文 宇 劉 英

（安徽省霍邱縣水務(wù)局 霍邱 237400）（安徽省水利科學(xué)研究院 蚌埠 233002）

1 前言

壓力容器、鍋爐、管道及儲(chǔ)罐等承壓容器焊接結(jié)構(gòu)件焊完后，要進(jìn)行密封性檢驗(yàn)，包括焊縫的致密性檢驗(yàn)和壓力容器的承壓能力檢驗(yàn)。下面針對(duì)承壓容器在焊接制造完成前后這個(gè)階段，闡述如何進(jìn)行壓力容器焊接成品的焊縫致密性檢驗(yàn)和承壓能力檢驗(yàn)。

2 焊縫致密性檢驗(yàn)

2.1 煤油試驗(yàn)

煤油試驗(yàn)適用于敞開(kāi)的容器和儲(chǔ)存液體的儲(chǔ)器以及同類(lèi)其他產(chǎn)品的密封性檢驗(yàn)。試驗(yàn)時(shí)在便于觀察和焊補(bǔ)的一面涂白堊粉，待干燥后在焊縫另一面涂煤油，試驗(yàn)過(guò)程中涂2～3次，持續(xù)15min～3h。涂油后立即開(kāi)始觀察白堊粉一側(cè)，如在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，焊縫表面未出現(xiàn)油斑和油帶，即判定為合格。碳鋼和低合金鋼焊接構(gòu)件做煤油試驗(yàn)所需時(shí)間推薦值見(jiàn)表1。

表1 碳鋼和低合金鋼做煤油試驗(yàn)所需時(shí)間推薦值

2.2 載水試驗(yàn)

適用于不受壓的容器或敞口焊接儲(chǔ)器的密封性試驗(yàn)。試驗(yàn)時(shí)，仔細(xì)清理容器焊縫表面，并用壓縮空氣吹凈、吹干。氣溫不低于0℃的條件下，在容器內(nèi)灌入溫度不低于5℃的凈水，然后觀察焊縫，持續(xù)時(shí)間不得少于1h。在試驗(yàn)時(shí)間內(nèi)，焊縫不出現(xiàn)水流、水滴狀滲出，焊縫及熱影響區(qū)表面無(wú)“出汗”現(xiàn)象，即為合格。

2.3 沖水試驗(yàn)

適用于難以進(jìn)行水壓試驗(yàn)和載水試驗(yàn)的大型容器。試驗(yàn)時(shí)，用出口直徑不小于15 mm的消防水帶往焊縫上沖水。水射流方向與焊縫所在表面夾角不小于70°。試驗(yàn)水壓應(yīng)不小于0.1 MPa，以造成水在被噴射面上的反射水環(huán)直徑不小于400mm。試驗(yàn)時(shí)的氣溫應(yīng)高于0℃、水溫高于5℃。對(duì)垂直焊縫應(yīng)自上而下進(jìn)行檢查，沖水同時(shí)對(duì)焊縫另一面進(jìn)行觀察。

2.4 沉水試驗(yàn)

只適用于小型焊接容器，如汽車(chē)油箱等的密封性檢驗(yàn)。試驗(yàn)時(shí)將工件沉人水中20～40mm深處，然后試件內(nèi)充滿壓縮空氣，觀察焊縫處有無(wú)氣泡出現(xiàn)，出現(xiàn)氣泡處即為焊接缺陷存在的位置。

2.5 吹起試驗(yàn)

用壓縮空氣流吹焊縫，壓縮空氣壓力不小于0.4MPa，噴嘴與焊縫距離不大于30mm，且垂直對(duì)準(zhǔn)焊縫，在焊縫另一面涂以l00g/L的水肥皂液，觀察肥皂液一側(cè)是否出現(xiàn)肥皂泡以發(fā)現(xiàn)缺陷。

2.6 氨氣試驗(yàn)

適用于可封閉的容器或構(gòu)件。試驗(yàn)時(shí)，在焊縫上貼以浸透5%硝酸銀（汞）水溶液的試紙（其寬度比焊縫寬度大20mm）。在焊件內(nèi)部充入含10%（體積含量）氨氣的混合壓縮空氣（其壓力按焊件的技術(shù)條件制定），保壓3～5min，以試紙上不出現(xiàn)黑色斑點(diǎn)為合格。

2.7 氨氣檢漏

是一種靈敏度很高的密封性檢驗(yàn)方法，用以檢查致密性要求較高的焊縫。檢查時(shí)，將容器抽真空，然后噴射氨氣或在容器內(nèi)通入微量氨氣，由專(zhuān)用氨氣質(zhì)譜檢漏儀進(jìn)行檢漏。

3 壓力容器承壓能力檢驗(yàn)

3.1 常用檢驗(yàn)方法簡(jiǎn)介與比較

壓力容器的承壓能力檢驗(yàn)有水壓試驗(yàn)和氣壓試驗(yàn)。

水壓試驗(yàn)，即以水為介質(zhì)進(jìn)行的超壓水壓試驗(yàn)，是通過(guò)向設(shè)備或系統(tǒng)充水加壓，在加壓中及加壓后，觀察設(shè)備或系統(tǒng)有無(wú)滲漏破裂，或明顯變形的一種檢驗(yàn)方式，主要是檢查壓力容器承壓部件的強(qiáng)度和嚴(yán)密性。其目的是檢查設(shè)備的完善程度，暴露缺陷，避免帶有嚴(yán)重缺陷的壓力容器承壓部件投入運(yùn)行或繼續(xù)運(yùn)行。試驗(yàn)最常用的加壓介質(zhì)是室溫下的水，試驗(yàn)壓力要超過(guò)設(shè)備額定工作壓力或設(shè)計(jì)壓力。當(dāng)對(duì)管道進(jìn)行水壓試驗(yàn)時(shí)，宜用閥門(mén)將管道分成幾段，依次進(jìn)行試驗(yàn)。為了檢查強(qiáng)度，試驗(yàn)壓力比工作壓力大幾倍或相當(dāng)于材料屈服極限的壓力值。試驗(yàn)時(shí)應(yīng)注意觀察應(yīng)變儀，防止超過(guò)屈服點(diǎn)。試驗(yàn)后的焊接試件必須經(jīng)過(guò)退火處理，以消除因試驗(yàn)而引起的殘余壓力，然后依次進(jìn)行試驗(yàn)。

氣壓試驗(yàn)一般用于低壓容器和管道的檢驗(yàn)，氣壓試驗(yàn)比水壓試驗(yàn)更為靈敏和迅速。由于試驗(yàn)后產(chǎn)品不用排水處理，因此氣壓試驗(yàn)特別適用于排水困難的容器和管道。氣壓試驗(yàn)的危險(xiǎn)性比水壓試驗(yàn)大。水壓試驗(yàn)的試驗(yàn)壓力為工作壓力的1.5倍，氣壓試驗(yàn)則為1.25～1.5倍。水壓試驗(yàn)和氣壓試驗(yàn)的方法及要求見(jiàn)表2。

3.2 水壓試驗(yàn)具體試驗(yàn)方法

在壓力容器承壓能力檢驗(yàn)中，實(shí)際運(yùn)用較多的是水壓試驗(yàn)，下面就水壓試驗(yàn)的具體試驗(yàn)方法做一簡(jiǎn)介。

3.2.1 進(jìn)行水壓試驗(yàn)的目的和場(chǎng)合

在壓力容器制造、安裝、修理、改造及定期檢驗(yàn)中，都需要進(jìn)行水壓試驗(yàn)：

（1）制造過(guò)程中的水壓試驗(yàn)包括受壓元件單件水壓試驗(yàn)、受壓部件或組件水壓試驗(yàn)、設(shè)備總體水壓試驗(yàn)等，在無(wú)損探傷合格及熱處理以后進(jìn)行。

（2）安裝過(guò)程中的水壓試驗(yàn)在承壓設(shè)備及系統(tǒng)組焊安裝完畢，經(jīng)無(wú)損探傷合格及熱處理以后進(jìn)行。

（3）修理改造中的水壓試驗(yàn)是在壓力容器移裝，或受壓元件經(jīng)過(guò)重大修理改造，經(jīng)無(wú)損探傷及熱處理后進(jìn)行。

（4）定期檢驗(yàn)中的水壓試驗(yàn)是指在用鍋爐及移動(dòng)式壓力容器，每6年至少進(jìn)行一次水壓試驗(yàn)；固定式壓力容器每?jī)纱蝺?nèi)外部檢驗(yàn)后至少進(jìn)行一次水壓試驗(yàn)。

3.2.2 水壓試驗(yàn)壓力及水溫水質(zhì)

水壓試驗(yàn)壓力應(yīng)以能考核承壓部件的強(qiáng)度，暴露其缺陷，但又不損害承壓部件為佳。通常規(guī)定，承壓部件在水壓試驗(yàn)壓力下的總體應(yīng)力不得超過(guò)材料在試驗(yàn)溫度下屈服點(diǎn)的90%。具體的水壓試驗(yàn)壓力如表3所示。

水壓試驗(yàn)應(yīng)在周?chē)h(huán)境溫度高于5℃時(shí)進(jìn)行，否則應(yīng)采取防凍措施。試驗(yàn)用水的溫度應(yīng)高于空氣露點(diǎn)的溫度，以防鍋爐或容器表面結(jié)露；但水溫也不宜過(guò)高，以防汽化及造成過(guò)大的溫差應(yīng)力。為了防止合金鋼制造的承壓部件在水壓試驗(yàn)時(shí)造成脆性破裂，水壓試驗(yàn)水溫應(yīng)高于該鋼種的韌脆轉(zhuǎn)變溫度。

水壓試驗(yàn)用水的水質(zhì)應(yīng)潔凈。對(duì)奧氏體不銹鋼制造的承壓部件進(jìn)行水壓試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制水中的氯離子含量，以防止產(chǎn)生嚴(yán)重的應(yīng)力腐蝕。一般要求試驗(yàn)用水的氯離子含量不能超過(guò)25mg／L，試驗(yàn)合格后應(yīng)立即將水漬清除干凈。

3.2.3 水壓試驗(yàn)過(guò)程

水壓試驗(yàn)前，被試設(shè)備各連接部位的緊固螺栓必須裝配齊全，緊固妥當(dāng)。應(yīng)配置兩個(gè)經(jīng)過(guò)校驗(yàn)準(zhǔn)確可靠的壓力表，其量程應(yīng)為2倍的試驗(yàn)壓力，安裝于被試設(shè)備頂部便于觀察的位置。

表2 水壓和氣壓試驗(yàn)方法及要求

被試設(shè)備內(nèi)部應(yīng)充滿水，滯留在器內(nèi)的氣體必須排除干凈。被試設(shè)備的外表面應(yīng)保持干燥。

水壓試驗(yàn)時(shí)，壓力升降應(yīng)緩慢進(jìn)行。當(dāng)壓力升至0.3MPa～0.5MPa時(shí)，應(yīng)停止升壓，進(jìn)行初步檢查；當(dāng)壓力升至工作壓力時(shí)，應(yīng)停止升壓檢查有無(wú)異常情況，無(wú)異常時(shí)方可升壓至試驗(yàn)壓力。對(duì)焊制鍋爐和壓力容器，在試驗(yàn)壓力下保持20min（鍋爐）或30min（容器），然后降至工作壓力進(jìn)行全面檢查。檢查期間壓力應(yīng)保持不變，不得采用連續(xù)加壓方式來(lái)維持壓力不變。

3.2.4 水壓試驗(yàn)合格標(biāo)準(zhǔn)

水壓試驗(yàn)檢查合格的標(biāo)準(zhǔn)是：在承壓部件金屬壁和焊縫上沒(méi)有水珠；水壓試驗(yàn)后，用肉眼觀察不到殘余變形。對(duì)設(shè)計(jì)要求測(cè)定水壓試驗(yàn)殘余變形的容器，徑向殘余變形不超過(guò)0.03%，或容積殘余變形不超過(guò)容積全變形的10%；對(duì)鉚縫和脹口來(lái)說(shuō)，在降到工作壓力時(shí)不漏水。材料抗拉強(qiáng)度≥540MPa的容器，應(yīng)經(jīng)表面無(wú)損探傷抽查無(wú)裂紋。

3.2.5 水壓試驗(yàn)主要安全注意事項(xiàng)

（1）試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)有可靠的安全防護(hù)設(shè)施，并經(jīng)單位技術(shù)負(fù)責(zé)人和安全部門(mén)檢查認(rèn)可。水壓試驗(yàn)過(guò)程中不得進(jìn)行與試驗(yàn)無(wú)關(guān)的工作，無(wú)關(guān)人員不得在試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)停留。

（2）在試驗(yàn)壓力下，任何人不得靠近被試設(shè)備。

（3）試驗(yàn)過(guò)程中不得帶壓緊固螺栓或向受壓元件施加外力。

（4）不得擅自以氣壓試驗(yàn)代替水壓試驗(yàn)，以防設(shè)備在試驗(yàn)中破裂造成爆炸事故。

4 結(jié)語(yǔ)

壓力容器由于密封、承壓及介質(zhì)等原因，容易發(fā)生爆炸、燃燒起火而危及人員、設(shè)備和財(cái)產(chǎn)的安全及污染環(huán)境的事故，搞好壓力容器焊接成品的致密性和承壓能力檢驗(yàn)對(duì)保證其安全尤為關(guān)鍵和重要