淺議壓力容器的安全評定

李奇

摘 要：壓力容器門多類廣，在我國眾多行業中使用廣泛，隨處可見。安全重于一切。文章結合工作實際，首先談了一些壓力容器的基本知識；其次，著重就壓力容器的安全評定工作談了一些看法和意見，對指導具體工作具有一定的借鑒意義。

關鍵詞：壓力容器；安全；評定；研究

1 關于壓力容器

壓力容器的定義：承受流體介質壓力的密閉殼體都可屬于壓力容器。據中國《壓力容器安全技術監察規程》中的定義，凡同時具備下列三個條件的容器可作為壓力容器：（1）最高工作壓力大于等于0.1MPa（不含液體靜壓力）；（2）內直徑（非圓形截面指其最大尺寸）大于或等于0.15m，且容積大于或等于0.025m3；（3）承裝介質為氣體、液化氣體或最高工作溫度高于等于標準沸點的液體。

根據壓力容器的定義，壓力容器可分為很多種類，按照承壓性質可將容器分為內壓容器和外壓容器，內壓容器按照其設計壓力，又可劃分為低壓、中壓、高壓和超高壓四個壓力等級。

壓力容器在很多行業中得到廣泛運用，其具有自身的運行特性：壓力容器是在特殊條件下運行的特種設備，其安全可靠性是設計、制造中的關鍵問題。因此，了解壓力容器運行中的基本特性是十分必要的。這些基本特性主要包括壓力、溫度以及介質的特性。

壓力是壓力容器運行的主要特性參數。壓力容器內的壓力主要來源于以下兩個方面：1、來自容器以外，有各類氣體壓縮機、泵、蒸汽鍋爐、廢熱鍋爐提供的壓力。

溫度是壓力容器選用的主要依據之一，也是壓力容器設計和使用中必須考慮的因素。

從安全方面考慮，對介質特性主要考慮三個方面：

（1）介質與壓力和溫度相關的無力特性；

（2）介質對材料的腐蝕性；

（3）介質的化學特性，主要是易燃和易爆性質，以及毒性程度。

2 斷裂力學在壓力容器安全使用中的作用

我國將斷裂力學推廣應用壓力容器已有若干年的歷史了。目前，將斷裂力學應用于壓力容器已為人們所了解、所接受。將斷裂力學運用于壓力容器的選材、工藝評定與安全評定等方面，對推動壓力容器的技術發展與安全使用起到積極的作用。

將斷裂力學應用于壓力容器是壓力容器生產發展的必然趨勢，在本人從事壓力容器技術工作的經歷中也切實體會到這一點。七十年代初期我國壓力容器制造水平還很低，很多容器的焊縫僅對焊接試板進行探傷，有時甚至只對焊縫作外觀檢驗，不再做其它方法的探傷。再加當時由于加工條件所限，焊縫的坡口加工質量很差，所使用的焊條質量也不高。由于以上多種原因，使制成的容器焊縫中不可避免地會存在一些裂狀缺陷，但如經水壓試驗通過后，這些容器就投入使用了。在使用中，這些容器都能安全運行。這主要是由于這些容器所選用的設計安全系數高，容器所受應力低，再加當時制造容器都使用20R等韌性很好的低碳鋼。因而，即使焊縫中存在一些裂紋狀缺陷也不至于發生脆斷事故。

隨著壓力容器使用范圍日益擴大，容器壁厚日趨增厚。所使用的材料強度也不斷提高，這就使壓力容器制造時更易于產生裂紋狀缺陷。而隨著探傷技術的發展，尤其超聲波探傷被逐漸推廣使用，由于超聲波探傷易于檢查出裂紋狀缺陷，使容器在制造和使用時有更多的裂紋被發現。在容器使用時，裂紋會引起災難性事故。但是有些裂紋也不會造成災難性事故，這就促使人們將斷裂力學應用于評定多大裂紋會造成容器的災難性事故，或在某一容器中可容許有較大的缺陷，這樣一旦容器因漏檢等原因存在缺陷時也不至于產生事故。

3 如何開展壓力容器的安全評定

開展壓力容器的安全評定，需做好如下幾方面工作。

3.1 必須具備可靠的基礎資料

在壓力容器進行安全評定之前，技術資料不僅要齊全，而且要可靠。要審查所有作為評定依據的技術資料在技術上的有效性與可靠性。

3.1.1 應知道容器的使用條件

容器的介質與溫度等使用條件對容器所使用材料的起裂、裂紋擴展率等影響很大，有時介質中所含微量成份或雜質成份往往對容器使用材料的腐蝕起決定性影響，例如硫化氫和水即會引起容器用鋼的應力腐蝕。有時在容器整個使用過程中，介質中所含微量成份是變化的，當微量成份超過某一含量時即會對容器材料產生腐蝕。這時就需要對容器材料腐蝕起影響的微量成份變化情況了解清楚。總之，在進行安全評定之前，應當對可能影響安全評定準確度的容器使用條件了解清楚。

3.1.2 應知道材料的性能

對使用時間較長的壓力容器進行安全評定時，常缺乏容器材料性能數據。在安全評定前有時需做多方面的工作，才能得到可靠的容器材料性能。

3.1.3 應對容器的應力分析清楚

很多壓力容器的設計計算書是按經驗設計進行的，對容器中存在的局部不連續并未進行仔細的應力分析，而容器中某些部位如球形容器的角變形、容器大孔部位等應力分析比較復雜。由于容器的斷裂應力主要是有裂紋部位所受的應力決定的，因此對壓力容器發現裂紋等缺陷的部位，必須有可靠的應力分析資料。

3.1.4 設計、制造與使用資料應完整

這些資料能反映出容器的制造與使用管理水平。如果一臺容器的設計計算書完整、準確，容器在使用中的定期檢驗與維修記錄完整、可靠，說明這臺容器制造與使用的管理水平較高，因而為容器安全評定提供較好的基礎。

3.2 必須取得可靠的探傷數據

安全評定要根據探傷所得缺陷尺寸進行計算，因此如探傷不準確，安全評定結果也不會準確。為了可靠地進行安全評定，我們要知道評定時需探準的尺寸到底是多大？這是隨具體情況而變化的，射線探傷方法對檢驗“體積”缺陷（氣孔、夾渣等）比較準確，而對裂紋狀的缺陷很不靈敏。同射線探傷相比，超聲探傷不但靈敏度高，還能描述缺陷位置、尺寸和擴展情況的能力，這促使超聲波探傷在壓力容器上使用日益廣泛。但超聲探傷受很多因素影響，再現性和可靠性差。只有提高探傷的準確度才能保證壓力容器安全評定結果的可靠。

4 結束語

壓力容器的安全狀況等級評定的準確度如何，必須建立在各項檢測結果的正確度之上，方可根據國家相關標準進行評定。反之，其結果就是錯誤的。