淺談壓力容器質(zhì)量控制

楊 萌 *

（陜西建工金牛集團(tuán)股份有限公司）

0 引言

壓力容器是指能夠承受一定載荷且滿足一定的生產(chǎn)工藝要求的設(shè)備，通常應(yīng)用于特殊的工作環(huán)境中。壓力容器在化工、石油等領(lǐng)域中的使用日益廣泛，其安全問題仍然是重點(diǎn)研究課題，國內(nèi)因壓力容器質(zhì)量問題發(fā)生的大型事故雖然逐年減少但還是頻頻發(fā)生。1992 年6 月27 日，通遼市某廠的水解釜發(fā)生爆炸事故，最終導(dǎo)致8 人死亡，17 人受傷，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)36 萬余元。2004 年4 月25 日，重慶天原化工廠因氯冷凝器列管發(fā)生腐蝕穿孔現(xiàn)象而導(dǎo)致后續(xù)發(fā)生危險事故，最終導(dǎo)致9 人死亡，3 人受傷，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)277 萬元。任何壓力容器從設(shè)計、制造、投入運(yùn)行直到退役是一個非常漫長的過程，任何環(huán)節(jié)質(zhì)量得不到保證都會使設(shè)備存在安全隱患，一旦設(shè)備失效，往往會帶來嚴(yán)重的后果。本文對壓力容器制造過程中每一個環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制進(jìn)行了分析。

1 壓力容器的特點(diǎn)

壓力容器運(yùn)行時不但要承受壓力還需滿足生產(chǎn)工藝要求。壓力容器一般具有以下特點(diǎn)：

（1）多樣性

壓力容器在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用范圍非常廣泛，其類別多種多樣，即使在同一行業(yè)內(nèi)相同的工作環(huán)境下，只要功能要求不同，壓力容器的結(jié)構(gòu)、尺寸等參數(shù)也會完全不同。

（2）使用條件的特殊性

壓力容器在使用過程中通常與介質(zhì)直接接觸，因此設(shè)計時不僅要考慮使用環(huán)境、操作條件，還要考慮介質(zhì)的特性。大多情況下，壓力容器內(nèi)的介質(zhì)常具有腐蝕性或者易燃易爆，因此壓力容器必須要滿足長期密封的要求。

（3）設(shè)計制造過程的規(guī)范性

壓力容器的生產(chǎn)設(shè)計必須嚴(yán)格依據(jù)《中華人民共和國特種設(shè)備安全法》以及《特種設(shè)備安全監(jiān)察條例》，國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局頒發(fā)的TSG Z0004—2007《特種設(shè)備制造、安裝、改造、維修質(zhì)量保證體系基本要求》[1]中的要求進(jìn)行，壓力容器產(chǎn)品的制造單位必須根據(jù)企業(yè)特種設(shè)備許可項(xiàng)目范圍、特性和實(shí)際情況建立質(zhì)量保證體系。

（4）生產(chǎn)工藝復(fù)雜

壓力容器生產(chǎn)工序繁多且過程非常復(fù)雜，其生產(chǎn)過程涉及金屬冶金、機(jī)加工、材料力學(xué)、材料化工、檢驗(yàn)檢測等眾多領(lǐng)域。

2 壓力容器材料選取控制

材料選擇是壓力容器設(shè)計的重要環(huán)節(jié)，關(guān)系到容器質(zhì)量、性能及使用年限等重要參數(shù)。

用于制造壓力容器的材料必須具有足夠的抗壓強(qiáng)度，然而材料的抗壓強(qiáng)度和其他性質(zhì)有一定的相關(guān)性，如果選取的材料強(qiáng)度過低會導(dǎo)致容器太厚，如果材料強(qiáng)度過高則會影響其焊接性能及其他力學(xué)性能。壓力容器制造時常需涉及焊接技術(shù)，因此還要確保所選材料具有良好的焊接性能。增加含碳量或者某些合金元素含量可以提高材料的強(qiáng)度，但會對材料的焊接性能產(chǎn)生影響，因此壓力容器選材時需要綜合考慮材料的特性，還需要對材料的化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行分析，避免影響壓力容器的質(zhì)量。

研究開發(fā)用于制造壓力容器的新材料，必須經(jīng)過質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督部門的審查批準(zhǔn)，并經(jīng)批準(zhǔn)前不得擅自使用。壓力容器制造前選取材料時，必須對材料的力學(xué)性能、成分以及特性等方面進(jìn)行綜合考慮，選擇性能最合適的材料。

3 壓力容器制造以及檢驗(yàn)

3.1 焊接質(zhì)量控制

壓力容器的焊接質(zhì)量對于其安全性以及使用壽命有著十分重要的影響，因此必須采取措施控制焊接質(zhì)量。設(shè)計時，必須合理設(shè)置焊縫的位置，從結(jié)構(gòu)上保證焊縫的質(zhì)量并且確保焊縫能夠接受檢驗(yàn)。另外應(yīng)嚴(yán)格控制焊接工藝，確保焊工持證上崗，并對焊接過程進(jìn)行監(jiān)督。

3.2 熱處理控制

焊后熱處理是指材料焊接完成后用于消除殘余應(yīng)力的熱處理，是否需要進(jìn)行焊后熱處理一般是根據(jù)板厚和焊接部位的約束程度來確定的。焊后熱處理的作用主要包括消除或者部分消除焊接殘余應(yīng)力（一般采用整體退火或者焊接局部退火處理），以及消除焊接區(qū)的脆化[2-3]。對于需要焊后熱處理的容器而言，熱處理的溫度選擇十分重要，若溫度偏低可能會導(dǎo)致材料的韌性降低或產(chǎn)生再熱裂紋，而若溫度過高，往往也會導(dǎo)致材料的韌性降低。

3.3 無損檢測控制

壓力容器在長期服役過程中不可避免地會產(chǎn)生一些腐蝕或者裂紋，該類缺陷在初期常常無法被發(fā)現(xiàn)，隨著設(shè)備運(yùn)行時間增加，裂紋會不斷擴(kuò)展，甚至對設(shè)備安全產(chǎn)生嚴(yán)重影響。因此，對壓力容器進(jìn)行無損檢測是十分重要的，按照制定的計劃對容器進(jìn)行技術(shù)檢測，及時發(fā)現(xiàn)并排除安全隱患，可以避免設(shè)備發(fā)生事故，保證生產(chǎn)順利進(jìn)行[4]。

無損檢測是壓力容器質(zhì)量檢測的重點(diǎn)手段之一，也是其制造過程質(zhì)量控制的關(guān)鍵點(diǎn)，進(jìn)行無損檢測的人員應(yīng)持證上崗，同時應(yīng)對無損檢測過程進(jìn)行監(jiān)督。無損檢測人員必須嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范以及技術(shù)要求執(zhí)行，不能漏檢任何一個缺陷。

4 耐壓試驗(yàn)

壓力容器制造完成后需要進(jìn)行壓力試驗(yàn)，檢查其在工作壓力下的宏觀強(qiáng)度。壓力試驗(yàn)可分為強(qiáng)度試驗(yàn)及致密性試驗(yàn)。壓力試驗(yàn)的介質(zhì)一般為水，當(dāng)容器組裝完成后須嚴(yán)格按照設(shè)計規(guī)范以及技術(shù)規(guī)程進(jìn)行水壓試驗(yàn)。由特殊材料制成的壓力容器需要根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行水壓試驗(yàn)，如16MnR 材料的壓力容器進(jìn)行水壓試驗(yàn)時，液體溫度必須低于5 ℃。氣密性試驗(yàn)是介質(zhì)毒性較高或?qū)γ芊庑杂刑厥庖蟮膲毫θ萜鞅仨氝M(jìn)行的檢測，且應(yīng)在強(qiáng)度試驗(yàn)之后進(jìn)行試驗(yàn)，不允許進(jìn)水的壓力容器則可用氣壓試驗(yàn)代替水壓試驗(yàn)。氣壓試驗(yàn)的壓力一般比水壓試驗(yàn)低，氣壓試驗(yàn)中的安全問題應(yīng)該特別重視，有必要時需做氣密性試驗(yàn)。

5 在役檢測與控制

壓力容器運(yùn)行一段時間后，定期檢修時往往會發(fā)現(xiàn)其存在裂紋。設(shè)備發(fā)現(xiàn)裂紋后，要么予以消除，要么組織專家進(jìn)行安全評定，確認(rèn)該壓力容器是否可以繼續(xù)安全使用。對于已發(fā)現(xiàn)缺陷的容器應(yīng)進(jìn)行特別標(biāo)注，并且在以后的服役期間特別關(guān)注。

6 結(jié)論

近年來，壓力容器在化工、石油等行業(yè)被廣泛應(yīng)用。壓力容器從設(shè)計、制造、運(yùn)行到退役要經(jīng)歷一個非常漫長的過程，任何環(huán)節(jié)質(zhì)量得不到保證都會使設(shè)備存在安全隱患，一旦設(shè)備失效，會帶來十分嚴(yán)重的后果。因此必須嚴(yán)格控制壓力容器生產(chǎn)環(huán)節(jié)的質(zhì)量，確保壓力容器的使用安全。