压力容器产品制造监督检验实践与体会

2013-04-10黄懿沈峰

化工装备技术 2013年4期

黄懿沈峰

（江苏省特种设备安全监督检验研究院太仓分院)

0 前言

压力容器是石油化工、机械、轻工、食品等多种工业领域中广泛使用的承压容器设备。这些设备使用的工况介质比较复杂，具有易燃、易爆、有毒等特点。在温度、压力及腐蚀介质的综合作用下，会导致设备失效破坏，造成事故的发生[1]。1974年4月15日，罗马尼亚波特什蒂20万t/a乙烯装置，因乙烯球罐材质不合格引起破裂，三台乙烯球罐相继炸裂，造成死亡一人、受伤四五十人、损失达1000万美元的重大事故。国内某厂浴室用的一台换热器发生爆炸，强大气浪将浴室后墙冲垮，房屋倒坍134 m2，房顶板全部坍塌，所有洗澡人员全部被压。经查该换热器系自行制造，工艺质量特别是焊缝质量低劣，1978年10月发现焊缝大量漏水，但未妥善处理，敷焊了事，结果导致灾难性事故的发生。因此，为确保压力容器的制造质量，保障设备安全运行，在制造过程中必须加强质量控制与监督检验。

1 压力容器制造监督检验中存在的问题

《特种设备安全监察条例》规定[2]，在中华人民共和国境内制造、使用的压力容器，国家实行制造资格许可制度和产品安全性能强制监督检验制度。做好压力容器制造质量的监督检验工作能够有效提高压力容器产品质量和安全性能，是保证压力容器安全运行的基本条件。然而，我们还应该注意到，由于受管理模式、人才和设备资源等因素的制约，压力容器制造监督检验工作目前还存在着一些不足。笔者根据在压力容器产品制造监督检验中的实践与体会提出几个在压力容器产品制造监督检验工作中易被忽视的问题，以期引起有关方面注意。

1.1 设计方面

制造单位不认真审图，没有审图记录，使设计图样有时不符合规范标准规定。主要问题是：2012年3月开始施行与TSG R0004—2009《固定式压力容器安全技术监察规程》[3]配套的压力容器技术标准GB 150—2011《压力容器》[4]，但是设计单位在设计总图上确定的设计、制造和检验方面要求还是沿用了GB 150—1998《钢制压力容器》[5]与TSG R0004—2009（第1版）的规定。异种材料的焊接结构既能够发挥组成材料的性能优势，也能够节省贵金属材料，因而具有较大的成本优势。碳钢与不锈钢的复合构件既能够发挥不锈钢的耐腐蚀、耐氧化等优良性能，也能够利用碳钢的力学性能并降低构件成本。但是，由于材料之间的性能差异，尤其是热物理性能的差异，导致焊接残余应力的问题更为突出[6]。例如换热压力容器冷却器其材质为304不锈钢的换热管与材质为20号钢的管板焊接为异种钢焊接，根据GB 150—1998与TSG R0004—2009（第1版），未规定异种钢焊接接头需进行磁粉或渗透检测，而根据GB 150—2011与TSG R0004—2009（第2版），异种钢焊接接头需按图样规定的方法对其表面进行磁粉或渗透检测。

1.2 制造和检验工艺

（1）制造和检验工艺缺乏内容要求，制造、检验工艺的编制和审核无人签字，偏离工艺后没有审批。例如，在焊接返修工艺卡焊接参数、工艺完全填写好并审核通过前，焊工就已完成了返修施焊。

（2）设计图纸与焊接作业指导书还未下发车间，焊工就已先行施焊。

（3）《受压元件工艺过程及质量检验流转卡》填写滞后或有代填情况发生。

（4）压力容器设计变更与材料代用未先经设计者同意就已施行，仅在压力容器制造竣工后补办了手续。

（5）压力容器封头还未采购到厂验收入库，封头大小尺寸数据还未测定，筒体就已卷制焊接制作完成，最后造成封头与筒体组装焊接时错边量超标。

1.3 材料管理

（1）材料的存放管理混乱，待检区、合格区与不合格区不分，不锈钢与碳钢混放。为防止铁离子和其它杂质的污染，不锈钢压力容器生产场所地面应铺设橡胶或木质垫板，防止车间地面有铁末、铁屑。生产中应使用专用的滚轮架、吊夹具以及工装设备。卷板时，用帆布或其它材料将不锈钢与卷板机压辊隔离。打磨焊道时，要用不锈钢钢丝刷，不能用一般钢丝刷。不锈钢零部件加工完成后，也要避免与碳钢接触。

（2）材料标记移植不及时，有的受压部件如法兰、接管漏掉做标记移植。

1.4 无损检测方面

（1）无损检测委托书内容不全，局部检测时抽查的部位不明确，造成漏检和检测比例不足。检测报告中的布片图不能明确反映检测部位。

（2）RT检测中发现片子黑度超标，影响评片质量。

（3）RT探伤机未做曝光曲线。根据JB/T 4730.2—2005《承压设备无损检测》[7]，对每台在用的射线设备均应做出经常检测材料的曝光曲线，以便依据曝光曲线确定曝光参数。射线探伤是无损检测主要的常规检验方法之一，在压力容器焊接接头质量检验中占有重要地位。而对于射线检验中应用最多的X射线检验来说，曝光曲线的应用对于检验人员正确选择曝光参数、有效控制透照底片质量有着重要的理论和实践意义。当前，在压力容器焊接接头质量检验中，如果没有制作曝光曲线，检验人员实际透照选择曝光参数时，一般需对受检部件进行二至三次试拍片以后，才能找出较为合适的曝光数据，这种方法既浪费材料又降低工效，还会延误探伤时机。有了曝光曲线以后，对于不同厚度工件的探伤，探伤人员可以方便地从曲线中查得所需参数，然后根据实际情况稍加修正，就可直接应用于现场操作，方便而又快捷，由此可见制作曝光曲线的重要性。

1.5 生产设备方面

电压表、电流表、压力表不经校验或者超过有效期仍在使用。

1.6 焊工问题

（1）未取得焊工资格证的焊工焊接压力容器受压零部件。

（2）施焊完成后，未按照TSG R0004—2009要求由焊工本人亲自做施焊记录。

（3）天气炎热时，焊工边施焊边吹电扇降温，不符合GB 150—2011对施焊环境的要求，导致焊接接头中气孔缺陷增多。

（4）焊材使用过程中，保温筒的作用形同虚设。在保温筒的使用过程中，保温筒盖长时间打开，或者未接通电源，未发挥其保温作用，从而影响了焊缝的焊接质量。

1.7 水压试验方面

（1）水压试验工艺和相关程序缺乏具体要求，对压力试验介质、安全防护没有作出规定。当不锈钢压力容器以水为介质进行液压试验时，没有作出水中氯离子含量的分析化验报告。

（2）水压工装、盲板未做唯一性标识，未区分规格、压力等级，未做登记台账。

（3）压力试验时，压力表的使用比较随意，未按照TSG R0004—2009的要求使用。通常，压力表盘刻度极限值应当为工作压力的1.5～3.0倍，这一点必须严格遵守。

（4）压力容器液压试验完毕后，未按照TSG R0004—2009要求用压缩空气将其内部吹干。

1.8 企业质量管理方面

未按照企业的《压力容器质量保证手册》要求做内审和管理评审，对合格供方的评价不及时、不全面或不完整。

1.9 质量超标问题

一般认为错边缺陷是不可修复的，所以ASME（American Society of Mechanical Engineers，美国机械工程师协会)标准[8-9]与GB 150—2011都对错边量有着比较严格的控制。但是由于制造的原因，极个别情况下会出现A、B类焊缝错边量超标的情况，如果按照GB 150—2011监督检验，该压力容器应该判废。文献 [10-13] 认为，对这一问题可利用应力分析方法来进行安全评价。TSG R0004—2009规定，总体采用规则设计标准，局部参照分析设计标准进行压力容器受压元件设计的单位，可以不取得应力分析设计许可项目资格。笔者认为，当出现焊缝错边量超标情况时，设计单位应参照JB/T 4732—1995《钢制压力容器——分析设计标准》[14]进行应力校核并出具应力分析校核报告，如果报告确认合格，可认为该压力容器产品制造合格。