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压力容器质量控制研究

摘要:压力容器每一道制造工艺的要求都非常严苛,任何环节质量无法保证都会使设备存在安全隐患。如果不重视压力容器的质量问题,一旦设备失效,往往会造成严重的后果。因此必须严格控制压力容器生产质量,监管辖其服役时每一个环节的质量控制,确保压力容器的使用安全。

关键词:压力容器;安全隐患;质量控制

引言

压力容器是指能够承受一定载荷且满足一定的生产工艺要求的设备,通常应用于特殊的工作环境中。压力容器在化工、石油等领域中的使用日益广泛,其安全问题仍然是重点研究课题,国内因压力容器质量问题发生的大型事故虽然逐年减少但还是频频发生。1992年6月27日,通辽市某厂的水解釜发生爆炸事故,最终导致8人死亡,17人受伤,直接经济损失达36万余元。2004年4月25日,重庆天原化工厂因氯冷凝器列管发生腐蚀穿孔现象而导致后续发生危险事故,最终导致9人死亡,3人受伤,直接经济损失达277万元。任何压力容器从设计、制造、投入运行直到退役是一个非常漫长的过程,任何环节质量得不到保证都会使设备存在安全隐患,一旦设备失效,往往会带来严重的后果。本文对压力容器制造过程中每一个环节的质量控制进行了分析。

1压力容器的特点

压力容器运行时不但要承受压力还需满足生产工艺要求。压力容器一般具有以下特点:(1)多样性压力容器在工业生产中应用范围非常广泛,其类别多种多样,即使在同一行业内相同的工作环境下,只要功能要求不同,压力容器的结构、尺寸等参数也会完全不同。(2)使用条件的特殊性压力容器在使用过程中通常与介质直接接触,因此设计时不仅要考虑使用环境、操作条件,还要考虑介质的特性。大多情况下,压力容器内的介质常具有腐蚀性或者易燃易爆,因此压力容器必须要满足长期密封的要求。(3)设计制造过程的规范性压力容器的生产设计必须严格依据《中华人民共和国特种设备安全法》以及《特种设备安全监察条例》,国家质量监督检验检疫总局颁发的TSGZ0004—2007《特种设备制造、安装、改造、维修质量保证体系基本要求》[1]中的要求进行,压力容器产品的制造单位必须根据企业特种设备许可项目范围、特性和实际情况建立质量保证体系。(4)生产工艺复杂压力容器生产工序繁多且过程非常复杂,其生产过程涉及金属冶金、机加工、材料力学、材料化工、检验检测等众多领域。

2压力容器材料选取控

材料选择是压力容器设计的重要环节,关系到容器质量、性能及使用年限等重要参数。用于制造压力容器的材料必须具有足够的抗压强度,然而材料的抗压强度和其他性质有一定的相关性,如果选取的材料强度过低会导致容器太厚,如果材料强度过高则会影响其焊接性能及其他力学性能。压力容器制造时常需涉及焊接技术,因此还要确保所选材料具有良好的焊接性能。增加含碳量或者某些合金元素含量可以提高材料的强度,但会对材料的焊接性能产生影响,因此压力容器选材时需要综合考虑材料的特性,还需要对材料的化学性质进行分析,避免影响压力容器的质量。研究开发用于制造压力容器的新材料,必须经过质量技术监督部门的审查批准,并经批准前不得擅自使用。压力容器制造前选取材料时,必须对材料的力学性能、成分以及特性等方面进行综合考虑,选择性能最合适的材料。

3压力容器制造以及检验

3.1焊接质量控制

压力容器的焊接质量对于其安全性以及使用寿命有着十分重要的影响,因此必须采取措施控制焊接质量。设计时,必须合理设置焊缝的位置,从结构上保证焊缝的质量并且确保焊缝能够接受检验。另外应严格控制焊接工艺,确保焊工持证上岗,并对焊接过程进行监督。

3.2热处理控制

焊后热处理是指材料焊接完成后用于消除残余应力的热处理,是否需要进行焊后热处理一般是根据板厚和焊接部位的约束程度来确定的。焊后热处理的作用主要包括消除或者部分消除焊接残余应力(一般采用整体退火或者焊接局部退火处理),以及消除焊接区的脆化[2-3]。对于需要焊后热处理的容器而言,热处理的温度选择十分重要,若温度偏低可能会导致材料的韧性降低或产生再热裂纹,而若温度过高,往往也会导致材料的韧性降低。

3.3无损检测控制

压力容器在长期服役过程中不可避免地会产生一些腐蚀或者裂纹,该类缺陷在初期常常无法被发现,随着设备运行时间增加,裂纹会不断扩展,甚至对设备安全产生严重影响。因此,对压力容器进行无损检测是十分重要的,按照制定的计划对容器进行技术检测,及时发现并排除安全隐患,可以避免设备发生事故,保证生产顺利进行[4]。无损检测是压力容器质量检测的重点手段之一,也是其制造过程质量控制的关键点,进行无损检测的人员应持证上岗,同时应对无损检测过程进行监督。无损检测人员必须严格按照相关标准规范以及技术要求执行,不能漏检任何一个缺陷。

4耐压试验

压力容器制造完成后需要进行压力试验,检查其在工作压力下的宏观强度。压力试验可分为强度试验及致密性试验。压力试验的介质一般为水,当容器组装完成后须严格按照设计规范以及技术规程进行水压试验。由特殊材料制成的压力容器需要根据相关标准进行水压试验,如16MnR材料的压力容器进行水压试验时,液体温度必须低于5℃。气密性试验是介质毒性较高或对密封性有特殊要求的压力容器必须进行的检测,且应在强度试验之后进行试验,不允许进水的压力容器则可用气压试验代替水压试验。气压试验的压力一般比水压试验低,气压试验中的安全问题应该特别重视,有必要时需做气密性试验。

5在役检测与控制

压力容器运行一段时间后,定期检修时往往会发现其存在裂纹。设备发现裂纹后,要么予以消除,要么组织专家进行安全评定,确认该压力容器是否可以继续安全使用。对于已发现缺陷的容器应进行特别标注,并且在以后的服役期间特别关注。

6结论

近年来,压力容器在化工、石油等行业被广泛应用。压力容器从设计、制造、运行到退役要经历一个非常漫长的过程,任何环节质量得不到保证都会使设备存在安全隐患,一旦设备失效,会带来十分严重的后果。因此必须严格控制压力容器生产环节的质量,确保压力容器的使用安全。

参考文献

[1]国家质量监督检验检疫总局.特种设备生产和充装单位许可规则:TSG07—2019[S].北京:新华出版社,2019.

[2]王志文,蔡仁良.化工容器设计[M].北京:化学工业出版社,2005.

[3]郑津洋,董其伍,桑芝富.过程设备设计[M].北京:化学工业出版社,2008.

[4]夏富根.压力容器无损检测技术运用分析[J].化工设计通讯,2017,43(9):66.

作者:杨萌 单位:陕西建工金牛集团股份有限公司

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