淺談超過設計使用年限的壓力容器檢驗過程中的注意事項

藺衛(wèi)峰

（內蒙古自治區(qū)特種設備檢驗研究院巴彥淖爾分院，內蒙古 巴彥淖爾 015000）

1 前言

在工業(yè)化進度不斷加快的前提下，我國大中小企業(yè)安裝使用壓力容器的數(shù)量越來越多。從國家市場監(jiān)管局官方網(wǎng)站上可以查詢到，截至2022 年年底，在用壓力容器登記數(shù)量為497.15 萬臺，發(fā)生壓力容器事故7 起，死亡3 人，相較其他承壓類特種設備，2022 年發(fā)生的壓力容器事故是最多的。對已經(jīng)結案的壓力容器事故進行分析，發(fā)現(xiàn)多數(shù)事故是由于維護保養(yǎng)不到位造成安全裝置失效而引起的。對于這一問題，也能讓業(yè)內人士在超過設計使用年限的壓力容器的運行方面有所關注和反省。通常情況下，如果沒有標注壓力容器設計使用年限，那么使用超過20 年的壓力容器視為達到設計使用年限。實際情況中，設計單位有可能刻意將壓力容器設計年限設定的較短，比如10 年或者15 年，這是為了降低風險隱患，促使使用單位著重關注服役時間較長的壓力容器的“身體狀態(tài)”?？傊瑝毫θ萜鬟_到設計使用年限后，面臨的不一定是報廢結局，根據(jù)相關法律法規(guī)、技術規(guī)范，壓力容器使用單位可以委托有相應資質的檢驗機構對其進行定期檢驗，如果得出符合使用要求的結論，那么經(jīng)使用單位主要負責人批準后，即到屬地市場監(jiān)督管理局對該設備辦理《使用登記證》變更手續(xù)，方可投入使用。

2 行政處罰案例

特種設備使用單位使用達到設計年限的壓力容器，并且未經(jīng)檢驗或安全評估，存在嚴重的安全隱患，即使是簡單式壓力容器，對于人民群眾的人身財產安全也有一定侵害。如果設備已經(jīng)檢驗，卻沒有及時辦理使用登記變更手續(xù)，給市場監(jiān)管局監(jiān)督檢查工作，以及檢驗機構下一次檢驗工作帶來阻礙，相關壓力容器將會被查封。以下是兩個案例。

2022 年7 月，張家口市宣化區(qū)市場監(jiān)督管理局執(zhí)法人員對張家口市春雨建材有限公司進行現(xiàn)場監(jiān)督檢查，檢查發(fā)現(xiàn)該單位使用的7 臺2012 年投入使用的壓力容器超過了生產廠家規(guī)定的10 年設計使用壽命，企業(yè)已于2021 年3 月檢驗，下次檢驗日期為2025 年3 月，但按要求，企業(yè)應于2022 年2 月辦理使用登記變更手續(xù)方可繼續(xù)使用，企業(yè)一直未辦理該業(yè)務，張家口市春雨建材有限公司涉嫌違反了使用的壓力容器達到設計使用年限未辦理使用登記變更手續(xù)的行為。執(zhí)法人員立即對7 臺壓力容器采取原地查封措施，并對當事人下達實施行政措施決定書。

2023 年5 月，福山區(qū)市場監(jiān)管局執(zhí)法人員在對煙臺某公司進行檢查時發(fā)現(xiàn)，該單位車間內有2 臺儲氣罐正在使用，但2 臺儲氣罐均已超出其設計使用年限，該單位未對其進行報廢處理，也未按照安全技術規(guī)范的要求通過檢驗或安全評估。立案后，該公司立即整改，報廢超期儲罐并更換新設備，消除了事故隱患。為做好安全保障工作，避免企業(yè)承擔更嚴重的經(jīng)濟損失，結合多年來從事壓力容器檢驗工作的經(jīng)驗，就超過設計使用年限的壓力容器檢驗問題，進行論述。

3 壓力容器設計使用年限設定依據(jù)

壓力容器設計工作不具備通用模版，這需要設計人員根據(jù)使用單位提出的訴求，圍繞結構尺寸、工作壓力、現(xiàn)場環(huán)境、方式用途、工作介質等因素，結合預期腐蝕情況，載荷要求，設計出符合使用單位需求的設備。根據(jù)選用材料和適用情況，設定該容器的使用年限。由于壓力容器的具體應用情況是無法預料的，這就要求使用單位在設備服役過程中做好維修和自檢工作。因為設計使用年限只是一個估量數(shù)值，不能作為判定壓力容器是報廢還是可以繼續(xù)使用的依據(jù)，再加上或許存在的介質腐蝕、沖刷等情況，壓力容器運行時間很有可能沒有達到設計使用年限，就已經(jīng)無法繼續(xù)使用了?？傊剂吭O備是否能夠繼續(xù)使用，也要結合設備自身情況、使用單位對于設備的日常保養(yǎng)維護情況等，進行綜合判定。對于達到設計使用年限的壓力容器，使用單位應當申請具有相應資質的檢驗機構對其進行定期檢驗，得出是否能夠繼續(xù)使用的結論。

4 超過設計使用年限的壓力容器檢驗方式

對于超過設計使用年限的壓力容器檢驗屬于特種設備檢驗類型中的委托檢驗，因其不屬于法定檢驗，使用單位須與檢驗機構簽訂技術協(xié)議，達成檢驗意向，由檢驗機構對受檢設備的失效風險進行確定，進行定期檢驗或合于使用評價，檢驗員應當嚴格按照規(guī)定流程開展工作。

4.1 資料審查環(huán)節(jié)

為了不打無準備之仗，檢驗員要在掌握受檢壓力容器基本信息的情況下，審查壓力容器的設計、制造資料，安裝竣工資料等。除此以外，還需要企業(yè)提供受檢設備日常運行記錄、維護保養(yǎng)記錄等，要了解該設備是否經(jīng)過改造維修，超過設計使用年限的時間有多久，掌握壓力容器在使用期間出現(xiàn)過的異常情況。根據(jù)以上情況，檢驗員就基本能夠做到給受檢設備“畫像”了。

4.2 預判壓力容器可能存在的損傷

壓力容器損傷既可能在設備生產階段發(fā)生，也可能在運行階段發(fā)生。比如，在部件鍛造階段，可能會埋下氣孔、未熔合、夾渣等問題；在容器制造階段，可能會出現(xiàn)裂紋、未焊透等問題；在運行階段，又會經(jīng)歷腐蝕、沖刷，機械損傷等情況，致使厚度減薄、應力腐蝕，導致材質劣化損傷。這些損傷模式并不具有唯一性，檢驗員常常面臨綜合、棘手的情況?？傊?，即使是同一家使用單位的在用壓力容器，也不應將某臺壓力容器磨損情況以及檢驗經(jīng)驗照搬到另一臺上面，以免產生誤導。下面對各種損傷模式做一個簡要說明。

（1）腐蝕減薄。正如萬物相生相克的道理，堅硬的鋼板也會被一些酸性物質所侵害。也許介質濃度還處于低值，不會在短期內嚴重腐蝕鋼板，但如果在死角、蒸發(fā)、排污不及時等綜合條件下，容器內部就會產生一片介質濃縮區(qū)域，在這一區(qū)域里面受到的腐蝕影響將會超過其他部位。局部腐蝕還有一種情況可以造成，即長期停用的容器中，尚有積水存在，而且沒有施加任何防腐措施。還有常溫壓力容器，如果其隔熱層產生破損，并且受地理因素影像，經(jīng)常受濕、受潮，也容易形成電化學腐蝕。

當然，對壓力容器產生腐蝕的介質不一定是酸性介質，或者水汽，有可能是多種成分的混合體。作用在壓力容器上面，使其受到傷害，可能是其中一種成分起到作用，也可能是多種成分的混合作用。介質也不一定會借助水的作用才能對容器產生腐蝕，在無水的情況下，但是含氧量達到一定濃度，也會對容器造成傷害?？傊?，判斷容器腐蝕情況應當綜合考慮，在檢驗時，首先要找準容器上容易遭到腐蝕的部位，再對該部位進行檢驗。

（2）應力腐蝕。壓力容器發(fā)生應力腐蝕的可能性比較大。這個損傷模式需要滿足兩個條件，即腐蝕，且有應力。當壓力容器遭到介質腐蝕時，在應力集中部位，其腐蝕情形更加嚴重，裂紋也會相應擴大。應力腐蝕損傷模式出現(xiàn)后，大部分損傷進程都較慢，但也有少數(shù)幾種特殊情況，會導致腐蝕、裂紋在數(shù)小時內就加劇擴散，這需要檢驗員積累日常經(jīng)驗，在豐富的理論基礎以及深厚的實踐經(jīng)歷下，進行判斷。在對應力腐蝕材料進行檢測時，要考慮介質濃度、含水量、溫度等。

（3）材質劣化。材質劣化的情形一般出現(xiàn)在壓力容器長時間運行后。如果設備安裝環(huán)境溫度較高，且長期處于高溫狀態(tài)，那么金相組織就容易發(fā)生球化。也有一些壓力容器，雖然工作溫度不高，但因為操作不當，就會形成局部“熱點”。材質劣化程度根據(jù)材料性狀表現(xiàn)出不同的形式。

（4）局部沖刷。通常情況下，壓力容器筒體變徑部位、進出口接管部位等，也就是我們直觀看到的“高低不平”“層次分明”的部位，是最容易受到?jīng)_刷磨損的部位。沖刷和介質的相態(tài)無關，不管是氣態(tài)還是固態(tài)，只要沖刷頻次高，沖刷力度大，沖刷時間長，最終都會給沖刷區(qū)域造成溝槽、凹坑等。

4.3 確定檢驗項目內容及所需方法

檢驗員要對壓力容器常見的損傷模式做到心中有數(shù)、心中有痕，在了解受檢設備內部結構和使用狀況以及外部環(huán)境的情況下，檢驗員就可以確定采取何種檢驗方法。下面簡要說一下可能涉及的檢驗手段。

（1）宏觀檢驗。宏觀檢驗并不能因其在稱呼上顯得缺乏細致而讓人產生偏見，事實上，這是很重要且必要的檢驗項目。通過宏觀檢驗，我們可以初步檢測出壓力容器內外表面遭受銹蝕、裂紋、機械損傷、鼓包變形等情況，隔熱層是否完好，疏水排污功能是否正常。對內部進行宏觀檢驗時，要善用工具，可以讓燈光緊緊貼緊內壁，檢查有無明顯表露于外的缺陷。

（2）厚度測量。在測量前應當掌握介質流向，定位沖刷受力最嚴重部位，然后才能找到有可能產生腐蝕的位置，接著測量其厚度。

（3）無損檢測。重要的是，要對容器表面所有焊縫進行100%的磁粉或者滲透檢測。至于檢測前用試片進行試驗的這個要點，擁有一定工作經(jīng)驗的檢驗員應當都有這項試驗意識。超聲檢測或者射線檢測同樣也是無損檢測，用于檢測埋藏缺陷。采用此種檢測方式要結合表面無損檢測（磁粉或者滲透檢測）發(fā)現(xiàn)的缺陷，還有往年定期檢驗情況，采取50%的抽查辦法。

（4）硬度測定。硬度測定的主要部位一般是腐蝕減薄部位、應力集中部位、常態(tài)化高溫部位、挖補區(qū)域等，可能受到較嚴重侵害的地方。對于受檢部位的判斷，除了檢驗規(guī)程中有所指示，通常也可以用豐富的經(jīng)驗來判斷，只是個人經(jīng)驗或許帶有主觀性傾向?？傊?，在硬度測定后，確實發(fā)現(xiàn)有異常情況，或者對材質是否劣化有所懷疑，那就要繼續(xù)進行金相檢測。

（5）耐壓試驗。全方位檢驗完畢后，且容器經(jīng)應力校核確認可以進行耐壓試驗，即可進行該試驗。

4.4 檢驗要點

對于超過設計使用年限的壓力容器檢驗，實際上非常考驗檢驗員的經(jīng)驗積累和技術水平。檢驗時應當著重考慮這幾方面。

（1）要認真查看受檢壓力容器日常維護保養(yǎng)記錄，還有定期檢查報告，尤其對于歷年定期檢驗中發(fā)現(xiàn)問題※※的部位，進行著重檢查。

（2）在進行宏觀檢驗時，初步選用目視法即可檢查受檢壓力容器是否有嚴重磨損區(qū)域。對于結構不連續(xù)部位、應力集中部位，尤其要做好無損檢測工作。并且要選用合適的檢測方式和檢測試劑，比如，不銹鋼用滲透檢測，對焊縫及熱影響區(qū)域檢測前應進行適度打磨，等等。

（3）關注受檢壓力容器的“死角”。比如，觀察并檢測隔熱層破損區(qū)域是否發(fā)生腐蝕，較容易存在積水的容器底部要進行宏觀檢驗，容器內部設置的轉動部件是否對內壁造成磨損等等。

（4）關注受檢壓力容器的安全附件。比如，安裝有安全閥或者爆破片的，要檢查這些附件是否在有效期內。對于快開門式壓力容器的安全聯(lián)鎖裝置的檢驗，則又是另一種方式，在此不多贅述。

（5）關注受檢壓力容器的結構連接情況是否能夠支持設備運轉。觀察并檢測各部件間的連續(xù)性、穩(wěn)定性。

4.5 確定檢驗周期

根據(jù)相關規(guī)程中給出的規(guī)定可以得知，如果受檢壓力容器經(jīng)過定期檢驗并且經(jīng)評估認為其具備繼續(xù)運行的條件時，就可以結合現(xiàn)在運行模式進行個性化管控，并且和使用單位確定下一次檢驗日期。評估其安全等級以3 級為分水嶺，數(shù)字越大，壓力容器就越要慎重運行。如果評估安全狀況為5 級，受檢壓力容器不得繼續(xù)運行。即使評估給出的意見是可以繼續(xù)使用，也不能掉以輕心，而是更應該加強日常檢查，做好經(jīng)常性維護保養(yǎng)工作。

4.6 剩余使用壽命的判斷

判斷壓力容器剩余壽命時，要以腐蝕余量和原始設計參數(shù)為變量進行計算。但是，也有一些存在應力腐蝕的壓力容器，無法用常規(guī)公式計算出其損傷擴展速度，此時需要請有資質的檢驗單位對其進行合于使用評價，給出合格或者修理的結論。

5 結語

檢驗超過設計使用年限的壓力容器是一項比較復雜的工作，除了事先確定檢驗方案外，也要選用經(jīng)驗豐富，具備專業(yè)素養(yǎng)的檢驗員，按照規(guī)定“動作”開展工作。同時，在日常管理上面，使用單位也要對此類設備加強巡檢，做好記錄。監(jiān)督管理部門和檢驗機構也可以聯(lián)合開展針對此類型的壓力容器事故應急救援演練工作?？傊?，與之相關的單位、部門要齊心協(xié)力，最大限度地降低安全隱患，保障設備安穩(wěn)運行。