浅谈超过设计使用年限的压力容器检验过程中的注意事项

蔺卫峰

（内蒙古自治区特种设备检验研究院巴彦淖尔分院，内蒙古 巴彦淖尔 015000）

1 前言

在工业化进度不断加快的前提下，我国大中小企业安装使用压力容器的数量越来越多。从国家市场监管局官方网站上可以查询到，截至2022 年年底，在用压力容器登记数量为497.15 万台，发生压力容器事故7 起，死亡3 人，相较其他承压类特种设备，2022 年发生的压力容器事故是最多的。对已经结案的压力容器事故进行分析，发现多数事故是由于维护保养不到位造成安全装置失效而引起的。对于这一问题，也能让业内人士在超过设计使用年限的压力容器的运行方面有所关注和反省。通常情况下，如果没有标注压力容器设计使用年限，那么使用超过20 年的压力容器视为达到设计使用年限。实际情况中，设计单位有可能刻意将压力容器设计年限设定的较短，比如10 年或者15 年，这是为了降低风险隐患，促使使用单位着重关注服役时间较长的压力容器的“身体状态”。总之，压力容器达到设计使用年限后，面临的不一定是报废结局，根据相关法律法规、技术规范，压力容器使用单位可以委托有相应资质的检验机构对其进行定期检验，如果得出符合使用要求的结论，那么经使用单位主要负责人批准后，即到属地市场监督管理局对该设备办理《使用登记证》变更手续，方可投入使用。

2 行政处罚案例

特种设备使用单位使用达到设计年限的压力容器，并且未经检验或安全评估，存在严重的安全隐患，即使是简单式压力容器，对于人民群众的人身财产安全也有一定侵害。如果设备已经检验，却没有及时办理使用登记变更手续，给市场监管局监督检查工作，以及检验机构下一次检验工作带来阻碍，相关压力容器将会被查封。以下是两个案例。

2022 年7 月，张家口市宣化区市场监督管理局执法人员对张家口市春雨建材有限公司进行现场监督检查，检查发现该单位使用的7 台2012 年投入使用的压力容器超过了生产厂家规定的10 年设计使用寿命，企业已于2021 年3 月检验，下次检验日期为2025 年3 月，但按要求，企业应于2022 年2 月办理使用登记变更手续方可继续使用，企业一直未办理该业务，张家口市春雨建材有限公司涉嫌违反了使用的压力容器达到设计使用年限未办理使用登记变更手续的行为。执法人员立即对7 台压力容器采取原地查封措施，并对当事人下达实施行政措施决定书。

2023 年5 月，福山区市场监管局执法人员在对烟台某公司进行检查时发现，该单位车间内有2 台储气罐正在使用，但2 台储气罐均已超出其设计使用年限，该单位未对其进行报废处理，也未按照安全技术规范的要求通过检验或安全评估。立案后，该公司立即整改，报废超期储罐并更换新设备，消除了事故隐患。为做好安全保障工作，避免企业承担更严重的经济损失，结合多年来从事压力容器检验工作的经验，就超过设计使用年限的压力容器检验问题，进行论述。

3 压力容器设计使用年限设定依据

压力容器设计工作不具备通用模版，这需要设计人员根据使用单位提出的诉求，围绕结构尺寸、工作压力、现场环境、方式用途、工作介质等因素，结合预期腐蚀情况，载荷要求，设计出符合使用单位需求的设备。根据选用材料和适用情况，设定该容器的使用年限。由于压力容器的具体应用情况是无法预料的，这就要求使用单位在设备服役过程中做好维修和自检工作。因为设计使用年限只是一个估量数值，不能作为判定压力容器是报废还是可以继续使用的依据，再加上或许存在的介质腐蚀、冲刷等情况，压力容器运行时间很有可能没有达到设计使用年限，就已经无法继续使用了。总之，考量设备是否能够继续使用，也要结合设备自身情况、使用单位对于设备的日常保养维护情况等，进行综合判定。对于达到设计使用年限的压力容器，使用单位应当申请具有相应资质的检验机构对其进行定期检验，得出是否能够继续使用的结论。

4 超过设计使用年限的压力容器检验方式

对于超过设计使用年限的压力容器检验属于特种设备检验类型中的委托检验，因其不属于法定检验，使用单位须与检验机构签订技术协议，达成检验意向，由检验机构对受检设备的失效风险进行确定，进行定期检验或合于使用评价，检验员应当严格按照规定流程开展工作。

4.1 资料审查环节

为了不打无准备之仗，检验员要在掌握受检压力容器基本信息的情况下，审查压力容器的设计、制造资料，安装竣工资料等。除此以外，还需要企业提供受检设备日常运行记录、维护保养记录等，要了解该设备是否经过改造维修，超过设计使用年限的时间有多久，掌握压力容器在使用期间出现过的异常情况。根据以上情况，检验员就基本能够做到给受检设备“画像”了。

4.2 预判压力容器可能存在的损伤

压力容器损伤既可能在设备生产阶段发生，也可能在运行阶段发生。比如，在部件锻造阶段，可能会埋下气孔、未熔合、夹渣等问题；在容器制造阶段，可能会出现裂纹、未焊透等问题；在运行阶段，又会经历腐蚀、冲刷，机械损伤等情况，致使厚度减薄、应力腐蚀，导致材质劣化损伤。这些损伤模式并不具有唯一性，检验员常常面临综合、棘手的情况。总之，即使是同一家使用单位的在用压力容器，也不应将某台压力容器磨损情况以及检验经验照搬到另一台上面，以免产生误导。下面对各种损伤模式做一个简要说明。

（1）腐蚀减薄。正如万物相生相克的道理，坚硬的钢板也会被一些酸性物质所侵害。也许介质浓度还处于低值，不会在短期内严重腐蚀钢板，但如果在死角、蒸发、排污不及时等综合条件下，容器内部就会产生一片介质浓缩区域，在这一区域里面受到的腐蚀影响将会超过其他部位。局部腐蚀还有一种情况可以造成，即长期停用的容器中，尚有积水存在，而且没有施加任何防腐措施。还有常温压力容器，如果其隔热层产生破损，并且受地理因素影像，经常受湿、受潮，也容易形成电化学腐蚀。

当然，对压力容器产生腐蚀的介质不一定是酸性介质，或者水汽，有可能是多种成分的混合体。作用在压力容器上面，使其受到伤害，可能是其中一种成分起到作用，也可能是多种成分的混合作用。介质也不一定会借助水的作用才能对容器产生腐蚀，在无水的情况下，但是含氧量达到一定浓度，也会对容器造成伤害。总之，判断容器腐蚀情况应当综合考虑，在检验时，首先要找准容器上容易遭到腐蚀的部位，再对该部位进行检验。

（2）应力腐蚀。压力容器发生应力腐蚀的可能性比较大。这个损伤模式需要满足两个条件，即腐蚀，且有应力。当压力容器遭到介质腐蚀时，在应力集中部位，其腐蚀情形更加严重，裂纹也会相应扩大。应力腐蚀损伤模式出现后，大部分损伤进程都较慢，但也有少数几种特殊情况，会导致腐蚀、裂纹在数小时内就加剧扩散，这需要检验员积累日常经验，在丰富的理论基础以及深厚的实践经历下，进行判断。在对应力腐蚀材料进行检测时，要考虑介质浓度、含水量、温度等。

（3）材质劣化。材质劣化的情形一般出现在压力容器长时间运行后。如果设备安装环境温度较高，且长期处于高温状态，那么金相组织就容易发生球化。也有一些压力容器，虽然工作温度不高，但因为操作不当，就会形成局部“热点”。材质劣化程度根据材料性状表现出不同的形式。

（4）局部冲刷。通常情况下，压力容器筒体变径部位、进出口接管部位等，也就是我们直观看到的“高低不平”“层次分明”的部位，是最容易受到冲刷磨损的部位。冲刷和介质的相态无关，不管是气态还是固态，只要冲刷频次高，冲刷力度大，冲刷时间长，最终都会给冲刷区域造成沟槽、凹坑等。

4.3 确定检验项目内容及所需方法

检验员要对压力容器常见的损伤模式做到心中有数、心中有痕，在了解受检设备内部结构和使用状况以及外部环境的情况下，检验员就可以确定采取何种检验方法。下面简要说一下可能涉及的检验手段。

（1）宏观检验。宏观检验并不能因其在称呼上显得缺乏细致而让人产生偏见，事实上，这是很重要且必要的检验项目。通过宏观检验，我们可以初步检测出压力容器内外表面遭受锈蚀、裂纹、机械损伤、鼓包变形等情况，隔热层是否完好，疏水排污功能是否正常。对内部进行宏观检验时，要善用工具，可以让灯光紧紧贴紧内壁，检查有无明显表露于外的缺陷。

（2）厚度测量。在测量前应当掌握介质流向，定位冲刷受力最严重部位，然后才能找到有可能产生腐蚀的位置，接着测量其厚度。

（3）无损检测。重要的是，要对容器表面所有焊缝进行100%的磁粉或者渗透检测。至于检测前用试片进行试验的这个要点，拥有一定工作经验的检验员应当都有这项试验意识。超声检测或者射线检测同样也是无损检测，用于检测埋藏缺陷。采用此种检测方式要结合表面无损检测（磁粉或者渗透检测）发现的缺陷，还有往年定期检验情况，采取50%的抽查办法。

（4）硬度测定。硬度测定的主要部位一般是腐蚀减薄部位、应力集中部位、常态化高温部位、挖补区域等，可能受到较严重侵害的地方。对于受检部位的判断，除了检验规程中有所指示，通常也可以用丰富的经验来判断，只是个人经验或许带有主观性倾向。总之，在硬度测定后，确实发现有异常情况，或者对材质是否劣化有所怀疑，那就要继续进行金相检测。

（5）耐压试验。全方位检验完毕后，且容器经应力校核确认可以进行耐压试验，即可进行该试验。

4.4 检验要点

对于超过设计使用年限的压力容器检验，实际上非常考验检验员的经验积累和技术水平。检验时应当着重考虑这几方面。

（1）要认真查看受检压力容器日常维护保养记录，还有定期检查报告，尤其对于历年定期检验中发现问题※※的部位，进行着重检查。

（2）在进行宏观检验时，初步选用目视法即可检查受检压力容器是否有严重磨损区域。对于结构不连续部位、应力集中部位，尤其要做好无损检测工作。并且要选用合适的检测方式和检测试剂，比如，不锈钢用渗透检测，对焊缝及热影响区域检测前应进行适度打磨，等等。

（3）关注受检压力容器的“死角”。比如，观察并检测隔热层破损区域是否发生腐蚀，较容易存在积水的容器底部要进行宏观检验，容器内部设置的转动部件是否对内壁造成磨损等等。

（4）关注受检压力容器的安全附件。比如，安装有安全阀或者爆破片的，要检查这些附件是否在有效期内。对于快开门式压力容器的安全联锁装置的检验，则又是另一种方式，在此不多赘述。

（5）关注受检压力容器的结构连接情况是否能够支持设备运转。观察并检测各部件间的连续性、稳定性。

4.5 确定检验周期

根据相关规程中给出的规定可以得知，如果受检压力容器经过定期检验并且经评估认为其具备继续运行的条件时，就可以结合现在运行模式进行个性化管控，并且和使用单位确定下一次检验日期。评估其安全等级以3 级为分水岭，数字越大，压力容器就越要慎重运行。如果评估安全状况为5 级，受检压力容器不得继续运行。即使评估给出的意见是可以继续使用，也不能掉以轻心，而是更应该加强日常检查，做好经常性维护保养工作。

4.6 剩余使用寿命的判断

判断压力容器剩余寿命时，要以腐蚀余量和原始设计参数为变量进行计算。但是，也有一些存在应力腐蚀的压力容器，无法用常规公式计算出其损伤扩展速度，此时需要请有资质的检验单位对其进行合于使用评价，给出合格或者修理的结论。

5 结语

检验超过设计使用年限的压力容器是一项比较复杂的工作，除了事先确定检验方案外，也要选用经验丰富，具备专业素养的检验员，按照规定“动作”开展工作。同时，在日常管理上面，使用单位也要对此类设备加强巡检，做好记录。监督管理部门和检验机构也可以联合开展针对此类型的压力容器事故应急救援演练工作。总之，与之相关的单位、部门要齐心协力，最大限度地降低安全隐患，保障设备安稳运行。