楊立東

（中國(guó)石油技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司，北京 100028）

1 壓力容器的概念

壓力容器是指承載一定壓力的密閉設(shè)備，其具有在不同環(huán)境中不同程度的承壓功能，主要是用來(lái)盛裝一些氣體、液體或者氣液混合物，與其他常壓容器有較大差異的特殊設(shè)備。壓力容器的用途極為廣泛，它在工業(yè)、民用、軍工以及科學(xué)研究的許多領(lǐng)域都具有重要的地位和作用，其中以在化學(xué)工業(yè)與石油化學(xué)工業(yè)中應(yīng)用最多。壓力容器在化工與石油化工領(lǐng)城，主要用于傳熱、傳質(zhì)、反應(yīng)等工藝過(guò)程，以及貯存、運(yùn)輸?shù)任锪鬟^(guò)程。由此可以看出，壓力容器對(duì)我國(guó)工業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展尤為重要。此外，壓力容器在工作過(guò)程中表壓數(shù)值都大于0.1MPa，一般情況下，工作環(huán)境也較為惡劣，內(nèi)部運(yùn)行介質(zhì)一般也具有腐蝕性，因此，要在制造過(guò)程中進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量控制。

2 壓力容器使用特點(diǎn)

壓力容器使用技術(shù)指標(biāo)主要有操作壓力和操作溫度，這兩項(xiàng)指標(biāo)都是在工藝設(shè)計(jì)階段根據(jù)工藝包情況設(shè)定，進(jìn)而在考慮安全系數(shù)的情況下確定設(shè)計(jì)壓力和設(shè)計(jì)溫度。如果在使用過(guò)程中，實(shí)際壓力或溫度超過(guò)操作壓力或操作溫度，壓力容器就存在很大的安全風(fēng)險(xiǎn)，如果超過(guò)了設(shè)計(jì)壓力或設(shè)計(jì)溫度，就極易出現(xiàn)泄漏、火災(zāi)和爆炸事故。因此，壓力容器在運(yùn)行的過(guò)程中，必須對(duì)壓力和溫度進(jìn)行嚴(yán)格的控制，以此保證容器的正常運(yùn)行。此外，壓力容器運(yùn)行還受到內(nèi)部介質(zhì)和外部環(huán)境的影響，因此需要根據(jù)不同的介質(zhì)和使用環(huán)境選用壓力容器的制造材料，并對(duì)壓力容器承受載荷特點(diǎn)進(jìn)行有效的分析，以此對(duì)容器使用安全進(jìn)行有效的探究。

3 壓力容器制造的質(zhì)量控制分析

3.1 保證制造材料質(zhì)量

壓力容器作為一種承壓設(shè)備，在制造過(guò)程中需要選擇韌性、強(qiáng)度比較高的材料。首先，應(yīng)當(dāng)根據(jù)壓力容器使用要求來(lái)選擇材料，并在安全性的基礎(chǔ)上進(jìn)行有效的設(shè)計(jì)計(jì)算，使材料的選擇滿足工藝要求。應(yīng)按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范以及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)定對(duì)材料進(jìn)行嚴(yán)格的選用，以此保證材料能夠滿足使用要求。制造過(guò)程中還需要對(duì)加工材料進(jìn)行驗(yàn)收，確保質(zhì)量。若在制造期間需要進(jìn)行材料之間的代用，需要經(jīng)過(guò)原設(shè)計(jì)單位批準(zhǔn)，同時(shí)將代用情況歸集到竣工文件存檔。

3.2 制造工藝的有效控制

壓力容器類(lèi)型不同，工作環(huán)境也有較大的差異，不同類(lèi)型壓力容器的制造有與之結(jié)構(gòu)特點(diǎn)相適應(yīng)的制造工藝卡或作業(yè)指導(dǎo)書(shū)，作為制造過(guò)程中指導(dǎo)生產(chǎn)的工藝文件，以此可有效地提高制造的效率和提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)過(guò)程中的成本投入。在進(jìn)行壓力容器制造過(guò)程中，工作人員要全面了解制造工藝流程，同時(shí)還要對(duì)制造過(guò)程關(guān)鍵質(zhì)量控制點(diǎn)全面掌握，只有這樣才能保證壓力容器制造質(zhì)量。除此之外，國(guó)家層面規(guī)定了壓力容器制造的許可制度和制造過(guò)程可追蹤制度，從源頭保證了質(zhì)量基礎(chǔ)，也能夠有效地落實(shí)質(zhì)量責(zé)任，促進(jìn)質(zhì)量的提高。

3.3 尺寸及外觀質(zhì)量的有效控制

壓力容器在制造過(guò)程中，尺寸與外觀質(zhì)量非常重要。外形尺寸特別是內(nèi)件和管口的位置尺寸直接影響到使用中的生產(chǎn)效率和安裝定位。壓力容器使用中需要通過(guò)管道等手段將大量的動(dòng)靜設(shè)備進(jìn)行連通，若尺寸出現(xiàn)超出允許的偏差，會(huì)直接影響系統(tǒng)連通，同時(shí)會(huì)影響到容器的使用強(qiáng)度，致使使用期間實(shí)際表壓壓強(qiáng)與設(shè)計(jì)數(shù)值有一定的差異。偏差超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)值，既影響安裝又影響使用，這就需要在制造過(guò)程中保證尺寸符合設(shè)計(jì)要求。在壓力容器制造過(guò)程中，外觀質(zhì)量主要包含焊縫的成型、焊接咬邊、母材表面的機(jī)械損傷等方面，這些外觀質(zhì)量都會(huì)對(duì)焊接強(qiáng)度、局部應(yīng)力集中等產(chǎn)生影響，因此需要通過(guò)焊接過(guò)程或后期處理保證焊縫成型均勻，避免局部凸起或凹坑，避免焊接咬邊。對(duì)于鋼板原始表面的損傷或在制造過(guò)程中產(chǎn)生的鋼板母材損傷，視缺陷深度可以采用打磨或補(bǔ)焊的方式進(jìn)行修磨，從而使鋼板母材表面平滑，避免應(yīng)力集中造成壓力容器運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)裂紋。

3.4 焊接質(zhì)量的有效控制

壓力容器是通過(guò)焊接的方法將特殊形狀的鋼板和配件焊接在一起，在制造期間，焊接工作不僅影響著制造的精度，更重要的是影響壓力容器的質(zhì)量。焊接過(guò)程控制不當(dāng)極易出現(xiàn)焊接變形和焊接缺陷，嚴(yán)重時(shí)可能引起焊縫裂紋，甚至造成壓力容器的報(bào)廢。此外，即使焊接過(guò)程嚴(yán)格按照焊接工藝規(guī)程操作，依然會(huì)因?yàn)楹附幼陨碓蛟斐蓱?yīng)力集中等問(wèn)題，這種現(xiàn)象對(duì)于中厚板壓力容器更加嚴(yán)重，這種應(yīng)力集中會(huì)降低壓力容器運(yùn)行過(guò)程中的穩(wěn)定性，增加安全隱患的發(fā)生。因此在對(duì)壓力容器焊接時(shí)，焊接操作人員除應(yīng)嚴(yán)格把控焊接熱輸入、焊接順序等，對(duì)于中厚板或特殊介質(zhì)的壓力容器，還應(yīng)該采用焊后整體熱處理的方式對(duì)鋼板成型和焊接中產(chǎn)生的應(yīng)力集中進(jìn)行應(yīng)力釋放。通過(guò)焊接質(zhì)量控制和焊后熱處理，進(jìn)一步提高壓力容器的制造質(zhì)量。

3.5 重視設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)

設(shè)計(jì)是壓力容器制造過(guò)程中最為重要的環(huán)節(jié)，其中設(shè)計(jì)的科學(xué)性是保證設(shè)計(jì)質(zhì)量的重要因素，直接影響壓力容器后續(xù)的制造和使用。需要設(shè)計(jì)人員對(duì)壓力容器的使用環(huán)境、工作介質(zhì)、操作狀況等有清晰的掌握，同時(shí)也需要對(duì)制造環(huán)節(jié)的工藝流程、裝備能力等進(jìn)行足夠的了解，在此基礎(chǔ)上對(duì)強(qiáng)度計(jì)算等環(huán)節(jié)進(jìn)行有效控制，以此對(duì)設(shè)計(jì)情況實(shí)施綜合性分析，制定出一套完整、科學(xué)的設(shè)計(jì)方案。除此之外，設(shè)計(jì)人員還要進(jìn)行成本優(yōu)化，在保證設(shè)計(jì)質(zhì)量的同時(shí)避免造成質(zhì)量過(guò)剩和質(zhì)量浪費(fèi)。

4 壓力容器制造質(zhì)量的監(jiān)督檢驗(yàn)措施

4.1 尺寸與外觀查驗(yàn)

在對(duì)壓力容器制造質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)督檢驗(yàn)時(shí)，首先需要對(duì)壓力容器尺寸與外觀進(jìn)行檢驗(yàn)，這也是提高容器制造質(zhì)量的需要，若在制造過(guò)程中外觀存在問(wèn)題，比如尺寸偏差超標(biāo)、焊接成型不良等，會(huì)對(duì)整個(gè)制造質(zhì)量造成較大的不利影響。為此，壓力容器制造企業(yè)需要建立并有效運(yùn)行自身的質(zhì)量保證體系，需要對(duì)此環(huán)節(jié)進(jìn)行有效的監(jiān)督檢驗(yàn)工作，對(duì)容器尺寸與外觀進(jìn)行仔細(xì)的檢查，應(yīng)保證焊接接頭成型良好、母材表面質(zhì)量符合規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，這就需要在整個(gè)制造過(guò)程中精心操作，規(guī)范每一道工序，有效實(shí)施自檢、專(zhuān)檢、終檢，確保壓力容器制造過(guò)程的規(guī)范性。

4.2 無(wú)損檢驗(yàn)控制

無(wú)損檢驗(yàn)是對(duì)壓力容器的焊接接頭進(jìn)行非破壞性檢驗(yàn)，以此判斷焊接質(zhì)量是否已經(jīng)符合標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)而判斷出壓力容器的本質(zhì)質(zhì)量是否已經(jīng)滿足要求。壓力容器無(wú)損檢驗(yàn)一般包含射線檢驗(yàn)(RT)、超聲波檢驗(yàn)（UT）、磁粉檢驗(yàn)（MT）、滲透檢驗(yàn)（PT），近年逐步推廣了缺陷檢出率更高的衍射時(shí)差法超聲波檢驗(yàn)（TOFD），這些檢驗(yàn)方法可以有效地檢出焊縫的表面缺陷和內(nèi)部缺陷。無(wú)損檢驗(yàn)作為壓力容器焊接質(zhì)量的判斷依據(jù)，需要由專(zhuān)業(yè)人員進(jìn)行操作和評(píng)判，這些人員需要按照相關(guān)規(guī)范進(jìn)行考試并取得資格證書(shū)后方可從事無(wú)損檢驗(yàn)工作。同時(shí)為保證無(wú)損檢測(cè)的操作效率，在進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)之前需要對(duì)焊縫的表面質(zhì)量進(jìn)行目測(cè)檢驗(yàn)，目測(cè)合格后由質(zhì)量檢驗(yàn)員安排進(jìn)行無(wú)損檢驗(yàn)。

4.3 耐壓試驗(yàn)

耐壓試驗(yàn)是壓力容器制造中非常重要的環(huán)節(jié)，試驗(yàn)需要在尺寸及外觀、監(jiān)督檢驗(yàn)、無(wú)損檢驗(yàn)都合格的基礎(chǔ)上開(kāi)展。壓力試驗(yàn)是對(duì)壓力容器設(shè)計(jì)和制造質(zhì)量的強(qiáng)度檢驗(yàn)，分為液壓試驗(yàn)、氣壓試驗(yàn)以及氣液混合試驗(yàn)。通常采用的是液壓試驗(yàn)，就是利用干凈的水作為試驗(yàn)介質(zhì)，通過(guò)壓力泵將水打入容器中形成內(nèi)壓，直到內(nèi)壓達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)定的試驗(yàn)壓力，并保持壓力至少半小時(shí)，之后再降壓到設(shè)計(jì)壓力，再保持半小時(shí)，在此期間要對(duì)母材、焊縫、管口等部位進(jìn)行檢查，查看是否有泄漏出現(xiàn)，當(dāng)沒(méi)有出現(xiàn)滲漏、異響等可確認(rèn)試驗(yàn)成功。液壓試驗(yàn)的壓力是在設(shè)計(jì)壓力的1.25倍的前提下，綜合考慮試驗(yàn)溫度以及設(shè)計(jì)溫度的修正系數(shù)得到壓力值。在進(jìn)行試驗(yàn)之前，需要編制壓力試驗(yàn)規(guī)程并對(duì)工人進(jìn)行技術(shù)交底，防止因操作失誤帶來(lái)嚴(yán)重后果。

5 結(jié)語(yǔ)

對(duì)壓力容器進(jìn)行有效的質(zhì)量控制，不但能夠提高壓力容器的本質(zhì)質(zhì)量，而且能夠保證在投入使用后的安全生產(chǎn)。在對(duì)壓力容器質(zhì)量控制的過(guò)程中涉及大量的工序質(zhì)量控制，這對(duì)壓力容器的整體質(zhì)量有著十分關(guān)鍵的作用，這就需要采用有效的方法對(duì)各工序進(jìn)行針對(duì)性的控制。另外，還需要重視設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，確保設(shè)計(jì)文件符合要求，在此基礎(chǔ)上控制好各個(gè)工序的制造質(zhì)量，就可以實(shí)現(xiàn)壓力容器制造的質(zhì)量控制。