壓力容器檢驗常見問題及應對措施

牛草豐

摘要：在工業化時代，壓力容器與人們的生活越來越密切。在許多行業中壓力容器都得到廣泛的應用，對制造并加工壓力容器的工序要進行嚴格要求，在使用過程中要進行定期或不定期的檢驗，以確保及時發現問題、解決問題，使壓力容器穩定、長時間地運行。文章對壓力容器檢驗常見問題及應對措施進行了探討。

關鍵詞：壓力容器；常見問題；缺陷檢驗；應對措施；無損檢測 文獻標識碼：A

中圖分類號：TH49 文章編號：1009-2374（2017）11-0110-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.11.056

壓力容器這一特殊設備，在制造、加工和使用時會因為各種不同的原因導致壓力容器損壞、介質泄露，嚴重時發生爆炸等安全事故，影響經濟建設，降低工作效率，威脅人們的財產及生命安全。所以，在制造、加工和使用時需要針對不同的缺陷問題，對壓力容器進行全方面的檢驗以及制定相對應的處理措施，確保壓力容器使用安全、方便，使壓力容器得到更好的發揮及經濟建設作用。

1 壓力容器常見問題

1.1 壓力制造和使用過程的問題

壓力容器需要經過加工制造并且合格后才能投入使用，在制作過程中常因焊縫不合格，導致壓力容器表面或內部有未融合的地方，或者因為趕工期、偷工減料致使壓力容器有未焊透的現象。焊縫時出現共渣、裂紋等現象。對壓力容器的制作材料也要嚴格要求。母材存在的問題有夾層、晶體粗大、球墨化等，所以對母材的選用起著至關重要的作用。壓力容器在不同溫度下工作，長時間使用，壓力容器的形狀發生變化。制造壓力容器大都為金屬材料，使用過程中不慎將腐蝕材料泄露，且壓力容器長期處于空氣環境中，隨著時間的推移，將對壓力容器造成腐蝕。壓力容器對焊縫技術有較高的要求，焊縫技術好，壓力容器的使用壽命將增加，所以說焊縫技術直接影響壓力容器的使用壽命。壓力容器各個部位的溫度情況都不一樣，在熱壓力區，壓力容器的承受能力有所降低，出現裂紋或裂縫現象。壓力容器在長期使用下，工作機械出現損傷，主要受壓元件泄露，安全附件損壞都屬于壓力容器制造和使用問題。

1.2 容器表面缺陷問題

壓力容器在制造、加工以及使用過程中，會出現裂紋、焊接未達標、產生缺口的現象，這些現象屬于容器表面缺陷問題。壓力容器的焊縫技術分為角焊縫和對接焊縫，焊接接頭分為搭接接頭、T型接頭和角接接頭等5種不同形狀的焊接接頭。焊縫與焊接密不可分，由于人員疏忽或環境問題，造成容器焊縫或焊接不均勻，以致容器存在隱性問題。容器在加工時，因突然斷電發生而產生不必要的損耗，甚至無法再次進行加工并投入使用。在使用過程中，容器的剛度、硬度、穩定性會隨著時間的推移產生變化，而使容器不能正常使用，這是壓力容器可以直觀的看到的表面缺陷問題。壓力容器經常在高溫度下工作并長期使用，隱藏于內部的缺陷就不易被工作人員發現，內部缺陷常是因為材料損失的質量問題引起以及沒有焊接完善、在鋼板與鋼板之間存在縫隙、雜質或本身的不完整性，這是壓力容器非直觀性表面缺陷問題。工作人員進行操作時，不注意對容器的保護，使容器密封性、穩定性欠缺。這些問題都是容器表面的缺陷問題。

1.3 壓力容器焊縫問題

壓力容器在工作過程中，溫度和壓力一直在不斷變化著，因此連接容器不佳部位就會產生焊縫問題。工作溫度是指壓力容器能工作的溫度范圍，壓力容器按設計溫度分為低溫容器、常溫容器和高溫容器三種。低溫壓力容器的設計溫度一般在20℃以下，常用來儲存和運輸液化天然氣、液化乙烯、液氫和液氮等。鑄造壓力容器的材料在低溫時，材料的物理特性發生變化，剛度下降、柔韌性下降、發生塑料變形等都會發生焊縫問題。常溫壓力容器的設計溫度一般大于20℃小于200℃。而容器器壁一直處于高溫狀態下的容器叫高溫壓力容器。高溫壓力容器因在高溫下長期工作，其鑄造材料產生變化表現為尺寸變小或變大、形狀扭曲、變形等現象，這時產生的問題就是容器部位的焊縫問題。另外，壓力的變化會使壓力容器在反復變化的負載作用下產生破壞、裂縫，這一現象為壓力容器的焊縫問題。

1.4 壓力容器腐蝕問題

壓力容器的建造材料大都為金屬材料，當材料與環境發生反應從而引起材料的變質或破壞這一現象是壓力容器的腐蝕現象。工業上的金屬經常會有多種不同的雜質，壓力容器的腐蝕與材料的合金成分、合金結構、金屬表面光潔度、變形、壓力、介質成分以及溫度都有關系。壓力容器的腐蝕疲勞是壓力容器的材料在腐蝕性介質和環境影響力的作用下發生材料變形、疲勞現象。介質對壓力容器的腐蝕是主觀的，介質的腐蝕性越強，壓力容器的使用壽命越短。在壓力容器材料的選擇上，應選用耐腐蝕性高、應變力高、抗腐蝕的金屬材料，避免制造加工時產生尖銳缺口。改變氧化物膜中的外來離子、將鐵從鐵素體轉變為奧氏體，以降低金屬的氧化速度。金屬表面粗糙相比金屬表面光潔來說，更容易被腐蝕。我國每年因容器腐蝕造成的經濟損失占國民經濟總產值的1.25%～3.5%。當出現壓力容器腐蝕問題時，要在第一時間做出決策，否則不僅會影響工作進度，工作人員的生命安全也會受到威脅。

2 壓力容器的無損檢測

2.1 采用磁粉檢驗表面缺陷

由于被磁化后的工件存在不連續性，用磁粉檢驗表面缺陷成為最直觀、簡便的方法。磁粉吸附在工件表面，透過光照形成肉眼清晰可見的磁痕，便于工作人員進行觀察和研究。磁粉檢驗適用于檢驗正在使用或未投入使用的工件，對于容器表面較小的缺陷檢驗十分準確，但不適于檢驗較大的表面缺陷。磁粉檢測在使用過程中根據所需環境介質可分為濕法和干法兩類。濕法是磁粉工作時必須借助水、油或液體介質才能工作，借助液體的流動性將磁粉跟液體混合物均勻地分布在容器表面上，可與固定式或不固定式設備使用。磁粉經過濕法使用后仍可用于磁粉檢驗容器表面缺陷，而在不能使用濕法檢測時常用干法代替，干法使用的磁粉為特制的干磁粉，直接用于被檢測的容器上。利用磁粉檢驗壓力容器的表面缺陷問題的優點是磁粉檢驗方法不局限于容器的大小、形狀，工作人員操作簡單、使用方便，另外，磁粉生產工藝簡單，成本較低。不足之處是壓力容器器壁表面粗糙、不夠光滑，磁粉探測就會受到影響，甚至使工作人員做出錯誤判斷。

2.2 采用射線檢驗整體尺寸

射線是一種可以穿過物體進行觀察研究物體的線，在工作人員設計操作下透過容器發現容器內部的缺陷并檢驗容器的整體尺寸。射線檢測包括X射線檢測、高能射線檢測以及中子射線檢測。使用過程中容器經過重新補焊、工作人員在檢驗時發現壓力容器存在表面缺陷問題、焊接接頭在使用過程中發生泄漏以及客戶要求對某些部位進行檢測等7種情況時都需要采用射線檢測。射線檢測的操作不會損壞容器的任何部位，不局限于容器材料、容器大小、容器形狀，并且其工作效率高、準確性高、適應性強以及可以記錄永久的工作報告的優點。然而射線檢測存在的問題還有待解決，比如：需要找到合適的透視角度才能更好地發現容器的裂紋、未熔合的部位；射線檢測需要在工作人員的操作下進行，放射出的射線對工作人員的身體健康會產生影響；射線檢測針對容器的零部件，比如棒件、角焊縫和鍛件等材料的檢測有漏洞；射線檢測用于檢測容器缺陷的位置、大小及形狀時，必須要同專用的厚度對比試塊進行仔細對比。

2.3 采用超聲波檢驗內部缺陷

超聲波檢測與射線檢測有相同之處，都是無損檢測，即可以在不損壞容器的前提下對容器進行內部缺陷的檢測。超聲波檢測是利用超聲波的傳播現象進而直觀的展現容器內部的缺陷情況。超聲波檢測根據檢測的形狀不同分為點狀缺陷、條形缺陷。工作人員在利用超聲波對容器內部缺陷進行檢測時不會對工作人員的身體造成傷害，并且用于超聲波檢測的設備體積與射線檢測設備相比具有體積小、易操作、成本低、穿透力強等優點，因此超聲波檢測被廣泛應用于較厚的容器檢測中，比如鍛件、螺栓件、較厚的容器殼和焊縫產生的裂縫。超聲波檢測受壓電效應影響，使設備接收發出的超聲波能力下降，容器內部形狀、范圍較小的缺陷不易被檢測出；超聲波檢測還會受到溫度、環境以及技術等多方面的影響，在溫度起伏較大、環境變化較大及技術要求不同時，都要增加容器內部超聲波檢測。此外，工作人員的技術要求也是影響超聲波檢測的一個因素，超聲波檢測技術給容器內部缺陷檢測帶來了方便，值得工作人員利用。

2.4 采用滲透技術檢驗部位缺陷

滲透檢驗同射線檢驗和超聲波檢驗相比，對容器面積較大的缺陷較易檢驗出。滲透檢驗是利用毛細管現象，將所需液體滲透到容器表面，經過液體流動，在容器表面的缺陷中滯留，此時利用去除劑除掉沒有滲透的液體，最后工作人員利用顯像劑產生的圖像來判斷容器中存在的部位缺陷。滲透檢驗常用于有色金屬材料、塑料及鋼鐵材料等材料部位缺陷的檢測。滲透檢驗需要用到滲透液、顯像劑及提前制定好的標準工藝，滲透液和顯像劑的選用對滲透檢驗起決定性作用，為了保證滲透檢驗的精確性和方便性得到最大的發揮，滲透液和工作人員制定的檢驗流程需要是最合適容器被檢驗的工序。如此滲透檢驗較射線檢驗和超聲波檢驗來比，具有可檢驗范圍更廣、靈敏度更高的優點，而且可直觀地將暴露在容器表面的缺陷顯現出來。但是在使用過程中需要用到滲透液和顯像劑，工作人員需對液體殘留下來的雜渣進行定期處理，不可避免地加大了工作人員的工作范疇。

3 結語

在工業部門壓力容器都在滿足著各種要求，成為一種不可或缺的設備。其特殊的工藝性使工作人員可以利用壓力容器進行高難度的工作，但壓力容器在使用時會出現各種問題，造成安全隱患，這就需要有關部門或工作人員引起高度重視。在對容器進行檢驗時，工作人員需提高自己的職業技能，確保及時發現隱藏或非隱藏性問題，并給予解決，確保壓力容器運行正常。

參考文獻

[1] 包貴林.鍋爐及壓力容器焊接接頭外觀質量檢驗淺析[J].裝備制造技術，2012，34（18）.

[2] 張春雷.電站鍋爐高溫壓力管道對接焊縫裂紋分析及處理[J].焊接，2013，17（56）.

[3] 邱燕，劉志超，等.電站煤粉鍋爐爐內壓力波動的非線性特性分析[J].熱能動力工程，2011，45（28）.

[4] 楊昭.工業蒸汽鍋爐監督檢驗中射線檢測比例探討[J].石油化工設備，2010，76（44）.

[5] 游韜.單面焊雙面成形技術應用在壓力管道焊接上[J].品牌與標準化，2012，68（27）.

[6] 彭小蘭，李丁.生物質鍋爐的制造監督檢驗實踐[J].節能與環保，2013，28（47）.

（責任編輯：蔣建華）