壓力容器制造質(zhì)量檢驗控制的分析研究

何旺，譚云華，陳太軍，鄧清

（東方電氣集團東方鍋爐股份有限公司， 四川 德陽 618000）

壓力容器是指盛裝氣體或液體，承載一定壓力，且壓力值及容積滿足有關規(guī)定的密閉設備，其承載的介質(zhì)通常為高壓、高溫、有毒或有腐蝕性、易燃或易爆的氣體或液體。壓力容器的失效會導致爆炸、高溫或有毒氣體或液體的釋放等惡性事件，對人員的生命安全造成嚴重威脅，并造成巨大財產(chǎn)損失及環(huán)境污染。壓力容器失效事故時有發(fā)生，很多是因為壓力容器產(chǎn)品實物本身存在質(zhì)量問題造成的。把好壓力容器產(chǎn)品的實物質(zhì)量對確保壓力容器的安全使用具有非常重要的意義。

本文依據(jù)標準要求，結(jié)合實際工作，就如何通過把關壓力容器產(chǎn)品制造過程中的關鍵工序的質(zhì)量檢驗，達到保證完工產(chǎn)品質(zhì)量的效果，進行了總結(jié)和歸納，形成“一翻、三查、三按、三檢”的以流轉(zhuǎn)卡為主線的質(zhì)量管控模式。對于壓力容器制造過程質(zhì)量控制提供借鑒和參考價值。

1 關鍵工序的意義以及關鍵工序的界定

壓力容器結(jié)構(gòu)復雜，制造工序多，質(zhì)量管控難度大。如果質(zhì)檢人員按照大海撈針的方式對每道制造工序進行檢查，不僅導致質(zhì)檢力量分散，難以完成檢測任務，也達不到檢驗的目的；同時還可能造成操作者對質(zhì)檢人員的依賴，弱化自互檢功效。檢查人員把關關鍵工序質(zhì)量，不僅能起到“好鋼用在刀刃上”的作用，還可以促使操作者養(yǎng)成自互檢的習慣，逐步形成人人參與質(zhì)量管理的理念。

“關鍵工序”是指在產(chǎn)品加工過程中，對產(chǎn)品主要使用功能、安全狀況有重大影響的特殊工序，一旦該工序質(zhì)量把關失誤將造成重大損失。作者通過梳理壓力容器制造流程，分析出以下十道壓力容器制造關鍵工序：原材料確認、殼體縱環(huán)縫裝配、管板加工、熱處理、劃線、裝配（包括外殼與管系裝配、管箱與管系裝配）、內(nèi)部清潔度檢查、水壓試驗、完工檢查、發(fā)貨檢查。

2 壓力容器產(chǎn)品質(zhì)量管控模式

壓力容器類別多樣，使得產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復雜多樣，個性化強，產(chǎn)品加工制造難度大，制造檢驗工序多，個別零部件還存在二次/多次加工情況。此外，因存儲介質(zhì)不同，質(zhì)量控制存在諸多特殊要求，這些都給壓力容器質(zhì)量控制帶來困難。工藝流轉(zhuǎn)卡是產(chǎn)品制造加工流程的重要控制方式，涉及產(chǎn)品制造的全周期，故選擇“以流轉(zhuǎn)卡為主線”質(zhì)量管控模式易于執(zhí)行，可概括為：“一翻、三查、三按、三檢”，具體如下：

“一翻”指翻閱流轉(zhuǎn)卡，核查檢查前的工序已經(jīng)執(zhí)行完并檢查合格；

“三查”指查臨改（工藝/設計臨時更改單）、查NCR（不符合項報告）、查產(chǎn)品試樣報告；

“三按”指按標準、按圖紙、按工藝對實物進行檢查；

“三檢”指對實物的產(chǎn)品標識、幾何尺寸、外觀質(zhì)量進行檢查。

3 關鍵工序的檢驗

為了保證最終完工產(chǎn)品質(zhì)量和避免重大質(zhì)量損失，必須有效把關壓力容器制造關鍵工序質(zhì)量檢驗?，F(xiàn)就壓力容器制造過程的十道關鍵工序質(zhì)量檢驗闡述如下：

3.1 原材料的確認

原材料性能是壓力容器長久運行的重要前提，一旦錯用將帶來巨大安全隱患或巨額處理代價，因此必須實施投料前的原材料確認。確認時，主要依據(jù)圖紙和流轉(zhuǎn)卡要求，按照材料發(fā)放記錄，核實產(chǎn)品標識和原材料標記移植，確保產(chǎn)品和原材料具有可追溯性。

3.2 殼體縱、環(huán)縫裝配檢查

按照GB150.1，殼體縱向接頭（簡稱縱縫）屬于A類焊接接頭，殼體環(huán)向接頭（簡稱環(huán)縫）屬于B類焊接接頭。A、B類焊接接頭是壓力容器最主要的承壓焊縫。焊縫的裝配質(zhì)量是影響焊縫質(zhì)量的關鍵因素之一。做好縱縫、環(huán)縫的裝配檢查至關重要。

殼體縱縫裝配檢查時注意檢查縱縫的錯邊量應符合GB150.4第6.5.1條的要求。

殼體筒節(jié)環(huán)縫裝配檢查前，首先要對照圖紙檢查筒節(jié)質(zhì)量，包括筒節(jié)的直徑、圓度、壁厚、棱角度、筒節(jié)長度、錯邊量、周長等，應符合圖紙和GB150.4第6.5.1，6.5.2，6.1.10，6.5.11條的要求。然后，根據(jù)筒身下料的排版圖，檢查筒節(jié)裝配的順序和相互位置，特別是縱縫錯開的相互尺寸，避免十字焊縫，焊接接頭的布置應符合GB150.4第6.5.5條的要求；環(huán)縫的錯邊量，應符合GB150.4第6.5.1條的要求。

3.3 管板加工的檢查

管板是容器產(chǎn)品中重要部件，其用途是隔開管程和殼程的流體，并為換熱管和拉桿以及管程的分成隔板提供固定支撐點。如果管板失效，將會影響到容器產(chǎn)品的正常運行。

管板檢查，首先要核對標記移植，確保實物、圖紙、流轉(zhuǎn)卡一致；其次，管板初車后，按照圖紙要求測量待堆焊面的凹深深度；最后，管板精加工后，按照圖紙要求檢查管板，包括堆焊面凹深深度，管板堆焊層的硬度，管板的幾何尺寸、管孔直徑，孔橋?qū)挾?，粗糙度等，應符合圖紙要求。

3.4 熱處理檢查

熱處理是指采用適當?shù)姆绞綄饘俨牧匣蚬ぜM行加熱、保溫和冷卻以獲得預期的組織結(jié)構(gòu)與性能的工藝。通過熱處理可以松弛焊接殘余應力；穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的形狀和尺寸，減少畸變；改善母材、焊接區(qū)的性能，提高焊縫金屬的塑性；降低熱影響區(qū)的硬度；提高斷裂韌性；改善疲勞強度；改善蠕變特性；恢復或提高冷成形中降低的屈服強度；提高抗應力腐蝕的能力；進一步釋放焊縫金屬中的有害氣體，特別是氫氣，防止延遲裂紋的發(fā)生。壓力容器制造中常采用的熱處理有成形受壓元件的恢復性能的熱處理和焊后熱處理。熱處理的效果直接決定產(chǎn)品的性能。

熱處理的檢查是壓力容器制造過程中非常重要的一項檢查。熱處理檢查分熱處理前檢查、熱處理過程中檢查、熱處理后檢查。

熱處理前檢查主要包括：核實產(chǎn)品標識，確保即將熱處理的實物、流轉(zhuǎn)卡、熱處理工藝一致；翻閱流轉(zhuǎn)卡，核查熱處理前的工序已執(zhí)行完并合格，需特別注意無損探傷已經(jīng)合格；核查NCR以及NCR的處置情況；核查是否存在臨改，以及臨改的執(zhí)行情況；產(chǎn)品實物以及試樣的擺放，應滿足工藝文件的要求，特別注意熱電偶的布置是否符合工藝文件的要求；儀器儀表的選用應滿足產(chǎn)品的要求，檢定合格且在有效期內(nèi)。特別注意儀表的類型需符合產(chǎn)品質(zhì)量管理體系的要求，如按ASME標準制造的產(chǎn)品，選用的熱電偶應是按照ASME體系要求進行計量檢定合格并在有效期內(nèi)。

熱處理過程中檢查主要是監(jiān)控熱處理爐正常運行，實物熱處理的曲線走向符合熱處理工藝的要求。

熱處理后的檢查主要是檢查產(chǎn)品有無過燒（顏色異常）、脹粗和異常變形等現(xiàn)象，對懷疑可能產(chǎn)生脫碳的部位，可委托材研所進行現(xiàn)場金相檢驗；審核產(chǎn)品實物的熱處理的曲線和記錄，需符合熱處理工藝的要求。

3.5 劃線檢查

劃線檢查指按照圖紙要求對工人采用劃線工具在容器產(chǎn)品實物上標識的接管等附件位置線的正確性進行的檢查。劃線檢查合格后才在產(chǎn)品上開孔，裝配接管。如果管孔、附件位置錯誤，產(chǎn)品到工地將無法正常安裝。容器產(chǎn)品上關鍵部件的劃線檢查主要有外殼孔線檢查和封頭孔線檢查。

劃線檢查前，需通過流轉(zhuǎn)卡核查外殼劃線或者封頭劃線前的工序已執(zhí)行完并合格（特別是焊縫試樣、封頭母材試樣，返修涉及到的熱處理和探傷，都需合格），核查是否存在尺寸變化的臨改。劃線檢查時，首先要核對產(chǎn)品標識，確保實物、圖紙、流轉(zhuǎn)卡一致；其次根據(jù)排版圖，檢查劃線的基準是否符合排版圖的要求，四象限是否正確；最后才根據(jù)圖紙和臨改，對產(chǎn)品實物上的劃線尺寸逐一進行檢查。

注：化工容器產(chǎn)品一般都會有一張標注接管周向分布的《方位圖》。劃線檢查時，需要將《裝配圖》和《方位圖》相互結(jié)合，才能正確確定接管的位置。通過《裝配圖》可以確定接管沿產(chǎn)品軸向的位置，《方位圖》才能確定接管沿產(chǎn)品周向的位置。

3.6 總裝檢查

容器產(chǎn)品的總裝包括外殼組件與管系組件的裝配、管箱組件與管系組件的裝配。

裝配檢查時，首先翻閱流轉(zhuǎn)卡，核查外殼組件、管系組件、管箱組件已合格，特別注意核查探傷的結(jié)果，NCR的處置結(jié)果以及試樣的結(jié)果；其次核查產(chǎn)品標識，確保實物、圖紙、流轉(zhuǎn)卡一致；最后按照裝配圖紙要求核對管系、外殼和管箱的相互方位，需符合圖紙的要求。

注：管系組件和外殼組件套裝過程中，需要采用管道鏡觀察滾輪在套裝過程中是否被損壞。

3.7 內(nèi)部清潔度的檢查

壓力容器產(chǎn)品通常都是密閉設備，換熱管的內(nèi)徑一般都很小，壁厚很薄，內(nèi)部存在異物可能導致?lián)Q熱管爆管和磨損加快。內(nèi)部清潔度決定著容器產(chǎn)品的正常運行和使用壽命。容器產(chǎn)品的內(nèi)部清潔度檢查主要包括外殼清潔度、管程清潔度、管系清潔度檢查。

在組件裝配前，分別對管系、外殼和管箱的內(nèi)部清潔度進行檢查，不允許有異物殘留。對管程以及外殼封頭上有人孔的產(chǎn)品，水壓試驗后需打開人孔蓋，對內(nèi)部清潔度進行二次檢查。

注：換熱管機加去除余量后，需采用內(nèi)窺鏡或者手電筒對換熱管的內(nèi)部進行檢查，看是否殘留有鐵屑等異物。

3.8 水壓試驗的檢查

壓力容器制造完成后進行水壓試驗的目的是檢查完工容器的宏觀強度、焊縫致密性和密封件的密封性，并改善其防脆斷性能。選材正確、結(jié)構(gòu)合理、計算可靠、按規(guī)范要求檢驗合格的容器，通常在正常運行中能夠保證安全使用。但檢驗合格的產(chǎn)品只說明沒有規(guī)范不允許的缺陷，但是可能存在規(guī)范允許存在的缺陷。在正常運行中，特別是在交變載荷作用下可能會引起安全事故。所以在運行前對壓力容器的超壓試驗（超過設備設計壓力的試驗，如水壓試驗）是檢驗設備能安全使用的有效手段。

壓力容器產(chǎn)品水壓試驗前須核實流轉(zhuǎn)卡上水壓前的工序已執(zhí)行完畢。需特別注意核查無損探傷、熱處理、試樣已合格，臨改已執(zhí)行，NCR已處置合格并關閉。

水壓試驗檢查首先核實壓力表的選用需滿足圖紙和GB150.4第11.4.9條的要求，試驗的溫度應符合GB150.4第11.4.9.3條的要求；然后再按照圖紙、工藝和標準要求對水壓試驗過程進行檢查，其結(jié)果應符合GB150.4第11.4.9.4，11.4.9.5條的要求。

注：壓力表的類型需符合產(chǎn)品質(zhì)量管理體系的要求，如按ASME標準制造的產(chǎn)品，選用的壓力表應是按照ASME體系要求進行計量檢定合格并在有效期內(nèi)。

3.9 完工檢查

完工檢查又稱最后檢驗，是指產(chǎn)品完工后，按照標準、圖紙和工藝的要求，對產(chǎn)品的實物質(zhì)量進行的最后一次全面檢查，并對產(chǎn)品實物的最終質(zhì)量進行評判。只有經(jīng)完工檢查合格的產(chǎn)品才能提交給業(yè)主。所以，完工檢查是容器產(chǎn)品制造檢驗過程中關鍵工序中的關鍵工序。

完工檢查的時機，應最接近產(chǎn)品最終提交給業(yè)主的狀態(tài)，同時又能對產(chǎn)品的外觀和幾何尺寸進行檢查。綜合考慮，應在產(chǎn)品噴底漆后進行。

如何做好產(chǎn)品的完工檢查？可以簡述為“三檢三注意”。

“三檢”指檢查實物的產(chǎn)品標識、幾何尺寸和外觀質(zhì)量；

“三注意”指注意對臨改執(zhí)行情況進行檢查、注意檢查的全面覆蓋性、注意對關鍵零件/位置的檢查。

注：容器產(chǎn)品強調(diào)過程質(zhì)量控制，但是過程控制不能取代最終的完工檢查。完工檢查時，要注意對臨改的執(zhí)行情況進行檢查；按圖紙，對最終的產(chǎn)品幾何尺寸逐一檢查，不要漏項；注意對關鍵零件/位置進行檢查，如密封面、法蘭的質(zhì)量、開口接管內(nèi)部清潔度等。

3.10 發(fā)貨檢查

發(fā)貨檢查是對產(chǎn)品是否具備發(fā)貨條件的確認，以及產(chǎn)品裝車后發(fā)運前外觀質(zhì)量的檢查，是壓力容器出廠前的最后一道質(zhì)量關。發(fā)貨檢查合格，產(chǎn)品就將發(fā)運給用戶。

只有資料審查合格和實物檢查合格的壓力容器產(chǎn)品，才具備發(fā)貨條件。資料核查是對壓力容器在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的質(zhì)量證明文件進行審查。實物檢查是核查壓力容器的《流轉(zhuǎn)卡》上每個工序是否都已簽字。

發(fā)貨檢查可以簡述為“一拍、兩查、三注意”。

“一拍”指壓力容器外觀質(zhì)量檢查合格后，對產(chǎn)品當時的外觀和產(chǎn)品的狀態(tài)進行拍照。

“兩查”指核查壓力容器的資料、實物都合格；

“三注意”是指注意檢查壓力容器上氮氣壓力表的壓力；注意檢查發(fā)運前產(chǎn)品最后的外觀質(zhì)量；特殊產(chǎn)品發(fā)貨前，注意對內(nèi)部清潔度再次檢查。

注：《流轉(zhuǎn)卡》是記錄實物過程質(zhì)量合格的載體，每道工序合格后，操作者或者操作者和檢查員才在流轉(zhuǎn)卡上簽字。所以產(chǎn)品實物合格可以通過核查《流轉(zhuǎn)卡》核實。

4 結(jié)束語

壓力容器產(chǎn)品質(zhì)量保障得益于制造過程各關鍵工序的質(zhì)量管控，有效把控關鍵工序質(zhì)量檢驗，是確保壓力容器完工質(zhì)量的有效措施，不僅涉及產(chǎn)品運行安全，還可節(jié)約返工成本。本文通過分析提煉的壓力容器制造過程十道關鍵工序質(zhì)量檢驗要點，有助于提升企業(yè)質(zhì)量檢驗的規(guī)范操作，避免重大質(zhì)量錯漏檢，提升壓力容器制造企業(yè)的質(zhì)量把關能力。

◆參考文獻

[1] GB150.1～150.4-2011，壓力容器[S].

[2] ASME 第Ⅷ卷1冊，壓力容器[S].

[3] TSG21-2016，固定式壓力容器安全技術監(jiān)察規(guī)程[S].

[4] 王婧，李慧平，楊祎. 壓力容器焊接質(zhì)量控制[J].石油和化工設備，2018，(7)：60-62.