夾套罐焊縫致密性檢驗的壓力試驗?zāi)Ｊ?/h1>
2015-11-17 02:27:35李崇勇張雅新張
中國特種設(shè)備安全 2015年5期
李崇勇張雅新張 光
（1.中國石油遼陽石化公司機械廠 遼陽 111003）
（2.遼陽石化公司機動設(shè)備處 遼陽 111003）
夾套罐焊縫致密性檢驗的壓力試驗?zāi)Ｊ?/p>
李崇勇1張雅新2張 光1
（1.中國石油遼陽石化公司機械廠 遼陽 111003）
（2.遼陽石化公司機動設(shè)備處 遼陽 111003）
壓力試驗是檢驗壓力容器整體質(zhì)量的傳統(tǒng)方法，也是對無法做無損檢測的焊縫進行致密性檢驗的手段?！度菀?guī)》［1］要求壓力容器制成后應(yīng)進行耐壓試驗，GB 150［2］則作出了實施細則，但對多腔容器的規(guī)定卻不夠明確，要求圖樣設(shè)計具體考慮并注明相應(yīng)要求。為方便設(shè)計應(yīng)用，以夾套罐下封頭凸緣焊縫泄漏為例對罐體焊縫致密性檢驗的壓力試驗方案進行了分析討論，并針對罐內(nèi)設(shè)計壓力的各種情況，分別給出了夾套罐壓力試驗的致密性檢驗?zāi)Ｊ健?/p>
夾套罐 致密性 壓力試驗 模式
一臺帶夾套閉式罐（罐體由上/下封頭與圓筒封閉焊接而成，上封頭開設(shè)有人孔、攪拌孔等，而下封頭及圓筒的部分被夾套包圍）的下封頭凸緣焊縫在運行中發(fā)生了泄漏，這是因系統(tǒng)運行異常查找原因時通過夾套水蒸汽壓力試驗發(fā)現(xiàn)的，夾套罐的技術(shù)特性見表1。
表1 技術(shù)特性
由表1可知，罐內(nèi)試驗壓力小于夾套試驗壓力，而進行夾套水壓試驗時要求罐內(nèi)充壓0.09MPa，但圖樣卻未提出在夾套水壓試驗前“應(yīng)先進行泄漏試驗檢查”［2］的要求，即先在夾套內(nèi)進行≤夾套設(shè)計壓力的泄漏試驗，如氣密性或氨檢漏試驗等以檢查罐體焊縫的致密性，致使罐體下封頭凸緣焊縫無法通過壓力試驗檢查致密性。因為，罐體下封頭凸緣是穿過夾套下封頭并分別于兩封頭焊接的，僅進行罐內(nèi)水壓試驗，由于罐內(nèi)試驗壓力小于夾套試驗壓力，則不能對罐體焊縫做最終的致密性檢查，致使罐體下封頭凸緣焊縫漏檢。所以有必要對夾套罐的壓力試驗方案進行討論。
1 夾套罐焊縫致密性檢驗的壓力試驗討論
上面的案例是典型的設(shè)計未準(zhǔn)確領(lǐng)會GB 150的規(guī)定而導(dǎo)致的設(shè)計圖樣失誤。關(guān)于多腔容器如典型的夾套罐耐壓試驗，GB 150.1中4.6.1.7規(guī)定每個壓力室的試驗壓力按其設(shè)計壓力確定，各壓力室分別進行耐壓試驗；校核公用元件在試驗壓力下的穩(wěn)定性如不能滿足穩(wěn)定性要求，則應(yīng)先進行泄漏檢查，合格后再進行耐壓試驗（即壓差法試驗）：在進行耐壓試驗時，相鄰壓力室內(nèi)應(yīng)保持一定壓力，以使整個試驗過程中的任一時刻，各壓力室的壓力差不超過允許壓差，圖樣上應(yīng)注明這一要求和允許壓差值；如需提高某腔試驗壓力，應(yīng)滿足耐壓試驗的應(yīng)力校核。而對于夾套罐GB 150.4中11.4.8規(guī)定，帶夾套容器應(yīng)先進行內(nèi)筒耐壓試驗，合格后再焊夾套，然后再進行夾套內(nèi)的耐壓試驗。并且，GB 150.1中4.6.1.6規(guī)定外壓容器以內(nèi)壓進行耐壓試驗。
壓力試驗分為耐壓試驗和泄漏試驗，其目的之一是檢驗容器焊縫的致密性。耐壓試驗（如水壓試驗）除了考證內(nèi)壓容器的整體強度、剛度和局部穩(wěn)定性外，包括外壓容器尚可驗證密封結(jié)構(gòu)的密封性能及檢驗焊接接頭的致密性；而泄漏試驗（如試驗壓力=設(shè)計壓力的氣密性試驗、試驗壓力≤設(shè)計壓力的氨檢漏試驗等）除了驗證密封結(jié)構(gòu)的密封性能外，主要也是檢驗焊接接頭的致密性。下面僅對檢驗夾套罐罐體焊接接頭致密性的壓力試驗進行討論。
夾套罐根據(jù)罐內(nèi)設(shè)計壓力與夾套設(shè)計壓力的關(guān)系可分成兩種情況，一種是罐內(nèi)設(shè)計壓力≥夾套設(shè)計壓力且都為正壓，另一種是罐內(nèi)設(shè)計壓力＜夾套設(shè)計壓力（正壓）。對于前一種情況，只要按GB 150.4中11.4.8先行罐內(nèi)耐壓試驗即能檢驗罐體焊縫的致密性，而后一種情況則需視各種工況具體分析后才能確定罐體焊縫致密性的檢驗方案。
1）罐內(nèi)為真空（負壓）。若無安全控制裝置取設(shè)計壓力（外壓）為0.1MPa時，則罐內(nèi)水壓試驗壓力按GB 150.1中4.6.2.3確定為1.25倍的設(shè)計壓力，并以此試驗壓力進行罐內(nèi)水壓試驗，主要檢驗未被夾套包圍的罐體焊縫的致密性，同時也可初次檢驗被夾套包圍的罐體焊縫的致密性。而對于被夾套包圍的罐體焊縫致密性的最終檢驗，則應(yīng)視兩種情況確定。其一，若罐體（圓筒和封頭）通過夾套水壓試驗壓力的外壓穩(wěn)定性校核，則可在夾套水壓試驗時檢驗罐體被夾套包圍的焊縫致密性；其二，若罐體沒有通過夾套水壓試驗壓力的外壓穩(wěn)定性校核，則可按GB 150.1中4.6.1.7進行壓差法試驗，并在試驗前應(yīng)先行罐體焊縫的泄漏試驗檢查（罐內(nèi)泄漏試驗合格后，再組焊夾套）。可見，這兩種情況的檢驗是對被夾套包圍的罐體焊縫致密性的二次檢查。
2）罐內(nèi)為常壓。罐內(nèi)試驗需按常壓容器標(biāo)準(zhǔn)［3］視具體情況確定檢驗罐體焊縫致密性的方案，而對于被夾套包圍的罐體焊縫致密性的終檢同1）。需說明的是，前面的案例罐內(nèi)工作壓力為常壓，而設(shè)計壓力為0.1MPa，水壓試驗壓力0.13MPa，夾套的水壓試驗壓力0.44MPa，所以僅以0.13MPa壓力進行罐內(nèi)水壓試驗，只能對未被夾套包圍的罐體焊縫致密性檢驗，而不能達到對被夾套包圍罐體焊縫致密性的終檢，并且設(shè)計圖樣只要求“夾套水壓試驗時罐內(nèi)充壓0.09MPa”，而未要求“應(yīng)先行泄漏檢查”，所以無法實現(xiàn)對被夾套包圍罐體焊縫致密性的終檢，致使罐體下封頭凸緣焊縫漏檢。
3）罐內(nèi)為正壓。罐內(nèi)試驗椐其設(shè)計壓力按GB 150.1中4.6.2.2并考慮介質(zhì)液柱靜壓力及立式容器臥置試驗等情況確定試驗壓力，并先行罐內(nèi)水壓試驗檢驗罐體焊縫的致密性。然后同1）的夾套試驗方案對被夾套包圍罐體焊縫致密性進行終檢。需說明的是，由于夾套的兩種試驗方案尤其是后一種泄漏試驗，需要進罐內(nèi)檢查，即不方便更不安全，所以設(shè)計應(yīng)探討提高罐內(nèi)試驗壓力等于夾套試驗壓力的可能性，以一次罐內(nèi)水壓試驗即可檢驗罐體焊縫致密性，從而省去被夾套包圍罐體焊縫致密性的二次壓力試驗的檢驗，實現(xiàn)GB 150.4中11.4.8規(guī)定的夾套罐常規(guī)的試驗安裝方案，同時更利于罐外側(cè)的檢查。
2 夾套罐焊縫致密性檢驗的壓力試驗?zāi)Ｊ?/h2>
綜上討論，歸納出的夾套罐焊縫致密性檢驗的壓力試驗?zāi)Ｊ揭姳?。
表2 夾套罐壓力試驗?zāi)Ｊ?/p>
3 結(jié)語
壓力容器是由受壓元件焊接而成，所以容器的焊接接頭質(zhì)量是保證容器本質(zhì)安全的前提，符合《容規(guī)》安全可靠性要求的圖樣設(shè)計，更應(yīng)使容器制造能實現(xiàn)可靠性要求，所設(shè)計的容器焊接接頭即要利于焊縫的全焊透更要便于焊接的質(zhì)量檢查，尤其是對無法做無損檢測的焊縫更應(yīng)要求通過壓力試驗來實現(xiàn)其致密性的終檢，而夾套罐焊縫致密性檢驗的壓力試驗?zāi)Ｊ浇鉀Q了典型多腔容器的設(shè)計通用問題。
［1］ TSG R0004—2009 固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程［S］.
［2］ GB 150—2011 壓力容器［S］.
［3］ NB/T 47003.1—2009 鋼制焊接常壓容器［S］.
Pressure Test Mode of Jacketed Tanks Welds Seal Test
Li Chongyong1Zhang Yaxin2Zhang Guang1
（1. Petrochina Liaoyang Petrochemical Company Machinery Factory Liaoyang 111003 ）
（2. PetroChina Liaoyang Petrochemical Company Machinery and Equipment Division Liaoyang 111003）
Pressure test is not only a conventional method for inspecting pressure vessels total quality， but also a method for seal test of welds which cannot be examined by NDT. Pressure test shall be performed after the pressure vessel is fabricated， defi ned by Supervision Regulation on Safety Technology for Stationary Pressure Vessel. GB 150 which has formulated the detailed rules for implementation， but provisions of pressure vessels with multiple chambers is equivocal， and the relevant requirements are regarded specifically and specified in design drawings in accordance with the relevant provisions. For the ease of design and application， take the welding seam leakage between bottom head and fl ange of jacketed tanks for example， analyzing and discussing pressure test program for inspecting the compactness of tanks welds， and giving pressure test mode for inspecting the compactness of tanks separately， in allusion to all instance of in-tank design pressure.
Jacketed tanks Seal Pressure test Mode
X933.4
B
1673-257X（2015）05-21-03
10.3969/j.issn.1673-257X.2015.05.005
李崇勇（1982～），男，本科，工程師，現(xiàn)從事壓力容器建造工作。
2014-07-31）
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（2.遼陽石化公司機動設(shè)備處 遼陽 111003）
夾套罐焊縫致密性檢驗的壓力試驗?zāi)Ｊ?/p>
李崇勇1張雅新2張 光1
（1.中國石油遼陽石化公司機械廠 遼陽 111003）
（2.遼陽石化公司機動設(shè)備處 遼陽 111003）
壓力試驗是檢驗壓力容器整體質(zhì)量的傳統(tǒng)方法，也是對無法做無損檢測的焊縫進行致密性檢驗的手段?！度菀?guī)》［1］要求壓力容器制成后應(yīng)進行耐壓試驗，GB 150［2］則作出了實施細則，但對多腔容器的規(guī)定卻不夠明確，要求圖樣設(shè)計具體考慮并注明相應(yīng)要求。為方便設(shè)計應(yīng)用，以夾套罐下封頭凸緣焊縫泄漏為例對罐體焊縫致密性檢驗的壓力試驗方案進行了分析討論，并針對罐內(nèi)設(shè)計壓力的各種情況，分別給出了夾套罐壓力試驗的致密性檢驗?zāi)Ｊ健?/p>
夾套罐 致密性 壓力試驗 模式
一臺帶夾套閉式罐（罐體由上/下封頭與圓筒封閉焊接而成，上封頭開設(shè)有人孔、攪拌孔等，而下封頭及圓筒的部分被夾套包圍）的下封頭凸緣焊縫在運行中發(fā)生了泄漏，這是因系統(tǒng)運行異常查找原因時通過夾套水蒸汽壓力試驗發(fā)現(xiàn)的，夾套罐的技術(shù)特性見表1。
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由表1可知，罐內(nèi)試驗壓力小于夾套試驗壓力，而進行夾套水壓試驗時要求罐內(nèi)充壓0.09MPa，但圖樣卻未提出在夾套水壓試驗前“應(yīng)先進行泄漏試驗檢查”［2］的要求，即先在夾套內(nèi)進行≤夾套設(shè)計壓力的泄漏試驗，如氣密性或氨檢漏試驗等以檢查罐體焊縫的致密性，致使罐體下封頭凸緣焊縫無法通過壓力試驗檢查致密性。因為，罐體下封頭凸緣是穿過夾套下封頭并分別于兩封頭焊接的，僅進行罐內(nèi)水壓試驗，由于罐內(nèi)試驗壓力小于夾套試驗壓力，則不能對罐體焊縫做最終的致密性檢查，致使罐體下封頭凸緣焊縫漏檢。所以有必要對夾套罐的壓力試驗方案進行討論。
1 夾套罐焊縫致密性檢驗的壓力試驗討論
上面的案例是典型的設(shè)計未準(zhǔn)確領(lǐng)會GB 150的規(guī)定而導(dǎo)致的設(shè)計圖樣失誤。關(guān)于多腔容器如典型的夾套罐耐壓試驗，GB 150.1中4.6.1.7規(guī)定每個壓力室的試驗壓力按其設(shè)計壓力確定，各壓力室分別進行耐壓試驗；校核公用元件在試驗壓力下的穩(wěn)定性如不能滿足穩(wěn)定性要求，則應(yīng)先進行泄漏檢查，合格后再進行耐壓試驗（即壓差法試驗）：在進行耐壓試驗時，相鄰壓力室內(nèi)應(yīng)保持一定壓力，以使整個試驗過程中的任一時刻，各壓力室的壓力差不超過允許壓差，圖樣上應(yīng)注明這一要求和允許壓差值；如需提高某腔試驗壓力，應(yīng)滿足耐壓試驗的應(yīng)力校核。而對于夾套罐GB 150.4中11.4.8規(guī)定，帶夾套容器應(yīng)先進行內(nèi)筒耐壓試驗，合格后再焊夾套，然后再進行夾套內(nèi)的耐壓試驗。并且，GB 150.1中4.6.1.6規(guī)定外壓容器以內(nèi)壓進行耐壓試驗。
壓力試驗分為耐壓試驗和泄漏試驗，其目的之一是檢驗容器焊縫的致密性。耐壓試驗（如水壓試驗）除了考證內(nèi)壓容器的整體強度、剛度和局部穩(wěn)定性外，包括外壓容器尚可驗證密封結(jié)構(gòu)的密封性能及檢驗焊接接頭的致密性；而泄漏試驗（如試驗壓力=設(shè)計壓力的氣密性試驗、試驗壓力≤設(shè)計壓力的氨檢漏試驗等）除了驗證密封結(jié)構(gòu)的密封性能外，主要也是檢驗焊接接頭的致密性。下面僅對檢驗夾套罐罐體焊接接頭致密性的壓力試驗進行討論。
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1）罐內(nèi)為真空（負壓）。若無安全控制裝置取設(shè)計壓力（外壓）為0.1MPa時，則罐內(nèi)水壓試驗壓力按GB 150.1中4.6.2.3確定為1.25倍的設(shè)計壓力，并以此試驗壓力進行罐內(nèi)水壓試驗，主要檢驗未被夾套包圍的罐體焊縫的致密性，同時也可初次檢驗被夾套包圍的罐體焊縫的致密性。而對于被夾套包圍的罐體焊縫致密性的最終檢驗，則應(yīng)視兩種情況確定。其一，若罐體（圓筒和封頭）通過夾套水壓試驗壓力的外壓穩(wěn)定性校核，則可在夾套水壓試驗時檢驗罐體被夾套包圍的焊縫致密性；其二，若罐體沒有通過夾套水壓試驗壓力的外壓穩(wěn)定性校核，則可按GB 150.1中4.6.1.7進行壓差法試驗，并在試驗前應(yīng)先行罐體焊縫的泄漏試驗檢查（罐內(nèi)泄漏試驗合格后，再組焊夾套）。可見，這兩種情況的檢驗是對被夾套包圍的罐體焊縫致密性的二次檢查。
2）罐內(nèi)為常壓。罐內(nèi)試驗需按常壓容器標(biāo)準(zhǔn)［3］視具體情況確定檢驗罐體焊縫致密性的方案，而對于被夾套包圍的罐體焊縫致密性的終檢同1）。需說明的是，前面的案例罐內(nèi)工作壓力為常壓，而設(shè)計壓力為0.1MPa，水壓試驗壓力0.13MPa，夾套的水壓試驗壓力0.44MPa，所以僅以0.13MPa壓力進行罐內(nèi)水壓試驗，只能對未被夾套包圍的罐體焊縫致密性檢驗，而不能達到對被夾套包圍罐體焊縫致密性的終檢，并且設(shè)計圖樣只要求“夾套水壓試驗時罐內(nèi)充壓0.09MPa”，而未要求“應(yīng)先行泄漏檢查”，所以無法實現(xiàn)對被夾套包圍罐體焊縫致密性的終檢，致使罐體下封頭凸緣焊縫漏檢。
3）罐內(nèi)為正壓。罐內(nèi)試驗椐其設(shè)計壓力按GB 150.1中4.6.2.2并考慮介質(zhì)液柱靜壓力及立式容器臥置試驗等情況確定試驗壓力，并先行罐內(nèi)水壓試驗檢驗罐體焊縫的致密性。然后同1）的夾套試驗方案對被夾套包圍罐體焊縫致密性進行終檢。需說明的是，由于夾套的兩種試驗方案尤其是后一種泄漏試驗，需要進罐內(nèi)檢查，即不方便更不安全，所以設(shè)計應(yīng)探討提高罐內(nèi)試驗壓力等于夾套試驗壓力的可能性，以一次罐內(nèi)水壓試驗即可檢驗罐體焊縫致密性，從而省去被夾套包圍罐體焊縫致密性的二次壓力試驗的檢驗，實現(xiàn)GB 150.4中11.4.8規(guī)定的夾套罐常規(guī)的試驗安裝方案，同時更利于罐外側(cè)的檢查。
2 夾套罐焊縫致密性檢驗的壓力試驗?zāi)Ｊ?/h2>
綜上討論，歸納出的夾套罐焊縫致密性檢驗的壓力試驗?zāi)Ｊ揭姳?。
表2 夾套罐壓力試驗?zāi)Ｊ?/p>
3 結(jié)語
壓力容器是由受壓元件焊接而成，所以容器的焊接接頭質(zhì)量是保證容器本質(zhì)安全的前提，符合《容規(guī)》安全可靠性要求的圖樣設(shè)計，更應(yīng)使容器制造能實現(xiàn)可靠性要求，所設(shè)計的容器焊接接頭即要利于焊縫的全焊透更要便于焊接的質(zhì)量檢查，尤其是對無法做無損檢測的焊縫更應(yīng)要求通過壓力試驗來實現(xiàn)其致密性的終檢，而夾套罐焊縫致密性檢驗的壓力試驗?zāi)Ｊ浇鉀Q了典型多腔容器的設(shè)計通用問題。
［1］ TSG R0004—2009 固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程［S］.
［2］ GB 150—2011 壓力容器［S］.
［3］ NB/T 47003.1—2009 鋼制焊接常壓容器［S］.
Pressure Test Mode of Jacketed Tanks Welds Seal Test
Li Chongyong1Zhang Yaxin2Zhang Guang1
（1. Petrochina Liaoyang Petrochemical Company Machinery Factory Liaoyang 111003 ）
（2. PetroChina Liaoyang Petrochemical Company Machinery and Equipment Division Liaoyang 111003）
Pressure test is not only a conventional method for inspecting pressure vessels total quality， but also a method for seal test of welds which cannot be examined by NDT. Pressure test shall be performed after the pressure vessel is fabricated， defi ned by Supervision Regulation on Safety Technology for Stationary Pressure Vessel. GB 150 which has formulated the detailed rules for implementation， but provisions of pressure vessels with multiple chambers is equivocal， and the relevant requirements are regarded specifically and specified in design drawings in accordance with the relevant provisions. For the ease of design and application， take the welding seam leakage between bottom head and fl ange of jacketed tanks for example， analyzing and discussing pressure test program for inspecting the compactness of tanks welds， and giving pressure test mode for inspecting the compactness of tanks separately， in allusion to all instance of in-tank design pressure.
Jacketed tanks Seal Pressure test Mode
X933.4
B
1673-257X（2015）05-21-03
10.3969/j.issn.1673-257X.2015.05.005
李崇勇（1982～），男，本科，工程師，現(xiàn)從事壓力容器建造工作。
2014-07-31）
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