曹彬彬* 張 霞

（泰安市特種設(shè)備檢驗研究院）

0 引言

壓力容器是具備爆炸危險性的承壓設(shè)備，其承載著高壓、高溫、低溫、易燃、易爆、劇毒或腐蝕介質(zhì)，一旦其爆炸或泄漏會發(fā)生火災(zāi)、中毒等災(zāi)難性事故。壓力容器承受各種靜、動載荷或交變載荷，其運行過程中溫度和壓力變化范圍比較廣，這些因素使壓力容器的設(shè)計、制造、使用與維修過程比其他工業(yè)設(shè)備要求更加嚴(yán)格。壓力容器的生產(chǎn)、經(jīng)營、使用、檢驗、檢測過程應(yīng)符合《中華人民共和國特種設(shè)備安全法》的要求。壓力容器的制造過程，應(yīng)當(dāng)經(jīng)特種設(shè)備檢驗機構(gòu)按照安全技術(shù)規(guī)范的要求進(jìn)行監(jiān)督檢驗，未經(jīng)監(jiān)督檢驗或監(jiān)督檢驗不合格的，不得出廠或者交付使用[1]。在監(jiān)督檢驗的過程中發(fā)現(xiàn)，制造單位各環(huán)節(jié)均存在各種各樣的問題。

1 監(jiān)督檢驗問題分析

1.1 設(shè)計

壓力容器的設(shè)計環(huán)節(jié)是壓力容器制造的第一環(huán)節(jié)，設(shè)計人員應(yīng)牢固掌握法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)，對壓力容器的使用參數(shù)進(jìn)行反復(fù)驗證和充分計算。目前壓力容器的設(shè)計主要為兩種形式，一種為采用GB/T 150—2011《鋼制壓力容器》， GB/T 151—2014《熱交換器》規(guī)范設(shè)計的壓力容器，另一種為采用《鋼制壓力容器——分析設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》設(shè)計的壓力容器。

目前設(shè)計過程中存在的問題主要為設(shè)計圖紙隨意修改，不夠嚴(yán)謹(jǐn)，甚至不符合法律法規(guī)的要求。制造單位需要對原設(shè)計文件進(jìn)行變更的，應(yīng)當(dāng)取得原設(shè)計單位同意變更的書面批準(zhǔn)文件，并且對改動部位進(jìn)行詳細(xì)記錄。制造過程中如發(fā)生材料代用、無損檢測方法改變、加工尺寸變更等情況，制造單位應(yīng)按照設(shè)計單位書面批準(zhǔn)文件的要求在竣工圖樣上作出清晰的標(biāo)注，標(biāo)注處應(yīng)有修改人的簽字及修改日期。監(jiān)檢人員應(yīng)對設(shè)計變更書面批準(zhǔn)文件、竣工圖樣的修改標(biāo)注進(jìn)行審查、確認(rèn)[2]。設(shè)計文件中關(guān)于無損檢測部分的規(guī)定遺漏，部分有檢測要求的焊縫并未規(guī)定無損檢測的方法和比例。部分設(shè)計人員未與相關(guān)專業(yè)工藝人員交流，探傷方法制定不當(dāng)，例如小管的磁粉檢測比較困難，設(shè)計人員在設(shè)計過程中卻統(tǒng)一要求進(jìn)行磁粉探傷，而實際執(zhí)行過程中難以實現(xiàn)，需要改用滲透探傷。設(shè)計人員設(shè)計用語不規(guī)范，在應(yīng)當(dāng)用“或”的地方使用“和”，例如無損中要求進(jìn)行磁粉檢測或滲透檢測，表明只需進(jìn)行一種檢測即可，但當(dāng)要求進(jìn)行磁粉檢測和滲透檢測時，即表明需要同時進(jìn)行兩種檢測，用語不規(guī)范會影響監(jiān)督檢驗的正常進(jìn)行。上述問題反映出設(shè)計人員應(yīng)提高執(zhí)業(yè)責(zé)任心，應(yīng)嚴(yán)謹(jǐn)、細(xì)心地完成圖紙設(shè)計環(huán)節(jié)。

1.2 材料

材料是保證各類特種設(shè)備使用安全的重要因素，壓力容器的選材應(yīng)滿足安全性和經(jīng)濟性，所選材料應(yīng)具備足夠的強度；具備良好的韌性，承受外加載荷時不會發(fā)生脆性破壞；具有良好的加工工藝性能，包括冷熱加工成型性能和焊接性能；用于制造高溫受壓元件的材料應(yīng)具有良好的高溫性能，與腐蝕介質(zhì)接觸的材料應(yīng)具有優(yōu)良的抗腐蝕性能。按用途不同，材料主要分為壓力容器用鋼材和焊接材料。

材料問題主要表現(xiàn)在材料進(jìn)場復(fù)驗方面。焊接材料的復(fù)驗問題在于低溫制壓力容器的焊材復(fù)驗，低溫容器應(yīng)按批進(jìn)行藥皮含水量或熔敷金屬擴散氫含量的復(fù)驗工作[3]。該類問題主要存在于封頭等部件的制造單位中，客戶來料加工，未給出焊材的復(fù)驗報告，作為單獨的法定監(jiān)督檢驗項目，這不符合法規(guī)的要求。鋼板復(fù)驗問題在于設(shè)計圖紙標(biāo)明鋼板需進(jìn)行復(fù)驗，并提出了復(fù)驗應(yīng)滿足的標(biāo)準(zhǔn)，制造單位提供的復(fù)驗滿足的標(biāo)準(zhǔn)卻不符合設(shè)計要求。設(shè)計圖紙規(guī)定的板材標(biāo)準(zhǔn)與材料質(zhì)量證明書不一致，例如不銹鋼板材設(shè)計要求采用GB 24511—2017《承壓設(shè)備用不銹鋼和耐熱鋼鋼板和鋼帶》標(biāo)準(zhǔn)，而制造單位使用以GB 24511—2009標(biāo)準(zhǔn)制造生產(chǎn)的不銹鋼板時，應(yīng)出具材料復(fù)驗報告。

1.3 焊接工藝及焊工資格

壓力容器的成型方式主要為焊接，整個壓力容器制造工作量的30%以上都是焊接工作，焊接質(zhì)量對壓力容器產(chǎn)品質(zhì)量和使用安全性有直接影響，許多壓力容器事故都源于焊接缺陷，壓力容器主要分為板焊式壓力容器和鍛焊式壓力容器。壓力容器焊接質(zhì)量控制是一種系統(tǒng)的、全面的、全過程的質(zhì)量控制，焊接質(zhì)量控制體系由若干個環(huán)節(jié)構(gòu)成：從焊接材料的控制開始，到焊工資格和技能的考核、焊接性能試驗、焊接工藝評定、焊接工藝規(guī)程的制定與執(zhí)行、焊接過程質(zhì)量控制、產(chǎn)品試板的力學(xué)性能試驗、焊縫外觀檢查和無損檢測，任何環(huán)節(jié)失控都可能導(dǎo)致嚴(yán)重后果。

焊接工藝中存在的問題主要為以下幾點：焊接工藝卡中無損檢測比例錯誤，設(shè)計圖紙中要求的探傷比例和方法在焊接工藝卡中未體現(xiàn)或未能完全體現(xiàn)。焊工作業(yè)項次不能滿足現(xiàn)場的焊接要求這主要表現(xiàn)在兩個方面，一為焊接小管時管徑焊接項次無法滿足要求，例如儀表管的對接焊縫，儀表管的直徑較小，一般為 12～18 mm，此類型的管道不能使用GTAWFeII-6G-3.5/51-02/10/11，該儀表管管徑小于25 mm，51 mm的管道無法覆蓋到 12～18 mm，管材試件外徑與適用管材外徑對應(yīng)情況如表1所示）[4]。另一方面為焊接焊工項次類型錯誤，管板角接頭焊縫選用管-管對接的項次。

表1 對接焊縫試件適用于對接焊縫焊件外徑范圍 mm

焊接工藝評定中采用進(jìn)口材料時，需按要求進(jìn)行材料歸類，并出具母材的歸類報告[5]；部分企業(yè)的歸類報告內(nèi)容不全，或未對材料進(jìn)行歸類，造成工藝評定內(nèi)容缺失。

對于復(fù)合鋼板，基層為FeII復(fù)層為FeIV的復(fù)合鋼板應(yīng)用比較廣泛，對復(fù)合層之間的焊縫及過渡層焊縫應(yīng)當(dāng)由持有耐蝕堆焊的焊工進(jìn)行焊接[4]。例如企業(yè)具有SMAW(N10)-FeII-1G-4-Fef4J焊工項次時能滿足此類復(fù)合鋼板的焊接要求，但由于部分企業(yè)生產(chǎn)設(shè)備的材料為S11306+Q345R的復(fù)合鋼板，而S11306為FeIII類材料，此類復(fù)合材料為FeIII與FeIV的復(fù)合鋼板，根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，此類復(fù)合鋼板的復(fù)合層及過渡層常用焊接材料推薦表選用A302，A307[6]，其為奧氏體不銹鋼焊條，因復(fù)合層坡口處材料為S11306，為FeIII材料，在此情況下坡口處相當(dāng)于在FeIII材料表面上堆FeIV材料，單純的SMAW（N10）-FeII-1G-4-Fef4J材料已經(jīng)不能滿足該復(fù)合板材焊接要求，需要另外的FeIV類材料堆焊在FeIII類材料上的焊工項目。

另外企業(yè)提供的部分焊接工藝文件中無法正確區(qū)分管板角接頭和管板角焊縫的區(qū)別，所選用的焊接焊工項次無法正確覆蓋產(chǎn)品要求。由上述問題可以看出產(chǎn)品焊接過程中存在諸多問題，其原因主要是焊接工藝人員欠缺專業(yè)知識，對焊接規(guī)程與作業(yè)人員考核細(xì)則掌握不足，使產(chǎn)品焊接過程存在較大風(fēng)險。從業(yè)人員應(yīng)樹立責(zé)任意識，掌握各類焊接法律法規(guī)，保證焊接的質(zhì)量。

1.4 無損檢測

無損檢測技術(shù)具有不破壞產(chǎn)品、檢測靈敏度高等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于壓力容器制造檢驗。首先應(yīng)當(dāng)根據(jù)無損檢測的目的，正確選擇無損檢測實施的時機；其次應(yīng)當(dāng)根據(jù)產(chǎn)品的特性，例如依據(jù)產(chǎn)品的材質(zhì)、結(jié)構(gòu)、形狀、尺寸，預(yù)計產(chǎn)生的缺陷性質(zhì)和位置來選擇合適的檢測方法或組合多種無損檢測方法進(jìn)行檢測?，F(xiàn)階段用于壓力容器生產(chǎn)的無損檢測方法有射線檢測（RT）、超聲檢測（UT）、磁粉檢測（MT）和滲透檢測（PT）。

壓力容器無損檢測問題之一是無損檢測漏項，例如封頭為成品采購且封頭具有焊縫，按照規(guī)程要求封頭為法定檢驗，其為先拼板后成型的凸形封頭，成型后應(yīng)進(jìn)行表面無損檢測，封頭制造企業(yè)在其成型后未進(jìn)行表面無損檢測，壓力容器制造廠也未仔細(xì)審查封頭資料，誤認(rèn)為封頭進(jìn)行了表面無損檢測，亦未進(jìn)行表面無損檢測，造成該部位檢驗遺漏。超聲波檢測標(biāo)準(zhǔn)選擇錯誤，例如奧氏體不銹鋼晶粒粗大，其晶界會反射聲波造成“草狀回波”，因此不銹鋼需要采用特殊的探頭，其使用試塊及檢測靈敏度亦與碳鋼不同；或是制造單位人員業(yè)務(wù)水平欠缺，錯誤地按照碳鋼的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測，未配備不銹鋼檢測用的雙晶縱波斜探頭或聚焦縱波斜探頭、窄脈沖縱波單斜探頭，造成檢測偏差。壓力容器接管與筒體的管板角接頭進(jìn)行超聲檢測時也出現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)選用錯誤，管板角接接頭應(yīng)該執(zhí)行NB/T 47013—2015《承壓設(shè)備無損檢測》中附錄L，N的要求，而無損檢測人員全盤執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)正文6，不符合要求。無損檢測是整個承壓類設(shè)備生產(chǎn)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，制造企業(yè)無損檢測人員應(yīng)當(dāng)定期進(jìn)行業(yè)務(wù)學(xué)習(xí)、繼續(xù)教育來提高專業(yè)能力，避免因標(biāo)準(zhǔn)掌握不到位而產(chǎn)生各種問題。

2 結(jié)論

本文對壓力容器生產(chǎn)中監(jiān)督檢驗發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行分類分析，對材料、焊接及無損檢測環(huán)節(jié)的問題總結(jié)、探討，旨在避免相同問題重復(fù)出現(xiàn)，增加從業(yè)人員的責(zé)任感，樹立責(zé)任意識，確保壓力容器生產(chǎn)、監(jiān)督檢驗的質(zhì)量，保證壓力容器生產(chǎn)安全。