王冬林，劉 晶，葉 勇，張偉福，閆 凱，田新新

(中國石油集團(tuán)石油管工程技術(shù)研究院 石油管工程重點實驗室，陜西 西安 710077)

鋼制壓力容器質(zhì)量控制研究

王冬林，劉 晶，葉 勇，張偉福，閆 凱，田新新

(中國石油集團(tuán)石油管工程技術(shù)研究院 石油管工程重點實驗室，陜西 西安 710077)

介紹了壓力容器的制造工藝和檢驗流程，總結(jié)出應(yīng)從原材料、工藝文件、焊接和外觀等4個方面對壓力容器進(jìn)行質(zhì)量控制，提出了從規(guī)范市場準(zhǔn)入機(jī)制和全面引入第三方監(jiān)理兩方面解決壓力容器質(zhì)量問題的建議。通過油田近幾年的實踐鑒定，表明該方法實用有效。

壓力容器；質(zhì)量；控制；監(jiān)理

鋼制壓力容器是指盛裝氣體或者液體，并承載一定壓力的密閉鋼制設(shè)備，貯運容器、反應(yīng)容器、換熱容器和分離容器均屬壓力容器[1-2]。壓力容器由于承壓、密閉及盛裝特殊介質(zhì)等原因，極易發(fā)生危害人身、財產(chǎn)安全的事故，世界各國均要求按照國家法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)，并由專門機(jī)構(gòu)進(jìn)行監(jiān)檢。鋼制壓力容器在各行業(yè)用途廣泛，在石油化學(xué)工業(yè)、能源工業(yè)、科研和軍工等國民經(jīng)濟(jì)的各個部門都發(fā)揮著重要作用[3]，因此，鋼制壓力容器質(zhì)量控制顯得尤為重要。

1 鋼制壓力容器制造工藝及檢驗流程

1.1 制造工藝

鋼制壓力容器制造工序一般可以分為原材料驗收工序，標(biāo)記移植、放樣切割和機(jī)械加工(含刨邊等)工序，滾圓工序，殼體組對工序，焊接工序(產(chǎn)品焊接試板)，無損檢測工序，開孔劃線工序，內(nèi)件安裝工序，總裝工序，壓力試驗前全面檢查工序，熱處理工序，壓力試驗工序，防腐工序和總體檢驗等。

1.2 工序流程及關(guān)鍵工序檢驗

1)通常行業(yè)中停檢點的設(shè)置。壓力容器制造行業(yè)中，普遍將下述5大過程設(shè)為停檢點：圖樣會審、材料檢驗、焊接工藝評定(包括焊接試板檢查)、劃線和開孔、壓力試驗。

2)壓力容器制造工序流程及關(guān)鍵工序檢驗。鋼制壓力容器制造工序流程及關(guān)鍵工序檢驗如圖1所示。

3)壓力容器質(zhì)量控制的主要控制點。包括：a. 壓力容器制造前和制造完成后的控制點，主要有圖樣審核(會審)、工藝審核和竣工資料審核；b. 制造過程中的控制點，主要是圍繞關(guān)鍵點和停檢點進(jìn)行，主要有材料檢驗、標(biāo)記移植和切割、產(chǎn)品焊接試板檢查、縱縫和環(huán)縫組焊、無損檢測、劃線和開孔、壓力試驗前全面檢查、熱處理、壓力試驗和總體驗收等10個(見圖1)。

注：K-關(guān)鍵工序，○-必檢工序，H-停檢點，W-監(jiān)檢點(特檢院)

2 壓力容器質(zhì)量控制

2.1 原材料質(zhì)量控制

鋼制壓力容器原材料主要包括鋼板、接管、法蘭和封頭等。常見鋼制壓力容器原材料材質(zhì)和驗收標(biāo)準(zhǔn)見表1。在實際質(zhì)量控制時，應(yīng)檢查入廠材料質(zhì)量證書是否符合相關(guān)驗收標(biāo)準(zhǔn)以及工廠內(nèi)控的要求；審核合格后，進(jìn)行原材料入廠外觀及尺寸的復(fù)檢，并出具復(fù)驗報告，復(fù)驗報告檢查項目包括外觀、壁厚(封頭最小成型厚度)、長度和寬度等參數(shù)，復(fù)檢應(yīng)符合工廠內(nèi)控要求；最后在即將開始生產(chǎn)前，對板材、鋼管進(jìn)行分割前標(biāo)記移植，以保持原材料的追溯性。在原材料質(zhì)量控制時，應(yīng)特別注重材料代用方面的問題，比如材料代用中經(jīng)常遇到的材料以厚代薄、以優(yōu)代劣等問題。以厚代薄、以優(yōu)代劣并不一定適用于各種情況，應(yīng)根據(jù)具體情況具體分析，并在開工前取得圖樣原設(shè)計院的書面設(shè)計修改證明文件[4]。

表1 常見鋼制壓力容器原材料材質(zhì)和驗收標(biāo)準(zhǔn)

2.2 工藝文件質(zhì)量控制

壓力容器的制造是通過一定的工藝流程將制造工序合理配置而形成成品的一個過程。鋼制壓力容器工藝文件包括設(shè)計圖樣、質(zhì)量計劃和工藝卡等。在壓力容器制造過程中，一般1個制造廠負(fù)責(zé)圖樣、質(zhì)量計劃等工藝文件編制審核的人員有2～3人；但技術(shù)人員水平和能力參次不齊，做出的工藝文件極容易出現(xiàn)漏項、錯項，并且各類工藝文件格式不統(tǒng)一，這些綜合因素造成工廠技術(shù)部門負(fù)責(zé)人在審核工藝文件時應(yīng)特別仔細(xì)，防止出現(xiàn)生產(chǎn)過程重要工序漏項和錯項。另外，在執(zhí)行工藝文件時，應(yīng)嚴(yán)格按照工藝文件的指導(dǎo)進(jìn)行操作，防止出現(xiàn)隨意性，對于重點工序，一定要派專門技術(shù)員跟蹤負(fù)責(zé)。在工藝文件質(zhì)量控制時，應(yīng)特別注意生產(chǎn)過程中的圖樣更改、壓力值錯誤等問題。

2.3 焊接質(zhì)量控制

對于壓力容器來說，焊接質(zhì)量控制主要是對承壓類焊縫進(jìn)行質(zhì)量控制，承壓類焊縫包括A、B、C、D類焊縫，如圖2所示。其中A、B類焊縫是最主要的承壓焊縫，應(yīng)重點關(guān)注[5]。

圖2 壓力容器焊接接頭分類示意圖

壓力容器焊接質(zhì)量控制主要包括焊縫外觀及尺寸控制、A/B類焊縫射線檢測、C/D類焊縫磁粉或滲透檢測、補(bǔ)強(qiáng)圈氣密封試驗和整體水壓試驗等，各工序質(zhì)量控制要點見表2。

表2 壓力容器焊接質(zhì)量控制要點

2.4 外觀質(zhì)量控制

壓力容器外觀質(zhì)量控制主要是對最終成品進(jìn)行外觀檢查，以保證出廠外觀質(zhì)量。壓力容器的外觀質(zhì)量控制主要包括各零部件外觀質(zhì)量、整機(jī)組裝后外觀質(zhì)量以及成品外觀質(zhì)量。在外觀質(zhì)量控制時，應(yīng)特別注意筒體凹坑超標(biāo)、焊接焊縫外觀質(zhì)量不合格、焊接飛濺等缺陷未處理和成品涂漆外觀不合格等問題。

3 壓力容器質(zhì)量控制建議

3.1 規(guī)范市場準(zhǔn)入機(jī)制

國內(nèi)壓力容器制造企業(yè)的技術(shù)裝備相對落后、技術(shù)能力不足和規(guī)模偏小等因素嚴(yán)重影響出廠壓力容器的質(zhì)量，雖然壓力容器制造企業(yè)有自身的管理體系，但是很多工廠管理體系執(zhí)行情況并不理想，制造廠的報檢程序并不按照規(guī)定工序進(jìn)行，往往造成工廠質(zhì)檢員不能實時掌握工序檢驗的情況。從而容易造成一些前期工序已經(jīng)出現(xiàn)的問題在最終總檢時完全暴露出來；因此，各油田采購壓力容器應(yīng)該規(guī)范市場準(zhǔn)入機(jī)制，將一些質(zhì)量體系不完善、無有效體系運行的制造廠商排除在采購范圍之外。

3.2 全面引入第三方監(jiān)理

雖然壓力容器制造過程受到特種設(shè)備檢測院監(jiān)管，但是特檢院僅是對壓力容器焊縫射線檢測底片抽查、水壓試驗見證以及文件資料進(jìn)行監(jiān)檢，并不能從根本上解決壓力容器出現(xiàn)的質(zhì)量問題，所以有必要在制造過程中引入第三方監(jiān)理對原材料入廠、產(chǎn)品焊接、無損檢測、劃線開孔、整機(jī)組裝、整機(jī)試驗和發(fā)貨等環(huán)節(jié)進(jìn)行全過程監(jiān)督和見證。并且在引入監(jiān)理方后，對于生產(chǎn)中出現(xiàn)的質(zhì)量事故以及技術(shù)異議能夠及時向業(yè)主進(jìn)行反饋，防止影響供貨期和現(xiàn)場使用。此外，在現(xiàn)場安裝和調(diào)試時，也可以安排監(jiān)理人員進(jìn)行現(xiàn)場監(jiān)督和指導(dǎo)，防止現(xiàn)場野蠻操作、操作錯誤等原因引起的壓力容器無法使用問題。

4 結(jié)語

普通鋼制壓力容器雖然在國內(nèi)生產(chǎn)工藝已經(jīng)較為成熟，產(chǎn)品質(zhì)量較為穩(wěn)定，但在實際現(xiàn)場使用時，由于壓力容器存在質(zhì)量問題，發(fā)生了不少重特大安全質(zhì)量事故；因此，壓力容器的質(zhì)量控制仍是現(xiàn)階段亟需解決的問題。通過近幾年各油田現(xiàn)場壓力容器使用情況，各大油田已經(jīng)通過規(guī)范市場準(zhǔn)入機(jī)制和全面引入第三方監(jiān)理大大降低了壓力容器出現(xiàn)事故的幾率和風(fēng)險。實例證明，規(guī)范市場準(zhǔn)入機(jī)制和全面引入第三方監(jiān)理對于保證壓力容器質(zhì)量是可行的。

[1] 全國鍋爐壓力容器標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會.GB 150—2011 固定式壓力容器[S]. 北京：中國質(zhì)檢出版社，中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2012.

[2] 國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局.TSG R0004—2009 固定式壓力容器安全監(jiān)察規(guī)程[S]. 2版.北京：新華出版社，2010.

[3] 繆春生，崔建國，馬歆. 壓力容器制造過程調(diào)研及若干問題的探討[J].壓力容器，2008，25(11)：6-10.

[4] 孫凌，周魯光，黃紹華. 壓力容器制造中材料代用的探討[J].油氣田地面工程，2009，28(4)：39-40.

[5] 王占英，董惠芳，張艷輝. 壓力容器D類焊接接頭質(zhì)量控制[J].焊接技術(shù)，2009，38(10)：50-53.

責(zé)任編輯彭光宇

TheResearchofQualityControlforSteelPressureVessel

WANG Donglin，LIU Jing，YE Yong，ZHANG Weifu，YAN Kai，TIAN Xinxin

(CNPC Tubular Goods Research Institute，Xi’an 710077，China)

Briefly introduce the pressure vessel manufacturing process and inspection process, then summarize the quality control of the pressure vessel from four aspects including covering raw materials, process documents, welding and appearance. Finally put forward the suggestion in cluding the normative market access mechanism and comprehensive introduction of the third party supervision to solve the quality problem of the pressure vessel. Through the identification of the field practice in recent years, the good results indicate that the methods are practical and effective.

pressure vessel，quality，control，supervision

TH 49

:B

王冬林(1985-)，男，工程師，主要從事石油管材質(zhì)量監(jiān)督與檢驗等方面的研究。

2015-02-13