壓力容器檢驗中危險源的辨識與控制研究

摘要：由于壓力容器內通常裝有高溫、高壓氣體或液體，因此檢驗壓力容器屬于一種高危行業。為更好地保障壓力容器檢驗工作的安全性，文章分析了檢驗壓力容器時如何辨識危險源及危險源可能造成的危害，研究了危險源的控制，以期更好地指導壓力容器檢驗工作，促進壓力容器檢驗工作的安全、高效。

關鍵詞：壓力容器檢驗；危險源辨識；危險源控制；高危行業；特種承壓設備 文獻標識碼：A

中圖分類號：TH49 文章編號：1009-2374（2016）36-0077-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.36.038

壓力容器屬于一種特種承壓設備，其一旦發生泄露，可能瞬間釋放巨大能量，引發爆炸，造成嚴重危害。近年來，隨著我國各行各業使用壓力容器量的不斷增多，每年發生的壓力容器事故也越來越多，因此國家相關部門也越來越重視壓力容器的檢驗工作，借助對壓力容器的科學、安全檢驗可有效預防此類事故的發生，更好地保障人民的生命、財產安全。通過有效辨識與控制壓力容器檢驗中的危險源，更好地指導壓力容器檢驗工作，充分保障壓力容器檢驗的安全性。

1 壓力容器檢驗中危險源的辨識

1.1 壓力容器檢驗項目

對各種壓力容器的定期檢驗大致包括外部檢驗、內部檢驗以及耐壓試驗等。其中壓力容器外部檢驗可在壓力容器工作過程中實施。

具體檢驗部位有壓力容器的本體部位、接口部位、焊接接頭處等，看其是否存在裂紋、變形以及各部件外表面的腐蝕情況、安全附件是否健全等。而內部檢驗主要是在停運壓力容器后進行，重點檢查部位為：筒體與接頭連接處、開孔處、各連接焊縫、封頭、排污口等，并應重點復核那些重要部件，看它們是否發生了幾何變形，如筒體變形與否、封頭與筒體是否發生了鼓脹變形等。檢查主要受壓元件材質情況、是否發生惡化、保溫層是否完好等。耐壓試驗主要是在停機檢驗壓力容器時，進行的各種比壓力容器最高工作壓力大的各種液壓或氣壓試驗。

1.2 壓力容器檢驗危險源

1.2.1 容器壁厚不足。壓力容器長期工作，內部物質腐蝕或磨損容器壁，使容器壁變薄；誤操作如閥門關錯等，造成高壓氣體流入低許用壓力容器中，使容器嚴重超壓；容器內部分閥元件堵塞，造成容器內壓力急升；裝液化氣體的容器由于過量裝液，出現“滿液”，容器內介質升溫，顯著增大壓力；周圍高溫熱源使容器內液化氣體溫度升高，引發飽和蒸氣壓增大；發生化學反應的容器，由于原料原因或設備原因，使化學反應出現異常，造成容器超壓發生破裂。

1.2.2 出現裂紋缺陷。常見的有焊縫裂紋或其周圍出現裂紋，發生焊縫咬邊，部分鋼材存在白點等，在部分工作環境中，尤其是在低溫下使用時，材料比較脆，易發生事故。

1.2.3 設計結構的不科學、不合理、操作的不規范等。如開車或停車的過頻繁，存在大幅度的操作壓力波動、溫度變化。劇烈震動容器、接管等；存在焊接咬邊、沒焊透等焊接缺陷。

1.2.4 金屬與環境介質進行特殊組合，引發應力腐蝕。如用在碳鋼或低合金鋼容器來儲存或運輸液氨的過程中引發液氨儲罐爆炸等。仔細分析這些爆炸事故，發現應力腐蝕是引發這些事故的主要原因，同時檢查了沒有發生事故的液氨球罐，也發現這些球罐也存在不同深度的裂紋，其中液面下部的南極板裂紋最多，發生了應力腐蝕。

氧化碳引發的應力腐蝕。一般情況下，鐵吸收一氧化碳后，會有一層保護膜分布于鐵表面，但對于工業中使用的一氧化碳，通常混有二氧化碳與水蒸汽。在對壓力容器進行反復充氣時，會有交變應力作用于器壁，會局部破壞這層保護層，這樣會加劇濕性二氧化碳腐蝕

容器。

鋼制容器中硫化氫腐蝕，濕硫化氫極易應力腐蝕碳鋼與低合金鋼，濕硫化氫在遇到鐵元素的情況下，會發生置換反應，反應形成的氫原子會擴散到金屬內部并聚集，造成金屬脆化，加之氫的作用，容器易出現鼓泡或裂紋，在焊接殘余應力下發生應力腐蝕。

高溫高壓下，鋼制容器中的氫氣腐蝕。此類事故常見于合成氨、熱裂化、酒精、加氫等生產設備中，由于設計、制造或使用不當而造成破壞。研究人員在氨合成塔的破裂處，取樣分析后發現鋼的金相組織為脫碳的鐵素體，因此判定這種氫氣腐蝕屬于化學腐蝕。

2 危險源的危害

由于壓力容器內部大多裝有高溫、高壓氣體或液體，一旦壓力容器發生破裂，可能引發嚴重危害。因此為有效預防壓力容器發生破裂，有必要了解壓力容器危險源的發展與破壞機理。按照壓力容器各種破裂特點的不同，可把壓力容器的破裂大致分為韌性破裂、脆性破裂、疲勞破裂、腐蝕破裂等。其中壓力容器的韌性破裂主要是壓力容器殼體或金屬壁發生嚴重塑性變形后形成的破裂。破裂的部位大多位于筒體中部，沿壓力容器筒體軸線方向開裂的較多。有時會有分叉現象出現于裂縫端部，同時容器內介質會影響裂縫裂口長度。通常液體介質造成的裂口為窄裂口，氣體介質造成的裂口為寬裂口。對于韌性壓力的預防：在進行壓力容器制造時，選用的材料強度與厚度應達標；壓力容器的運行參數應正確，并應裝設齊全安全附件，同時確保這些附件靈敏可靠。壓力容器嚴禁出現超溫、超壓、超負荷運行狀況，嚴禁過量充裝介質。

壓力容器脆性破裂通常是指壓力容器沒有經過塑性變形就直接斷裂，發生脆性斷裂的壓力容器，斷裂器壁處厚度一般不會變薄，也不會存在明顯的開裂斷面周長增大現象，容器有缺陷部位或存在幾何形狀突變處，最易開裂。對于脆性破裂的預防：首先制作容器時選用的材料韌性應較好，并應科學、合理地設計容器結構；其次應把構件的缺陷盡量減少甚至消除；最后還應做好壓力容器的日常檢驗工作，以便第一時間發現缺陷，把缺陷危害消滅在萌芽中。

在多次對容器殼體施加應力后，有時遇到很小的應力作用時，容器也會發生破裂，這種破裂通常稱為疲勞破裂。應力的反復多次作用是這種破裂的主要原因。機械疲勞破裂、熱疲勞破裂以及腐蝕疲勞破裂為疲勞破裂的主要形式，其中機械疲勞破裂我們最為常見。預防疲勞破裂：由于反復交變載荷是造成壓力容器疲勞破裂的主要原因，因此要想更好地防止壓力容器發生疲勞破裂，在使用壓力容器時最好不要頻繁進行加壓與卸壓，同時壓力波動與溫度變化也不應過大。腐蝕破裂主要是腐蝕性介質腐蝕壓力容器器壁，使其由厚變薄或改變了其具體材料組織結構，降低了其機械性能，造成壓力容器沒有足夠承載能力，引發破壞。對于壓力容器發生的各種腐蝕破裂通常為應力腐蝕，這種破裂形式比較危險，不容易被發現，壓力容器時常突然斷裂出現損壞。預防腐蝕斷裂：制作壓力容器時，選用的材料應具有一定的抗腐蝕性；可采用保護措施，來隔離壓力容器承壓部件與腐蝕介質；壓力容器結構設計應科學、合理，應盡量避免出現高應力區；應重視壓力容器的使用管理，定期檢查壓力容器，維修壓力容器。

3 危險源的控制

為了促進提高檢驗工作的效率，需要控制危險源，從而減少和降低有可能破壞壓力容器的因素。

從實踐中總結出技術控制、人行為控制和管理控制三個方面。對固有危險源一般采取技術控制，主要技術有消除、控制、防護、隔離、監控、保留和轉移等。對工作人員一般運用人為控制來減少人為的失誤，降低人們接觸危險源時的不正確行為。對危險源的管理要建立健全各項規章制度，如崗位安全生產責任制、日常管理制度、交接班制度、檢查制度等。

4 結語

壓力容器在運行和使用一段時間后，其力學性能會慢慢地發生變化，一些小缺陷也會慢慢地擴展增大。因為壓力容器不僅受到反復升壓、卸壓等疲勞荷載的影響，還會受到腐蝕性介質的腐蝕。為了保證壓力容器的安全運行，需要專職安全技術人員對壓力容器進行定期的、全面的技術檢驗，并且持續發現與識別危險源，及時地找到容器存在的缺陷來控制隱患。

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作者簡介：閆亞弟（1968-），男，河北盧龍人，保定市特種設備監督檢驗所壓力容器檢驗師，壓力管道檢驗師，工程師，研究方向：壓力容器和壓力管道定期檢驗、監督檢驗及無損檢測。

（責任編輯：蔣建華）