壓力容器全過程質量控制

李茂林，惠 寧，袁清璽，邢攸為

（海洋石油工程股份有限公司，天津 300451）

0 引言

壓力容器是現代工業生產中不可缺少的重要設備，近年來，我國工業水平得到較大的提高，壓力容器的制造技術也有了明顯的進步，逐漸向非金屬、大型化、超高溫、超高壓、超低溫等方向發展，壓力容器在石油化工、航空航天、核工業等領域的應用越來越廣泛，應用條件也越來越苛刻。這些壓力容器屬于非標設備，其生產過程對其性能影響較大。隨著壓力容器運行年數的增加，非標壓力容器類設備制造過程中導致的缺陷會日益顯現。

一般來講，壓力容器的質量由設計質量、制造質量和安裝質量3部分組成，其中制造質量的好壞起著關鍵的作用。要想提高壓力容器制造的整體水平，重點是加強制造全過程的質量控制。只有把握好每個環節，才能使制造的產品滿足設計要求。

1 典型案例分析

1.1 湖北當陽電廠蒸汽管道爆裂事故

2016年8月11日14時49分，湖北省當陽市馬店矸石發電有限責任公司熱電聯產項目在試生產過程中，2號鍋爐高壓主蒸汽管道上的“一體焊接式長徑噴嘴”裂爆，導致重大高壓蒸汽管道裂爆事故，造成22人死亡，4人重傷，直接經濟損失約2 313萬元。

經分析，一體焊接式長徑噴嘴質量嚴重不合格的劣質產品，產品質量是肇事的最主要原因。

1）供應商無高溫高壓設備資質。

2）偽造產品檢測合格證。

3）焊接厚度僅1 mm～2 mm，遠遠低于規范要求的21.2 mm，使其承載能力嚴重不足。

4）焊接接頭存在未焊透、未熔合的情況。

1.2 某油田生產分離器316L內襯腐蝕

某油田的生產分離器采用淡水試運行 1個月，后正式運行2個月后開罐檢查，發現分離器的水室發生不同程度的 316L內襯層腐蝕。腐蝕主要集中在水相出口底部4點半到6點半之間的位置，且附近的焊縫腐蝕較嚴重，包括設備接管的焊縫及筒體的焊縫。經檢驗后，認定 316L材質滿足介質防腐需求，后經分析，確定內襯層腐蝕的主要原因是：

1）內襯層表面酸洗鈍化不合格，使用之前已經發生點腐蝕，生產過程只是加速了點腐蝕。

2）設備在焊接過程中，由于碳鋼焊渣、電弧擦傷，以及內襯層焊接溫度過高導致的敏化現象破壞了內襯層。

3）水壓試壓氯離子超標，且未及時干燥封閉。

圖1 分離器水相出口附件區域腐蝕情況

縱觀以上及類似案例，發現大多數事故的主因并非設計原因，而是設計成果以及過程質量控制文件未得到有效執行。對于特種壓力容器而言，任何小的失誤，都有可能造成嚴重的后果，因此，必須對壓力容器從設計、制造、安裝、監檢和使用管理全流程進行質量控制，保證產品質量達到設計預期。

2 過程質量控制措施

所有過程質量控制文件只有得到有效執行及執行結果得到有效檢驗，才能發揮其應有作用。項目各相關方需緊密有效配合，從合同全流程著手，共同對壓力容器的生產過程進行有效控制。

2.1 強化供貨商管理

加強對供貨商管理力度，定期審核，定期清理。對于曾出現過質量問題的庫內供貨商，應根據問題嚴重程度采取相應措施。嚴重者需取消其參與任何項目的資質。

項目前期，根據項目自身提點（復合板、低溫、大壁厚、特殊材質、不易加工等），對潛在供貨商進行資格預審，重點考察供貨商的業績、資質、質量體系、生產能力、機具，注冊資金等，制定針對項目的合格供應商清單。

對于首次參與投標供貨商，應對其質量體系、質量文件、質控人員資質、注冊資金等進行審查，并前往工廠對其生產設備、機具、庫房、管理、試驗臺等進行實地審核，保證供貨商質量，降低風險。

2.2 項目執行

確定供貨商后，應及時召開開工會，確定“三計劃”，即建造計劃、檢驗及測試計劃（ITP）、送審文件計劃。會議需各方技術人員和QAQC（質量保證及控制）經理同時參加。這3個計劃在時間節點和內容上必須對應，保證節點發生時，設計和質量文件已批準、人員和機具已到位。各計劃若因項目自身原因需要升版時，應及時合理更新。

檢驗及測試計劃（ITP）應在開工會后一定時間內正式提交（此計劃應領先于所有技術及管理文件），文件內除明確所有檢驗節點外，也應明確所有的驗收標準，以及相應的確認文件和相關項目各方在各個節點的動作和責任，所有的驗收標準及確認文件均應在供貨商執行程序前交由買方書面確認。

對于ITP中規定的見證節點，供貨商需提前2周～3周通知各相關方到廠見證，比如買方、ASME Inspector、3rd Party、鍋檢所等。

對于第 III類壓力容器或者買方認為有必要的其他壓力容器，應要求設計單位出具包括主要失效模式及風險控制等內容的風險評估報告。設計者應充分考慮容器在各種工況條件下可能產生的失效模式，在材料選擇、結構設計、制造檢驗要求等方面提出安全措施，防止可能發生的失效。

以下質量保證文件或證書需要重點審查：原材料驗收、原材料復驗、WPS、PQR、焊工資質、焊接圖、卷制及沖壓程序、復合板成型程序、堆焊程序、焊接程序、無損檢測人員資質、無損檢測程序、熱處理程序、水壓試驗程序、酸洗鈍化程序、表面處理及噴涂程序、噴涂施工人員資質、噴涂質量檢驗（漏涂測試及附著力測試等）、包裝運輸程序等，上述程序執行后，應由供貨商QAQC經理簽署記錄文件后，并作為正式文件提交審批。

當容器主體材質為復合鋼板或者采用堆焊工藝時，應著重審查成型方法及程序，避免受壓元件成型過程對材料腐蝕性能的影響。另外，也需著重審查焊接工藝程序中對內襯的保護措施，避免焊接電弧、焊渣及硬物對內襯層的破壞。

防腐油漆是容器的最后一道防護，當容器主體材質需要內/外涂覆時，建議對油漆品牌進行限定，并著重審查油漆數據表、噴涂人員資質、表面處理及噴涂程序（包含噴涂工作ITP）、噴涂質量檢測程序等。若必要，可通過召開油漆噴涂開工會，與項目各方就以下問題進行溝通。

1）所有被噴涂部件適用的噴涂系統、油漆數據表、油漆最大允許厚度、油漆證書。

2）油漆儲存、噴涂式樣以及儲存和噴涂時的安全措施。

3）應對極端天氣時的防護措施。

4）油漆供貨商批準的表面處理及噴涂程序。

5）表面處理、噴涂及檢驗過程中使用的設備清單，以及包括驗收標準的噴涂ITP。

當買方或者買方代表無法到達現場見證噴涂和質量檢驗過程時，供貨商應保存噴涂質量檢驗全過程的影像資料，供買方查證，并作為完工文件的一部分。

執行周/月報制度，在供貨商周/月報內，需體現文件“三計劃”進度，急需由各方解決的技術和管理問題、工廠制造影像記錄，比如照片、視頻等，上述內容需由各方設計人員及項目QAQC工程師審查，共同進行監控和管理。

總之，建造過程中的任何節點都應有可靠的QAQC人員/文件指導，節點執行過程或以后都應有有效的 QAQC人員/文件記錄及評判，保證節點有效合理完成。

2.3 試驗及發貨

供貨商應在壓力試驗節點3周前送審試驗程序，并獲得買方書面批準，同時根據ITP要求通知各相關方到廠見證。

設備完工發貨前，需要由買方簽署確認發貨確認書，該確認書對文件送審狀態、意見關閉狀態、設備完工狀態進行統一匯總，保證供貨商發的貨滿足項目需求，避免供貨商為趕交貨進度，把問題留在買方場地，增加買方的管理成本。

嚴格按照批準的包裝程序對壓力容器進行保護，并根據項目要求采取相應密封措施（氮氣或惰性氣體等）。保證運輸過程中外表不破損、內部不腐蝕、結構不破壞。

2.4 驗收

嚴格對設備到貨情況進行驗收，若條件允許，需開罐檢查，對內部涂覆、內件安裝、空間潔凈度等進行再次確認，所有問題務必在調試前得到關閉落實，做到零遺留問題調試。

2.5 使用

加強使用管理，嚴格執行定期檢驗。《固定式壓力容器安全技術監察規程-TSG-2016》中第7、8章節對壓力容器的使用管理和定期檢驗做出了詳細規定；對于標準第 1.5章節中明確的不適用范圍內的壓力容器，應參考對應法規中的使用管理和定期檢驗要求。比如，對于海上油氣處理設施上使用的壓力容器，國家質檢總局不再強制監管。設備在投產后，其使用管理和定期檢驗由國家安監總局、船級社、第三方公司等負責。

2.6 回訪

積極組織技術人員對設備投產后的運行狀況進行回訪，收集運行數據，以對后續項目提供指導。

總之，對于壓力容器而言，全周期的過程控制決定了設備的最終質量。建議和措施并不限于以上諸條，但可有效提高產品質量，促使產品性能達到預期目的。

3 結束語

壓力容器產品的質量是其安全使用的基礎和前提，是保證壓力容器安全運行、發揮經濟效益的先決條件。只有有效把控生產過程中的所有節點，保證設計文件、質量體現文件的有效執行，才能使產品質量達到設計預期目的，保證人員和財產安全。