壓力容器安全管理與定期檢驗(yàn)

魏鵬飛

摘要：壓力容器屬于工業(yè)生產(chǎn)行業(yè)的核心設(shè)備，壓力容器設(shè)備規(guī)模相比其他設(shè)備要大，且對(duì)于溫度和壓力具有較高的要求，因此其在投入使用的過(guò)程中受外界因素的影響、自身性能的降低以及管理的不善，易存在較多的安全隱患點(diǎn)和發(fā)生安全事故，而其使用的安全性不僅關(guān)系到工業(yè)生產(chǎn)行業(yè)的整體發(fā)展水平，同時(shí)更關(guān)系到容器操作人員以及容器周邊其他工作人員的人身安全，為此需不斷加強(qiáng)壓力容器安全和檢測(cè)管理，才能使壓力容器安全、穩(wěn)定的運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：壓力容器;安全管理;定期檢驗(yàn)

一、壓力容器定期檢驗(yàn)的必要性及其管理

（1）壓力容器是具有一定危險(xiǎn)性的，可以裝運(yùn)易燃易爆以及有毒氣體液體的特殊承壓設(shè)備，如果安全管理不嚴(yán)格，很容易產(chǎn)生安全隱患，對(duì)社會(huì)的生命和財(cái)產(chǎn)構(gòu)成潛在威脅。對(duì)壓力容器進(jìn)行定期檢驗(yàn)，主要是指在壓力容器的使用期限內(nèi)，每一段時(shí)間就采用有效的方法和手段對(duì)壓力容器的各個(gè)承受壓力的部件先檢查，再測(cè)試，在這兩個(gè)步驟后，如果發(fā)現(xiàn)此壓力容器依然有缺陷，就要及時(shí)對(duì)壓力容器進(jìn)行修理，使安全威脅在壓力容器發(fā)生安全事故之前就被解決，防止壓力容器在運(yùn)行中發(fā)生破裂甚至爆炸事故。

（2）壓力容器的管理范圍較大，包括壓力、容量、溫度和介質(zhì)，以及操作因素等，為了減少壓力容器事故的發(fā)生，避免生命財(cái)產(chǎn)安全的損傷，要對(duì)壓力容器設(shè)置一個(gè)壓力、容量、溫度和介質(zhì)的界限，并接受相關(guān)規(guī)程的約束。另一方面，容器的檢驗(yàn)工作與其運(yùn)行的工況有關(guān)，壓力、容量的大小，工作溫度的高低、介質(zhì)的特性與壓力容器爆破時(shí)所釋放的能量有極大的關(guān)系。

二、壓力容器的檢驗(yàn)工作

（1）檢驗(yàn)前需要審查的數(shù)據(jù)資料：①設(shè)計(jì)的相關(guān)資料。②容器制造的相關(guān)資料。③有關(guān)改造和重大維修的相關(guān)資料等。④使用登記證以及上一期的定期檢驗(yàn)報(bào)告。

（2）檢驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作：①在定期檢驗(yàn)前，對(duì)在檢驗(yàn)中需要進(jìn)行檢驗(yàn)部位的附屬部件按照要求徹底清理，防止因此原因影響檢驗(yàn)結(jié)果。②為了保證檢驗(yàn)人員的生命安全，檢驗(yàn)前要對(duì)搭建的腳手架和梯子等設(shè)備進(jìn)行固定檢查。③腐蝕部位或可能產(chǎn)生裂紋性缺陷的部位會(huì)影響檢驗(yàn)結(jié)果，要對(duì)其使用化學(xué)或物理方法進(jìn)行清洗和處理，使其露出原材料。④需要進(jìn)行開(kāi)罐檢驗(yàn)的壓力容器，要注意內(nèi)部物質(zhì)要排放干凈，要徹底清除內(nèi)部的有害氣體和液體，并且用盲板隔離其它氣體和液體，不能用關(guān)閉閥門(mén)代替盲板隔離。

（3）檢驗(yàn)的內(nèi)容：①壓力容器中承受壓力的元件上的缺陷，如裂紋、鼓包、變形、內(nèi)外表面材料的腐蝕部位等。②壓力容器本身不合理的結(jié)構(gòu)和新產(chǎn)生的缺陷，如封頭主要參數(shù)、封頭與筒體的連接、開(kāi)孔位置等。③支承整個(gè)大型容器的基礎(chǔ)部件的缺陷，比如傾斜、開(kāi)裂等部位。④法蘭密封面及其緊固螺栓。

三、增強(qiáng)壓力容器安全管理的方法：

（1）擬定合理的檢驗(yàn)方案：一個(gè)科學(xué)的計(jì)劃，是開(kāi)展檢驗(yàn)工作的重要保證，只有合理、科學(xué)，才能在檢驗(yàn)中把握工作的重點(diǎn)，從檢驗(yàn)中找到缺陷，從而消除隱患，保證壓力容器的安全運(yùn)行。錯(cuò)誤的方案會(huì)導(dǎo)致檢驗(yàn)的誤判和漏檢的情況。（2）工作人員的專業(yè)素養(yǎng)：檢驗(yàn)人員在工作中一定要嚴(yán)格按照既定的作業(yè)文件和檢驗(yàn)方案進(jìn)行工作，并且有相關(guān)證書(shū)才能有資格進(jìn)行檢驗(yàn)。我國(guó)的壓力容器種類(lèi)繁多，這對(duì)工作人員的工作能力和專業(yè)知識(shí)經(jīng)驗(yàn)都是一個(gè)挑戰(zhàn)，唯有專業(yè)過(guò)硬，才能在檢驗(yàn)過(guò)程中快速找到缺陷和解決辦法。

四、不同深度腐蝕凹坑的安全狀況等級(jí)評(píng)定

在對(duì)壓力容器進(jìn)行定期檢驗(yàn)時(shí)，壁厚余量為實(shí)測(cè)壁厚與名義厚度的差，再加上腐蝕余量的和，將凹坑深度與壁厚余量進(jìn)行比較，可以進(jìn)行以下評(píng)定：

（1）一般情況下，如果凹坑深度小于壁厚余量，就認(rèn)定其處于安全狀況等級(jí)，不影響安全狀況等級(jí)評(píng)定。

（2）如果凹坑深度不在壁厚余量范圍內(nèi)，即超過(guò)壁厚余量范圍時(shí)，若安全狀況等級(jí)被認(rèn)定為5級(jí)，按照傳統(tǒng)的處理方法，應(yīng)該對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)焊，如果補(bǔ)焊合格，不影響使用，可以對(duì)認(rèn)定進(jìn)行降級(jí)，可定為2或3級(jí)，但這種處理方法現(xiàn)在漸漸被淘汰，有時(shí)不但需要使用大量的人力物力，并且可能發(fā)生嚴(yán)重的焊接問(wèn)題，導(dǎo)致后期檢驗(yàn)不能合格。

五、對(duì)于凹坑的分析

凹坑半寬為B，凹坑深度為C，容器檢驗(yàn)部位的壁厚為T(mén)，容器半徑為R，凹坑半長(zhǎng)為A。

（1）應(yīng)力分析：先將凹坑按照外接矩形規(guī)則分為長(zhǎng)軸長(zhǎng)度、短軸長(zhǎng)度和深度不同（分為2A、2B、C）的半橢球形凹坑，然后計(jì)算無(wú)量綱參數(shù)G0，如果小于0.10，就表示該凹坑深度在允許范圍內(nèi)，反之，則不在。（2）計(jì)算無(wú)量綱參數(shù)G0要滿足的條件：①凹坑表面不能粗糙，要光滑，過(guò)渡不能起伏過(guò)大，要平緩，凹坑周?chē)膊荒苡袧撛诨蛎黠@的其它缺陷。②凹坑不能在幾何不連續(xù)區(qū)域附近，或者周?chē)嬖诩怃J菱角的區(qū)域。③壓力容器不承受外壓或者疲勞載荷。④使用的材料要根據(jù)壓力容器的設(shè)計(jì)規(guī)格來(lái)選擇，不能使用劣質(zhì)材料。⑤凹坑深度要小于壁厚的1/3，且在12mm之內(nèi)，坑底厚度最小厚度要大于3mm，凹坑半寬要大于凹坑深度的3倍。

六、實(shí)例分析

通過(guò)對(duì)某大型石化企業(yè)的壓力容器裝置進(jìn)行定期檢驗(yàn)，通過(guò)檢驗(yàn)分析，發(fā)現(xiàn)該企業(yè)的一臺(tái)汽提塔的保溫層下凹坑腐蝕嚴(yán)重，有重大的安全隱患。下面是該設(shè)備的一些原始資料：

汽提塔的資料：設(shè)計(jì)壓力：2.5MPa;設(shè)計(jì)溫度：-45～90℃;設(shè)計(jì)介質(zhì)：烴氣;腐蝕余量：1.5mm;主體材質(zhì)：SA516 Gr.70;規(guī)格：ID6oO，ID 700X9/10x 20665;制造日期：1996年7月;投運(yùn)日期：1997年8月;耐受壓力：2MPa;使用溫度：51℃;

使用介質(zhì)：烴氣。經(jīng)檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，該設(shè)備的使用參數(shù)比設(shè)計(jì)參數(shù)要低一些，還發(fā)現(xiàn)簡(jiǎn)體保溫層下腐蝕，腐蝕面積為620mm×310mm，腐蝕凹坑深度為1～2.6mm，超過(guò)腐蝕余量1.5，最大腐蝕坑長(zhǎng)軸為30mm，短軸23mm，凹坑深度約為2.6mm，腐蝕坑處最薄深度為4.8mm，腐蝕筒體壁厚7.6～7.9m。分析此凹坑滿足的條件：

（1）凹坑表面光滑，過(guò)渡較為平緩，凹坑半寬大于凹坑深度的3倍，經(jīng)勘查，發(fā)現(xiàn)其周?chē)鷽](méi)有其它表面缺陷或者埋藏缺陷。（2）此凹坑不靠近幾何不連續(xù)或者存在尖銳棱角的區(qū)域。（3）汽提塔不承受外壓或者疲勞載荷。（4）T=7.5-1.0=6.5m，R=304.5mm。（5）材料滿足壓力容器設(shè)計(jì)規(guī)定，未發(fā)現(xiàn)劣化。（6）凹坑深度不滿足1/3 T，并且小于12mm。以上分析表明其安全狀況等級(jí)為5級(jí)。

七、結(jié)束語(yǔ)

壓力容器屬于一種承壓類(lèi)特種設(shè)備，其一般運(yùn)用于石油、化工、鋼鐵等大型的工業(yè)生產(chǎn)行業(yè)，以完成工業(yè)生產(chǎn)所需的傳質(zhì)、傳熱、分離、壓力反應(yīng)等工藝需求，極大的提高工業(yè)生產(chǎn)的效率和質(zhì)量。但是從容器本身構(gòu)造上來(lái)說(shuō)，其使用的安全系數(shù)并不高，當(dāng)壓力容器承受的壓力超過(guò)容器最大荷載時(shí)，便可能引發(fā)容器爆炸，而壓力容器爆炸將會(huì)造成巨大的工業(yè)財(cái)產(chǎn)損失和人員傷亡，因此須對(duì)其進(jìn)行科學(xué)的安全管理，并定期對(duì)其進(jìn)行檢驗(yàn)，才能有效提高壓力容器使用的安全性。

參考文獻(xiàn)：

[1]張生旺，宋存元，鄧興成.關(guān)于壓力容器的安全管理及檢驗(yàn)措施[J].中國(guó)石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2013（10）：18.

（作者單位：江蘇省特種設(shè)備安全監(jiān)督檢驗(yàn)研究院? （徐州分院））