淺談壓力容器制造過程中的材料監檢

丁有龍，高利慧

（天津市特種設備監督檢驗技術研究院，天津 300192）

壓力容器作為特種設備之一，生產生活中占有十分重要的地位。壓力容器是具有爆炸危險性的承壓類特種設備，使用條件苛刻，一旦發生事故，給社會經濟、企業生產和人民生活帶來損失和危害。其中，選材不當、材料用錯、材料缺陷等材料原因是造成壓力容器設備事故的主要原因之一。加強制造過程中對材料的質量控制與監督檢驗，確保材料選用得當、材料質量達標，是保證壓力容器安全可靠長周期運行的關鍵環節。本文以鋼制固定式壓力容器為例，結合相關規范、標準，就壓力容器制造過程中材料監督檢驗淺談幾點看法。

1 質量證明文件有效性審查

監檢員在材料驗收監檢時，需要審查主要受壓元件材料質量證明書、材料驗收見證資料、復驗報告等文件，一般認為以下文件是有效的：第一，材料制造單位提供的質量證明書原件；第二，材料質量證明為復印件，其上加蓋了材料經營單位公章和經辦負責人簽字（章）；第三，材料驗收見證資料（如材料驗收入庫通知單、材料驗收記錄等）符合受檢單位質量保證體系的規定，各項目填寫規范，簽字手續齊全；第四，材料需要復驗、無損檢測時，復驗報告、無損檢測報告批準手續符合受檢單位質量保證體系的規定，簽字（蓋章）手續齊全。

2 質量證明文件完整性審查

板材、管材、鍛件、封頭、焊材等受壓元件質量證明書包含的項目既有相似點也有不同點，相應的標準均作了詳細規定，監檢員審查時應注意是否有缺項漏項。

表1 承壓設備用焊接材料的檢驗項目

（1）板材。質量證明書上應注明供方名稱、需方名稱、合同號、品種名稱、標準號、規格、級別（如有必要）、牌號及能夠追蹤從鋼材到冶煉的識別號碼、交貨狀態（如有必要）、重量、件數、規定的各項試驗結果、供方有關部門的印記或有關部門簽字、發貨日期或生產日期、相關標準規定的認證標記（如有必要）。

（2）管材。質量證明書應包括以下內容：制造廠名稱、需方名稱、合同號、產品標準號、鋼的牌號、爐號、批號、交貨狀態、重量、根數（或件數）、品種名稱、規格及質量等級、產品標準中所規定的各項檢驗結果（包括參考性指標）、技術質量監督部門標記、質量證明書簽發日期或發貨日期。

（3）鍛件。質量證明書內容齊全，包括鍛件制造廠名，訂貨合同號，標準編號、鋼號、鍛件級別、批號、鍛件數量，各項檢驗結果，檢驗單位和檢驗人員簽章，熱處理曲線圖（復印件），合同規定的特殊要求的檢驗結果。

（4）外購封頭。應有產品合格證及封頭部件數據報告，如果封頭有焊縫，還應有《特種設備制造監督檢驗證書》。

（5）焊材。生產商在產品質量證明書中檢驗項目應不少于表1的規定，并填寫實際檢驗結果，其余項目應保證合格。

3 質量證明文件內容符合性（正確性）審查

監檢員在審查材料質量證明書時，除了要審查其與安全技術規范和相關標準的符合性，還要特別關注設計文件對鋼材的特殊技術要求，比如限定的熱處理狀態、嚴格的化學成分、較高的沖擊功指標、附加保證高溫屈服強度、增加晶間腐蝕試驗等。

（1）關于熱處理狀態。熱處理狀態不同，材料的組織結構、力學性能會有差別，考慮到運行工況、介質等因素，設計者會對材料的熱處理狀態提出要求。例如，標準要求Q345R的熱處理狀態為熱軋、控軋或正火，而有的設計文件限定為正火。

（2）關于化學成分。硫和磷在鋼中是有害元素，硫對鋼的力學性能、焊接性能、耐腐蝕性均有不利影響。磷使鋼的塑性和韌性大大降低，尤其在低溫時，韌性降低特別厲害。有的設備設計文件會對有害元素硫、磷含量提出更加嚴格的要求。例如，某臺低溫設備的設計文件要求35CrMoA螺柱及30CrMoA螺母用材料除符合GB/T3077的規定（其中要求S≤0.025%，P≤0.025%）外，硫、磷化學成分（熔煉分析）還應滿足S≤0.010%，P≤0.020%。

（3）關于低倍組織、晶粒度、非金屬夾雜物等金相檢驗：GB/T713-2014標準對低倍組織、非金屬夾雜物、晶粒度未作規定，有的設計文件會對上述內容均作出明確的規定，例如某設計文件要求Q345R鋼板應按GB/T6394-2002《金屬平均晶粒度測定方法》規定，其結果應是6級或6級以上的晶粒度。

（4）較高的沖擊功指標和附加保證高溫屈服強度：ASMESA387對沖擊試驗和高溫屈服強度未作強制規定，但有的設計文件會做出要求，例如某臺設備的SA387Gr11CL2鋼板要求進行525℃拉伸試驗，屈服強度Rt0.2數值為198MPa，還需進行-18℃沖擊試驗，三個試樣平均值≥54J，其中一個試樣最低值≥41J。

（5）增加晶間腐蝕試驗：GB24511-2017對晶間腐蝕試驗無強制性要求：“經需方要求，奧氏體不銹鋼應進行晶間腐蝕試驗，試驗方法和評定標準應在合同中注明。”例如某臺設備的設計文件規定了S31603鋼板需按照GB/T4334-2008E法進行晶間腐蝕試驗，結果根據8.4條評定。

4 材料復驗

對法規、標準以及設計文件要求復驗的項目，均應及時復驗。如果設計文件未作規定，通常所說的復驗，是指按爐號復驗化學成分，按批號復驗力學性能、冷彎性能。根據《大容規》和GB150.4-2011，應進行材料復驗的情況有以下幾種：

（1）對于外購的第Ⅲ類壓力容器用Ⅳ級鍛件。Ⅳ級鍛件的力學性能復驗應逐個進行，其力學性能試樣不允許在同批號單獨鍛成的檢驗鍛坯上制取。

（2）不能確定質量證明書真實性或者對性能和化學成分有懷疑的主要受壓元件材料。

（3）用于制造主要受壓元件的境外材料。

（4）用與制造主要受壓元件的奧氏體型不銹鋼開平板應按批號復驗力學性能。（整卷使用，頭、中、尾各取一組式樣；非整卷使用，在端部截取一組。）

（5）低溫容器焊條應按批進行藥皮含水量或熔敷金屬擴散氫含量的復驗。

（6）設計文件要求進行復驗的材料。除按爐號復驗化學成分，按批號復驗力學性能外，還應注意設計文件的要求。例如對抗氫鋼進行抗氫誘導裂紋復驗、低溫鋼復驗低溫沖擊功指標、CrMo鋼復驗高溫屈服強度指標等，有的設計文件也會對取樣數量、位置、模擬焊后熱處理等作詳細的規定。

5 材料代用

制造單位對受壓元件的材料代用，應當事先取得原設計單位的書面批準。監檢員應注意以下常見問題：

（1）所有受壓元件的材料代用，應當事先取得原設計單位的書面批準，而不僅僅是主要受壓元件。有設計資質的制造廠出具的材料代用單也是不行的，必須要原設計單位書面批準才有效。

（2）關于代用材料的執行標準。有的制造廠為了節省時間僅列出了材料代用牌號，未寫明其執行標準，避免在代用執行過程中出現不符合標準要求的問題，形成安全隱患。例如10#鋼管，GB150.2-2011中有三個標準涉及該牌號——GB/T8163、GB9948、GB6479，區別如表2，可見同一牌號不同的標準要求不同，鋼管的質量和使用工況不同，審查材料代用文件時，需要明確代用材料的執行標準和特殊要求。

（3）原技術文件的要求仍要執行。所代用的材料相關檢驗項目和數據仍要符合原設計文件要求，比如沖擊試驗的溫度和沖擊功數值，無損檢測項目和合格指標等。

表2 10#鋼管在不同標準里的不同規定

6 材料標志移植

除了審查質量證明文件外，監檢員還需現場核對主要受壓元件的標記移植情況，《大容規》作了如下要求。

（1）主要受壓元件材料標志移植監檢，監檢員根據受檢單位質量保證體系實施狀況和壓力容器的材料種類，確定主要受壓元件材料標志移植的現場抽查數量。

（2）當主要受壓元件用材料為特殊材料時，現場抽查材料標志移植情況。

需要注意的是，有耐腐蝕要求的不銹鋼以及復合鋼板，不得在耐腐蝕面采用硬印標記；低溫容器受壓元件不得采用硬印標記。

7 結語

材料是壓力容器制造質量控制的關鍵環節之一，監檢員應足夠重視，對相應的規范、標準以及所監檢設備的技術文件要熟悉，對特殊材料的特殊指標要有一定的敏感度，在材料監檢中保持嚴謹的工作態度，保證壓力容器材料的符合性，從源頭上消除事故隱患。