壓力容器的常見問題及解決措施

朱 泳，陳 鑫，董思遠，張雙刀

（1. 海軍裝備部駐上海地區第一軍事代表室，上海 200031；2. 上海船舶設備研究所，上海 200031）

0 引言

壓力容器雖然沒有轉動機械那樣容易磨損，也不像高速發動機因高頻率反復載荷，極易導致疲勞損壞，但高溫高壓的使用條件導致其破壞率相對較高。其高壓的特點還會引起爆炸導致更加具有危害性的事故，如一個容積為10 m3、壓力為1 MPa 的空氣貯罐，如果發生爆炸，其沖擊波可以毀損30 m 外的門窗玻璃。同時壓力容器通常還含有有毒、易腐蝕、易燃易爆等介質，在其發生破環的同時往往還伴隨著著火、爆炸、中毒、腐蝕等具有嚴重危害的事故。在英國，其原子能局及聯合部的調查結果顯示，10 萬臺符合英國標 準的壓力容器，在30 年的使用年限內，每年發生事故132 次，其中重大事故7 次[1]。這是針對符合標準的壓力容器的調查，可以想象不符合標準的壓力容器在使用過程中的事故發生率會更高。

壓力容器事故較多的因素是多方面的。就技術角度來講，其原因主要是：

1）壓力容器的部件受力情況復雜，比如壓力 容器的器壁開孔位置就是其結構強度上的薄弱點， 很容易從此處產生問題。

2）壓力容器的使用環境苛刻，有的不但需要承受壓力，還需要在高溫度或者超低溫度下運行。

3）目前大多數壓力容器都是焊接而成的，假 設焊接工藝不達標，即使是焊縫處的微小問題，在實際使用過程中也會存在極大的安全隱患，如遇到合適的溫度和壓力，微小的問題就可能迅速擴大。

4）在運行過程中，操作工人對設備操作條件不熟悉，導致壓力容器的壓力、溫度超過運行條件運行，從而產生安全事故。

1 常見的安全問題的原因

1.1 人為因素

目前，大多數企業對壓力容器的管理都不到位，使用單位沒有針對壓力容器管理的相關制度，同時在日常使用過程中對壓力容器的管理也不重視，相關的安全預防和應急措施都不完善，導致在企業對壓力容器的使用中存在諸多隱患。對壓力容器的作業人員其技能培訓不到位，如壓力容器在使用過程中對運行參數有明確的要求，操作人員在實際運行中卻忽視溫度、壓力等參數，導致設備超溫超壓工作，從而引發泄露乃至爆炸等事故。此外，若壓力容器相關的作業人員存在視力聽力方面的缺陷，患有高血壓、心臟病等疾病，又或是具有易冒險易激動等不穩定情緒，也很容易導致人為因素危險事故的發生。一些企業在用工的過程中對工人的身心狀況并不重視，往往會發生由于操作人員導致的安全事故。

1.2 設備缺陷

設備缺陷主要分為2 類，一類是壓力容器自身的質量或設計問題，例如材料不合格導致的強度不足、設備自身密封性不良、設備與設備之間的密封性不好、安全閥及儀器儀表等安全附件失靈等，這些現象都屬于設備、設施的缺陷[2]。另一類是壓力容器缺乏相應的安全防護設施，例如防護材料不恰當、防護距離不足導致工作人員受到傷害[3]。此外，壓力容器的用電問題也是導致事故發生的常見原因，因為壓力容器的帶電設備如果存在漏電情況，就會產生靜電、電火花從而引發壓力容器事故。

1.3 磨損腐蝕

在壓力容器運行中，容器內的器壁、焊縫等會受到容器內部介質長時間的沖刷，產生磨損，隨著使用時間的增加，器壁和焊縫等就會因為磨損而出現缺陷，導致壓力容器強度降低。同時在壓力容器運行時還會遇到腐蝕介質、高低溫介質、有毒介質、易燃易爆性物質和粉塵等比較危險的物質。因此，有缺陷的壓力容器與腐蝕性物質或有毒有害物質同時存在，如果操作不當，就很有可能引發爆炸或有毒物質的泄漏，從而導致生命和財產的損失[4]。

2 壓力容器問題應對措施

2.1 壓力容器的制造質量

設計單位應根據技術要求及相關設計標準進行設計，給出壓力容器的制造圖紙，然后由具備相應制造資質的工廠完成壓力容器的制造工作。同時，為了使壓力容器的制造質量得到有效保證，設計單位及承制工廠還應當制定詳細的工藝規程，在生產之前就做好保證[5]。

生產工廠拿到制造圖紙后需進行技術消化工作，對生產過程中的關鍵工藝、重要點與設計單位進行溝通。生產單位完成技術消化后正式進入到壓力容器制造過程后，首先需對原材料進行控制，這是制造質量控制的首要環節。壓力容器承制單位應明確材料和采購控制的范圍，并形成相應的標準體系。控制材料環節包括材料的選型、替代、采購、檢驗、驗收、入庫、存放、發放、標記移植等[6]。

在工廠通常是通過焊接各個連接部位來制造壓力容器的，因此焊接的質量好壞也直接影響壓力容器的質量好壞。這主要是由焊接材料和施焊人員技術水平決定，為了確保焊接的高質量，制造單位應該在焊接過程中加強以下幾個環節：焊接材料的管理和控制、焊工資格和管理、焊接工藝文件的編制審批和使用以及焊縫返修的質量記錄和控制等[7]。通過對原材料及焊接的控制，避免在筒節、封頭、平板等關鍵性焊接部位容易出現出現不合格的焊縫等問題，從而避免因制造質量導致的壓力容器事故。

2.2 磨損腐蝕情況的處理

壓力容器中的化學介質是導致容器腐蝕的主要原因，通常會出現壓力容器器壁厚度變薄或產生裂紋等情況，為防止危險事故發生這時就必須對壓力容器進行修復。在進行壓力容器腐蝕修復前需要利用超聲波測厚儀、干分表等儀器對壓力容器器壁的腐蝕程度進行評估。用干分表測量腐蝕坑的深度并以最大腐蝕坑深為參數，得到壓力容器腐蝕程度評估的詳細數據后，計算出壓力容器的工作載荷能力及剩余使用壽命。對使用工況含強腐蝕性、有毒、易燃、易爆、高溫、高壓介質的壓力容器需要重點關注，定期安排檢驗工作，檢驗合格后方可繼續使用[8]。壓力容器安全附件的損壞也會導致安全事故的發生，因此在日常運行中還需對安全閥門、壓力表等安全附件進行檢驗，校驗合格的安全附件方可繼續使用，有缺陷的附件必須進行更換。

2.3 日常工作運行的規范

壓力容器的作業環境本身具有一定的危險性，為了減小安全事故的發生幾率，壓力容器使用單位還應該建立健全相應的安全管理規章制度，對設備的使用要嚴格遵循壓力容器安全技術規范。操作人員一定要選用具有較強業務素質的人員，加強壓力容器作業人員的相關操作技能的培訓和考核，使其能了解設備的結構性能并掌握規范的操作規程，同時必須對操作人員的工作流程進行規范。經常進行安全培訓和考核，強化安全生產的意識。另外，要提高操作人員的應急能力，使其能熟練掌握危害識別能力以及應急處理措施，從而減小意外傷害。還需要建立壓力容器的各種管理制度和操作規程，加強對壓力容器的維護和管理。定期對壓力容器進行全面檢查，包括容器的內外部磨損、腐蝕情況、安全附件的狀況、容器的接地保護裝置以及設備的電力運行設施等[9]。

3 結論

制造質量、磨損腐蝕、人為因素等均可導致壓力容器安全事故的產生，不僅影響安全生產，還會危害生命安全。在壓力容器的設計制造階段需要對設計生產制定詳細的工藝規程和檢驗驗收標準，保證壓力容器的制造質量；在運行使用階段需建立相應的操作及安全管理規章制度，提高操作人員的技術水平和安全意識，避免人為因素導致安全事故的產生。同時還需要定期對壓力容器進行安全檢驗和設備維護，保證壓力容器安全穩定運行。