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压力容器安装监督检验的探究

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摘要:对于压力容器的安装是否要进行监督检验,一直存在争论。除氧舱外,目前尚未制订压力容器安装监检规则,无法开展监督检验工作。文中介绍了压力容器安装监检的历史和现状,讨论了实施压力容器安装监检的依据,通过介绍7个由于安装原因导致压力容器存在安全隐患的典型案例,阐述实施压力容器安装监检的必要性,并对检验的适用范围、检验的重点项目和内容提出了建议。

关键词:压力容器;安装;监督检验

压力容器安装的概念在TSGR3001—2006《压力容器安装改造维修许可规则》中定义为:压力容器整体就位、整体移位安装的活动。对于压力容器的安装是否要进行监督检验,一直存在争论。有观点认为安装仅仅是起吊与就位,没有焊接过程,对安全性能影响很小,无须进行安装监检,也有观点认为压力容器作为具有爆炸危险性的特种设备,在安装过程中由于不确定因素较多,为保障安全,以防万一,应进行监检。根据现行的安全技术规范,除氧舱外,其他压力容器不实行法定的安装监检。本文主要对是否要进行压力容器安装监检进行探讨,并提出建议。

1压力容器安装监检的历史和现状

对于压力容器安装监督检验,全国各地的特种设备安全监察机构和检验机构一直在努力推进这项工作。历史上,除现场组焊和现场制造外,对压力容器整体就位的安装监检也一直在进行。2003年国务院颁布的《特种设备安全监察条例》以及2006年国家质检总局颁布的TSGR3001—2006都为开展压力容器安装监检工作提供了必要的依据。在没有统一的监检规则的情况下,检验机构一般会参照锅炉或压力管道的规定,通过编制检验作业指导书或检验方案来实施检验。文献[8]对2002~2006年期间全国压力容器安装监检的情况进行了分析,其中检验的数量逐年增加,2006年达到了4.10万台。根据文献[9]的介绍,在2011年,这一数字达到了13.12万台。去除少量的现场组焊及改造、重大维修监检,整体就位的安装监检数量也非常可观。2013年国家质检总局颁布了TSGR7004—2013《压力容器监督检验规则》。该规则中的安装监检部分仅适用于医用氧舱,虽然没有明确不实施压力容器的安装监检,但检验规则仍然缺失。而到了2016年,TSG21—2016《固定式压力容器安全技术监察规程》颁布实施,其中第6.1.1条明确规定:“安装不实施监检”。自此以后,压力容器的安装监检工作告一段落。目前,对于压力容器安装过程的监管,全国各地的做法不一,有些地方只要求进行安装前告知,安装过程不受控制,安装完成后可以直接领取使用登记证,也有一些地方参照其他特种设备安装监检的模式和内容,开展了形式多样的检验,如安装安全质量检验、投用前检验、安装验收检验等等。

2压力容器安装监检的依据

《中华人民共和国特种设备安全法》第二十五条规定:锅炉、压力容器、压力管道元件等特种设备的制造过程和锅炉、压力容器、压力管道、电梯、起重机械、客运索道、大型游乐设施的安装、改造、重大修理过程,应当经特种设备检验机构按照安全技术规范的要求进行监督检验;未经监督检验或者监督检验不合格的,不得出厂或者交付使用。从立法本意来讲,该条款有两层含义,一是规定了压力容器的安装过程应当进行监督检验,二是明确监督检验时执行的是安全技术规范。目前,除压力容器外,上述条款中的其他特种设备都制定有安装监督检验规则,安装过程都实行了监督检验,唯独压力容器由于缺少相应的安全技术规范作为支撑,使得开展此项工作的依据不够充分。

3压力容器安装监检的必要性

实行压力容器安装监督检验的目的是确认安装过程符合设计文件、安全技术规范和有关标准的要求,保障压力容器能够安全投入使用。由于压力容器种类繁多,结构复杂程度不一,再加上安装单位的良莠不齐,质量意识、管理水平的差异,使得实际影响容器安全性能的不确定因素较多。文献[7]对2005~2013年期间全国发生的83起压力容器事故进行了介绍,根据事故原因分析,其中有22起与安装环节的失控有关,比例高达26.5%。笔者在工作中也碰到不少由于安装原因导致压力容器存在安全隐患的典型案例,以下举例说明:

1)某企业新购置一批氯气缓冲罐,安装单位安装时根据业主要求在封头R弧部位开孔并加装了2个接管,后由于工艺管线改变又盲目将接管完全割除,原开孔部位采用封堵焊接。此过程未经原容器设计单位同意,无施工方案,未进行无损检测、焊后热处理、耐压试验、泄漏试验,施工的随意性、盲目性太大,过程完全失控,致使整批容器均存在严重安全隐患。鉴于该批容器按规范进行整改的成本太大,最终不得不作报废处理。

2)某单位在安装183m3蒸压釜时,为节省成本,在设置快开门安全联锁装置时,仅安装了一套手动安全手柄联锁机构,没有安装釜齿啮合到位开关、零压开关、电气控制系统等联锁装置,无法满足固定式压力容器安全技术监察规程的要求,存在很大的安全隐患。另一个单位在安装蒸压釜时,同样是为了节省成本,对滑动支座底板下部的滚动柱未采用设计图纸要求的规格尺寸,底板两端未安装限位弹簧,使得蒸压釜在短时间运行后由于滚动柱变形脱落,滑动不畅导致釜体整体弯曲变形。

3)某企业需要安装一套杀菌装置,其中的杀菌锅和热水罐独立设计制造。根据工艺要求,采用两者上下组合方式,上部热水罐中的高温带压热水进入下部的杀菌锅进行杀菌消毒。安装单位在安装时简单地将两者直接对接安装,导致两台设备正常工作条件下的重力载荷全部靠下部杀菌锅的鞍座承受,经过校核,当连续工作,热水罐和杀菌锅均满水的情况下,鞍座边角处壳体的周向应力无法满足强度要求。

4)某单位新安装一批6300L搪玻璃反应釜,规格型号均相同。安装单位为了防止损坏铭牌,在吊装作业前将铭牌从铭牌底座上取下单独保存,但未留下任何识别标记,使得实际设备与铭牌无法一一对应。另一个安装单位则是在对夹套做外保温时将设备铭牌全部包进了保温层,也没有留下识别标记。以上两种情况均给日后的年度检查和定期检验工作带来很大困难。

5)某单位从厂区内部移装一个空气储罐,与原压缩机系统连接后即投入使用。根据使用单位反映,储罐上的安全阀会经常起跳排气。经过现场查看,储罐的设计压力为0.84MPa,安全阀型号为A27W-10T,整定压力0.84MPa,压缩机的排气量6.5m3/min,最高排气压力被设定为1.05MPa。根据计算,该安全阀在0.84MPa时的泄放量为4.4m3/min。由于气源压力超过了储罐的设计压力,安全阀泄放量又低于进气量,因此很容易导致安全阀频繁起跳,并且起跳后压力仍然不断上升。看似简单的安装环节,却给设备的安全连续运行埋下了隐患。

6)某单位2013年在安装11000L磁力驱动反应釜时,为了便于起吊和就位,将釜体原有的4个耳式支座全部割除,在就位以后重新焊接支座时,没有按照标准要求加装支座垫板,而是把支座的筋板与夹套外壁直接相焊,焊缝表面质量低劣,并且支座数量也从4个变成了3个。2016年进行首次定期检验时,发现支座与夹套的连接焊缝多处开裂,存在很大的安全隐患。

7)某企业于2013年通过低价中标购置了一批空气储罐和氮气储罐,安装单位安装时未对设备出厂资料和实物进行认真检查,安装完成后即领取了使用登记证。2016年进行首次定期检验时,检验人员发现该批储罐的竣工图与实物严重不符,铭牌上的CS标记为印制,监检证书的格式、内容也存在很多疑点。经过与制造厂所在地检验机构联系,确认监检证书和铭牌CS标记全系伪造。由于该制造厂2014年已倒闭,无法进一步调查处理,经请示安全监察机构,该批储罐最终全部作报废处理。

以上7个案例是笔者在工作中真实碰到的。可以看出,压力容器的安装过程存在很多影响安全和使用管理的不确定因素。如果在安装之前,检验机构对使用单位和安装单位进行了技术交底,安装过程中对发现的问题及时跟进处理,消除安全隐患,是可以有效避免上述问题发生的。目前,金属压力容器一般在投用后3年内进行首次定期检验。根据文献[10]提出的特种设备事故“浴盆曲线”,投用后1~3年正是压力容器出现早期失效的易发时期。从容器出厂到投入使用,安装是一个重要环节。如果没有经过严格的安装质量检验,缺乏有效的监督机制,一旦安装过程失控,出现盲目施工、随意施工的情况,那么压力容器在接下来3年的运行期间发生早期失效甚至事故的概率将大大增加。

4压力容器安装监检的适用范围

按照国家对特种设备安全监管改革的总体要求,对所有压力容器实行安装监检既不实际,也不科学。根据压力容器风险管理和分类监管的原则,结合事故发生概率和事故后果,同时考虑安装过程对设备产生损伤可能性的大小,宜对以下压力容器实施安装监检:第Ⅲ类压力容器;盛装极度、高度、中度危害介质、易爆介质、液化气体介质的压力容器;快开门式压力容器;管壳式余热锅炉、蒸汽发生器等以水为介质,产生蒸汽的压力容器;支座类型为耳式的立式容器、多支座卧式容器;塔式容器;低温容器;标准抗拉强度下限值大于540MPa的低合金钢制压力容器;Co-Mo低合金钢制压力容器。

5压力容器安装监检的重点项目和内容

根据压力容器安装过程中容易出现的问题,同时参照其他特种设备的安装监督检验规则,对压力容器安装监检的项目和内容提出以下建议:

1)安装告知书及安装资质的审查。

2)出厂资料审查,主要检查出厂资料的完整性,竣工图与实物的一致性、产品监督检验证书、合格证与铭牌的一致性,防止出现资料不符或造假的情况。

3)参照压力容器定期检验的要求,对容器的结构、几何尺寸和外观进行符合性检验。

4)壁厚抽查。对容器主要受压元件进行壁厚抽查,与出厂资料核对。

5)安装质量检查。检查基础是否平整、坚固,有无倾斜、开裂;支座的滑动端是否可以按设计方向自由滑动;采用法兰连接时,检查法兰配对是否符合标准要求,检查螺栓规格、数量、紧固情况以及垫片材料、规格、安装是否符合要求;检查排污、排放、疏水管道的安装是否符合要求,是否便于操作,对于易燃、易爆、有毒以及高温介质的排污、排放管的出口是否接至安全地点;检查接管、人孔、检查孔等部位的保温层是否存在破损,脱落等情况,检查是否存在保温材料支撑件随意焊接在本体的情况;检查是否按设计图样要求设置导静电装置,接地电阻值是否符合要求等。

6)当容器与外部管道采用焊接连接时,参照压力容器制造监督检验的要求,对焊接质量进行控制。对于按容器标准设计制造的管壳式余热锅炉、蒸汽发生器等设备,其主蒸汽管道一般与分汽缸相连。由于管道距离很短,按压力管道进行单独设计和施工目前并不现实,此时可以参照锅炉范围内管道的技术规定,一并予以安装监检,这样既经济,方便了使用单位,又保障了安全。

7)参照压力容器定期检验的要求,对与容器直接相连的安全附件及仪表进行检查。由于快开门容器事故高发,在监检时要对快开门安全联锁装置重点检验,确认其是否具备安全技术规范所规定的功能。

8)安装单位质量保证体系运行情况的评价。重点检查安装单位在发现不符合项时,是否按照规定的程序进行了处理;安装检查记录是否及时填写,内容是否准确,人员签署是否齐全;对于有资格许可要求的人员,是否持证上岗等。

6结束语

上述探讨的问题是笔者在工作中的所思所想。实行安装监督检验,对于确认压力容器在投用之前的完整性和符合性,有着积极、重要的意义。建议有关部门尽快研究制订压力容器的安装监督检验规则,以便于进一步加强对压力容器安装环节的管理,保障压力容器的安全使用。

参考文献

[1]TSGR3001—2006压力容器安装改造维修许可规则[S].

[2]TSG21—2016固定式压力容器安全技术监察规程[S].

[3]TSGR7004—2013压力容器监督检验规则[S].

[4]NB/T47042—2014卧式容器[S].[5]JB/T4712—2007容器支座[S].

[6]阚珂,蒲长城,刘平均.中华人民共和国特种设备安全法释义[M].北京:中国法制出版社,2013.

[7]吴旭正,等.特种设备典型事故案例集(2005-2013)[M].北京:化学工业出版社,2015.

[8]邓红星.压力容器安装监督检验的探讨[J].特种设备安全技术,2008,(05):24-26.

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[10]吴旭正,金平.特种设备事故浴盆曲线的分析与思考[J].中国特种设备安全,2011,27(11):40-41.

[11]王召群,段普章,符豪,等.由安装质量引起的蒸压釜缺陷分析[J].中国特种设备安全,2009,25(04):51-53.

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[13]李植中,刘彬,王维来,等.与压力容器基础有关的检验[J].中国特种设备安全,2013,29(12):55-56.

作者:周凯捷 单位:江苏省特种设备安全监督检验研究院宿迁分院

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