壓力容器質量控制研究

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摘要：壓力容器每一道制造工藝的要求都非常嚴苛，任何環(huán)節(jié)質量無法保證都會使設備存在安全隱患。如果不重視壓力容器的質量問題，一旦設備失效，往往會造成嚴重的后果。因此必須嚴格控制壓力容器生產質量，監(jiān)管轄其服役時每一個環(huán)節(jié)的質量控制，確保壓力容器的使用安全。

關鍵詞：壓力容器；安全隱患；質量控制

引言

壓力容器是指能夠承受一定載荷且滿足一定的生產工藝要求的設備，通常應用于特殊的工作環(huán)境中。壓力容器在化工、石油等領域中的使用日益廣泛，其安全問題仍然是重點研究課題，國內因壓力容器質量問題發(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，最終導致8人死亡，17人受傷，直接經濟損失達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)象而導致后續(xù)發(fā)生危險事故，最終導致9人死亡，3人受傷，直接經濟損失達277萬元。任何壓力容器從設計、制造、投入運行直到退役是一個非常漫長的過程，任何環(huán)節(jié)質量得不到保證都會使設備存在安全隱患，一旦設備失效，往往會帶來嚴重的后果。本文對壓力容器制造過程中每一個環(huán)節(jié)的質量控制進行了分析。

1壓力容器的特點

壓力容器運行時不但要承受壓力還需滿足生產工藝要求。壓力容器一般具有以下特點：（1）多樣性壓力容器在工業(yè)生產中應用范圍非常廣泛，其類別多種多樣，即使在同一行業(yè)內相同的工作環(huán)境下，只要功能要求不同，壓力容器的結構、尺寸等參數也會完全不同。（2）使用條件的特殊性壓力容器在使用過程中通常與介質直接接觸，因此設計時不僅要考慮使用環(huán)境、操作條件，還要考慮介質的特性。大多情況下，壓力容器內的介質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）設計制造過程的規(guī)范性壓力容器的生產設計必須嚴格依據《中華人民共和國特種設備安全法》以及《特種設備安全監(jiān)察條例》，國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局頒發(fā)的TSGZ0004—2007《特種設備制造、安裝、改造、維修質量保證體系基本要求》[1]中的要求進行，壓力容器產品的制造單位必須根據企業(yè)特種設備許可項目范圍、特性和實際情況建立質量保證體系。（4）生產工藝復雜壓力容器生產工序繁多且過程非常復雜，其生產過程涉及金屬冶金、機加工、材料力學、材料化工、檢驗檢測等眾多領域。

2壓力容器材料選取控制

材料選擇是壓力容器設計的重要環(huán)節(jié)，關系到容器質量、性能及使用年限等重要參數。用于制造壓力容器的材料必須具有足夠的抗壓強度，然而材料的抗壓強度和其他性質有一定的相關性，如果選取的材料強度過低會導致容器太厚，如果材料強度過高則會影響其焊接性能及其他力學性能。壓力容器制造時常需涉及焊接技術，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度，但會對材料的焊接性能產生影響，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性質進行分析，避免影響壓力容器的質量。研究開發(fā)用于制造壓力容器的新材料，必須經過質量技術監(jiān)督部門的審查批準，并經批準前不得擅自使用。壓力容器制造前選取材料時，必須對材料的力學性能、成分以及特性等方面進行綜合考慮，選擇性能最合適的材料。

3壓力容器制造以及檢驗

3.1焊接質量控制

壓力容器的焊接質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量。設計時，必須合理設置焊縫的位置，從結構上保證焊縫的質量并且確保焊縫能夠接受檢驗。另外應嚴格控制焊接工藝，確保焊工持證上崗，并對焊接過程進行監(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力的熱處理，是否需要進行焊后熱處理一般是根據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致材料的韌性降低或產生再熱裂紋，而若溫度過高，往往也會導致材料的韌性降低。

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)，隨著設備運行時間增加，裂紋會不斷擴展，甚至對設備安全產生嚴重影響。因此，對壓力容器進行無損檢測是十分重要的，按照制定的計劃對容器進行技術檢測，及時發(fā)現(xiàn)并排除安全隱患，可以避免設備發(fā)生事故，保證生產順利進行[4]。無損檢測是壓力容器質量檢測的重點手段之一，也是其制造過程質量控制的關鍵點，進行無損檢測的人員應持證上崗，同時應對無損檢測過程進行監(jiān)督。無損檢測人員必須嚴格按照相關標準規(guī)范以及技術要求執(zhí)行，不能漏檢任何一個缺陷。

4耐壓試驗

壓力容器制造完成后需要進行壓力試驗，檢查其在工作壓力下的宏觀強度。壓力試驗可分為強度試驗及致密性試驗。壓力試驗的介質一般為水，當容器組裝完成后須嚴格按照設計規(guī)范以及技術規(guī)程進行水壓試驗。由特殊材料制成的壓力容器需要根據相關標準進行水壓試驗，如16MnR材料的壓力容器進行水壓試驗時，液體溫度必須低于5℃。氣密性試驗是介質毒性較高或對密封性有特殊要求的壓力容器必須進行的檢測，且應在強度試驗之后進行試驗，不允許進水的壓力容器則可用氣壓試驗代替水壓試驗。氣壓試驗的壓力一般比水壓試驗低，氣壓試驗中的安全問題應該特別重視，有必要時需做氣密性試驗。

5在役檢測與控制

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

6結論

近年來，壓力容器在化工、石油等行業(yè)被廣泛應用。壓力容器從設計、制造、運行到退役要經歷一個非常漫長的過程，任何環(huán)節(jié)質量得不到保證都會使設備存在安全隱患，一旦設備失效，會帶來十分嚴重的后果。因此必須嚴格控制壓力容器生產環(huán)節(jié)的質量，確保壓力容器的使用安全。

參考文獻

[1]國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局.特種設備生產和充裝單位許可規(guī)則:TSG07—2019[S].北京:新華出版社,2019.

[2]王志文,蔡仁良.化工容器設計[M].北京:化學工業(yè)出版社，2005.

[3]鄭津洋,董其伍,桑芝富.過程設備設計[M].北京:化學工業(yè)出版社,2008.

[4]夏富根.壓力容器無損檢測技術運用分析[J].化工設計通訊,2017,43(9):66.

作者：楊萌 單位：陜西建工金牛集團股份有限公司