—2009（第1版）的規定。異種材料的焊接結構既能夠發揮組成材料的性能優勢，也能夠節省貴金屬材料，因而具有較大的成本優勢。碳鋼與不銹鋼的復合構件既能夠發揮不銹鋼的耐腐蝕、耐氧化等優良性能，也能夠利用碳鋼的力學性能并降低構件成本。但是，由于材料之間的性能差異，尤其是熱物理性能的差異，導致焊接殘余應力的問題更為突出[6]。例如換熱壓力容器冷卻器其材質為304不銹鋼的換熱管與材質為20號鋼的管板焊接為異種鋼焊接，根據GB 150—1998與TSG R0004—2009（第1版），未規定異種鋼焊接接頭需進行磁粉或滲透檢測，而根據GB 150—2011與TSG R0004—2009（第2版），異種鋼焊接接頭需按圖樣規定的方法對其表面進行磁粉或滲透檢測。

1.2 制造和檢驗工藝

（1）制造和檢驗工藝缺乏內容要求，制造、檢驗工藝的編制和審核無人簽字，偏離工藝后沒有審批。例如，在焊接返修工藝卡焊接參數、工藝完全填寫好并審核通過前，焊工就已完成了返修施焊。

（2）設計圖紙與焊接作業指導書還未下發車間，焊工就已先行施焊。

（3）《受壓元件工藝過程及質量檢驗流轉卡》填寫滯后或有代填情況發生。

（4）壓力容器設計變更與材料代用未先經設計者同意就已施行，僅在壓力容器制造竣工后補辦了手續。

（5）壓力容器封頭還未采購到廠驗收入庫，封頭大小尺寸數據還未測定，筒體就已卷制焊接制作完成，最后造成封頭與筒體組裝焊接時錯邊量超標。

1.3 材料管理

（1）材料的存放管理混亂，待檢區、合格區與不合格區不分，不銹鋼與碳鋼混放。為防止鐵離子和其它雜質的污染，不銹鋼壓力容器生產場所地面應鋪設橡膠或木質墊板，防止車間地面有鐵末、鐵屑。生產中應使用專用的滾輪架、吊夾具以及工裝設備。卷板時，用帆布或其它材料將不銹鋼與卷板機壓輥隔離。打磨焊道時，要用不銹鋼鋼絲刷，不能用一般鋼絲刷。不銹鋼零部件加工完成后，也要避免與碳鋼接觸。

（2）材料標記移植不及時，有的受壓部件如法蘭、接管漏掉做標記移植。

1.4 無損檢測方面

（1）無損檢測委托書內容不全，局部檢測時抽查的部位不明確，造成漏檢和檢測比例不足。檢測報告中的布片圖不能明確反映檢測部位。

（2）RT檢測中發現片子黑度超標，影響評片質量。

（3）RT探傷機未做曝光曲線。根據JB/T 4730.2—2005《承壓設備無損檢測》[7]，對每臺在用的射線設備均應做出經常檢測材料的曝光曲線，以便依據曝光曲線確定曝光參數。射線探傷是無損檢測主要的常規檢驗方法之一，在壓力容器焊接接頭質量檢驗中占有重要地位。而對于射線檢驗中應用最多的X射線檢驗來說，曝光曲線的應用對于檢驗人員正確選擇曝光參數、有效控制透照底片質量有著重要的理論和實踐意義。當前，在壓力容器焊接接頭質量檢驗中，如果沒有制作曝光曲線，檢驗人員實際透照選擇曝光參數時，一般需對受檢部件進行二至三次試拍片以后，才能找出較為合適的曝光數據，這種方法既浪費材料又降低工效，還會延誤探傷時機。有了曝光曲線以后，對于不同厚度工件的探傷，探傷人員可以方便地從曲線中查得所需參數，然后根據實際情況稍加修正，就可直接應用于現場操作，方便而又快捷，由此可見制作曝光曲線的重要性。

1.5 生產設備方面

電壓表、電流表、壓力表不經校驗或者超過有效期仍在使用。

1.6 焊工問題

（1）未取得焊工資格證的焊工焊接壓力容器受壓零部件。

（2）施焊完成后，未按照TSG R0004—2009要求由焊工本人親自做施焊記錄。

（3）天氣炎熱時，焊工邊施焊邊吹電扇降溫，不符合GB 150—2011對施焊環境的要求，導致焊接接頭中氣孔缺陷增多。

（4）焊材使用過程中，保溫筒的作用形同虛設。在保溫筒的使用過程中，保溫筒蓋長時間打開，或者未接通電源，未發揮其保溫作用，從而影響了焊縫的焊接質量。

1.7 水壓試驗方面

（1）水壓試驗工藝和相關程序缺乏具體要求，對壓力試驗介質、安全防護沒有作出規定。當不銹鋼壓力容器以水為介質進行液壓試驗時，沒有作出水中氯離子含量的分析化驗報告。

（2）水壓工裝、盲板未做唯一性標識，未區分規格、壓力等級，未做登記臺賬。

（3）壓力試驗時，壓力表的使用比較隨意，未按照TSG R0004—2009的要求使用。通常，壓力表盤刻度極限值應當為工作壓力的1.5～3.0倍，這一點必須嚴格遵守。

（4）壓力容器液壓試驗完畢后，未按照TSG R0004—2009要求用壓縮空氣將其內部吹干。

1.8 企業質量管理方面

未按照企業的 《壓力容器質量保證手冊》要求做內審和管理評審，對合格供方的評價不及時、不全面或不完整。

1.9 質量超標問題

一般認為錯邊缺陷是不可修復的，所以ASME（American Society of Mechanical Engineers， 美國機械工程師協會)標準[8-9]與GB 150—2011都對錯邊量有著比較嚴格的控制。但是由于制造的原因，極個別情況下會出現A、B類焊縫錯邊量超標的情況，如果按照GB 150—2011監督檢驗，該壓力容器應該判廢。文獻 [10-13] 認為，對這一問題可利用應力分析方法來進行安全評價。TSG R0004—2009規定，總體采用規則設計標準，局部參照分析設計標準進行壓力容器受壓元件設計的單位，可以不取得應力分析設計許可項目資格。筆者認為，當出現焊縫錯邊量超標情況時，設計單位應參照JB/T 4732—1995《鋼制壓力容器——分析設計標準》[14]進行應力校核并出具應力分析校核報告，如果報告確認合格，可認為該壓力容器產品制造合格。

2 結語

本文通過壓力容器產品制造監督檢驗中的實踐與體會，提出了以上幾個壓力容器產品制造監督檢驗工作中易被忽視的問題，以期制造單位和檢驗單位引起重視，從而提高壓力容器產品質量和安全性能。

[1] 侯佐崗，程有凱，陳剛，等.一般壓力容器事故及其分析 [J] .大連大學學報，2005，26（4）：5-9.

[2] 中華人民共和國國務院令第549號.特種設備安全監察條例 [S] .北京：中國法制出版社，2009.

[3] 中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局.TSG R0004-2009.固定式壓力容器安全技術監察規程 [S] .北京：新華出版社，2009.

[4] 中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局，中國國家標準化管理委員會.GB 150—2011.壓力容器 [S] .北京：中國標準出版社，2011.

[5] 國家技術監督局.GB 150—1998.鋼制壓力容器 [S] .北京：中國標準出版社，1998．

[6] 趙東升，劉玉君，孫敏科，等.碳鋼與304不銹鋼焊接殘余應力 [J] .焊接學報，2012，33 (1):93-95.

[7] 國家發展和改革委員會.JB/T 4730.2—2005.承壓設備無損檢測 [S] .北京：新華出版社，2005.

[8] ASME Boiler and Pressure Vessel Code， SectionⅧ ，Unfired Pressure Vessel，Division 1[S] .2010.

[9] ASME Boiler and Pressure Vessel Code， SectionⅧ ，Ruler for Construction of Pressure Vessel， Division 2，Alternativi Ruler[S] .2010.

[10] 黃振海.關于檢規中錯邊量安全定級的討論 [J] .石油化工設備，2007，36（1）：55-56.

[11] 尹俠，賀小華.活性炭過濾器的應力強度評定及其焊縫錯邊量的討論 [J] .化工設備設計，1999，36（5）：12-15.

[12] 梁政.圓柱形容器環縫錯邊的安全性評價 [J] .中國安全科學學報，2006，16（5）：106-110.

[13] 沈峰，黃懿，陸建國.基于ANSYS的壓力容器的應力分析與壁厚優化設計 [J] .化工裝備技術，2012，33（4）： 22-24.

[14] 全國壓力容器標準化技術委員會．JB/T 4732-1995.鋼制壓力容器——分析設計標準[S] ．北京：中國標準出版社，1995.