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压力容器检验探析(3篇)

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第一篇:压力容器制造监督检验的实施要点

摘要:

压力容器的制造监督检验对于压力容器的出厂质量至关重要。本文主要结合压力容器生产过程中的关键步骤,分析压力容器制造监督检验的实施要点,并解析实行压力容器监督检验对于压力容器安全运行的重要意义。

关键词:

压力容器;制造监督检验;实施要点;意义

压力容器制造监督检验工作是一种预防,它通过验证性检验和抽查等手段来保证压力容器产品安全性能,在压力容器出厂或投用以前就发现问题,从而杜绝因质量不符合规范标准要求而在使用时失效的可能性。笔者针对压力容器制造过程中的关键步骤,根据多年的经验积累与实际调查,研究压力容器制造监督检验的实施要点,以及实行压力容器监督检验工作对于压力容器安全运行的意义。

1压力容器监督检验的实施要点

1.1设计文件与工艺文件审查

1.1.1设计文件审查

(1)设计单位的资质、设计总图的批准手续是否符合要求;

(2)设计变更手续是否符合要求;

(3)设计采用的安全技术规范及产品标准、主要受压元件材料的标准是否为有效版本;

1.1.2工艺文件审查

审查相关工艺文件是否符合受检单位质量保证体系的批准程序,下列内容是否符合安全技术规范、产品标准和设计总图的规定:

(1)是否依据相应的焊接工艺评定编制焊接工艺规程;

(2)当压力容器需要进行焊后热处理时,其要求是否与相应的焊接工艺评定中的焊后热处理要求相符;

(3)当采用安全技术规范及产品标准中没有规定的无损检测方法、消除焊接残余应力方法、改善材料性能方法、泄漏试验方法等新工艺时,新工艺是否进行了安全技术规范要求的技术评审及履行了相应的审批手续。

1.1.3审查质量计划

审查质量计划是否符合受检单位质量保证体系的批准程序。

1.2材料检查

(1)审查主要受压元件材料验收的见证资料是否符合受检单位质量保证体系的规定,审查主要受压元件的材料质量证明书原件或者加盖材料供应单位检验公章和经办人章的复印件,其材料质量证明书的材料化学成分、力学性能是否符合设计总图规定的材料验收标准及其提出的特殊要求;

(2)当主要受压元件需要进行材料复验、无损检测时,审查材料复验报告、无损检测报告的批准手续是否符合受检单位质量保证体系的规定,其试验项目、验收要求是否符合安全技术规范、产品标准和设计总图的规定;

(3)当受检单位使用境外牌号材料制造在境内使用的压力容器时,审查所使用的境外牌号材料是否符合安全技术规范的相关要求;

1.3组对装配与焊接检查

1.3.1组对质量监检

对现场组焊或者现场制造的压力容器,审查组对质量的检验项目是否满足安全技术规范、产品标准和设计总图的规定,对组对精度、坡口表面质量、坡口间隙等进行现场抽查。

1.3.2焊接检查受检单位

在热处理或者耐压试验前,将焊接记录与施焊记录提交监检员审查,监检员抽查焊工资格是否符合安全技术规范的规定,抽查实际施焊的工艺参数是否符合焊接作业指导书的要求;审查超次返修是否经过受检单位技术负责人批准,审查返修工艺是否有经过评定合格的焊接工艺规程支持。

1.4无损检测检

检查审查从事无损检测工作的人员的资格证书是否有效;无损检测报告和无损检测工艺的批准程序是否符合受检单位质量保证体系的规定;无损检测实施的时机、比例、部位、执行的标准和合格级别是否符合安全技术规范、产品标准和设计总图的规定。

1.5热处理检查

审查热处理报告的批准程序是否符合受检单位质量保证体系的规定;审查热处理记录曲线、热处理报告是否符合热处理工艺的要求;当热处理后需要进行相关检验和试验时,审查相应的检验试验报告。对有焊后热处理要求的压力容器,审查是否在热处理后进行了焊接返修,若有焊接返修,审查是否按安全技术规范、产品标准、设计总图的规定重新进行了焊后热处理。

1.6耐压试验与泄漏试验检查

1.6.1耐压试验监检

检查确认耐压试验用介质、试验温度、试验压力和保压时间是否符合安全技术规范、产品标准、设计总图的规定;确认耐压试验是否有渗漏、可见的变形,试验过程中有无异常的响声;监检员现场见证耐压试验后,审查耐压试验报告的审批手续是否符合受检单位质量保证体系的规定,并且签字(章)确认。

1.6.2泄漏试验监检

审查泄漏试验报告的审批手续是否符合受检单位质量保证体系的规定,试验方法和试验报告是否符合安全技术规范、产品标准和设计总图的规定,并且在泄漏试验报告上签字(章)确认。

1.7竣工资料审查

审查竣工图样、压力容器产品合格证的批准程序是否符合受检单位质量保证体系的规定;压力容器产品合格证、产品质量证明文件是否齐全并且符合安全技术规范的要求;设计修改、变更是否按规定办理手续并且在竣工图上清晰标注。

2结语

压力容器制造监督检验工作的实施强调了生产单位的安全主体责任,对容器的安全监管工作提出了更高的要求,规范了压力容器监检单位的监检工作,把好了压力容器出厂的安全质量关,对容器的保质保量出厂有重要的意义。

参考文献:

[1]曹树才.压力容器制造质量探析[J].企业导报,2013.

[2]刘彩梅。压力容器制造质量控制[J].科技创新导报,2010.

[3]巴特德力格,艾山•沙吾提.浅谈《压力容器监督检验规则》的重要意义。《中国质量技术监督》,2014(6).

作者:李燕凌 单位:湖南省特种设备检验检测研究院株洲分院

第二篇:压力容器检验问题及措施探讨

摘要:

近年来,压力容器作为特种承压设备在国民生产的很多领域中都得到了应用。由于压力容器具有一定的潜在危险性,因此国家相关部门特别重视其检验工作。为提高压力容器的检验水平,更好地保障压力容器的安全运行,文章结合笔者多年的压力容器检验实践,阐述了压力容器监督检验与定期检验中的常见问题。

关键词:

压力容器;容器检验;常见问题;处理措施;特种承压设备

近年来,压力容器已被应用到国民生产的各个领域,我们在日常生产、生活中也经常见到压力容器,由于压力容器中通常承载着高温、高压物质,稍有不慎就有可能引发爆炸危险,因此国家对压力容器的安全性要求更高,为此国家还专门出台了《特种设备安全法》。作为一名压力容器安全检验人员,应认真学习《特种设备安全法》,严格按相关法律、法规作业,贯彻落实好安全技术规范,掌握压力容器的检验方法,及时归纳总结日常压力容器检验中发现的问题。

1压力容器监督检验中的常见问题

1.1封头的无损检测及监检问题

封头是压力容器的一个重要部件,它通常需承受很大压力,封头的实际工作情况与压力容器的安全性密切相连。在对压力容器进行监督检验作业时,我们经常会发现封头问题。如多台封头共用一份监检证,对单个封头实际检验情况无从知晓;封头拼接无损检测是由压力容器制造单位完成的还是封头制造单位完成的;封头厚度不达标等。根据国家相关质检文件,应在封头加工具体委托协议中写明封头拼接焊缝检测问题,确定清楚具体负责方。依据GB150-2011规定,对于凸形封头上的所有接头,必须进行相关检测,特别是采用先拼板再成形工艺的封头,必须确保合格后再使用。封头成形后的厚度大小应比设计图样中规定的最小成形厚度大,在检测封头厚度时,应重点检测那些易出现工艺减薄的薄弱部位,如封头顶部与封头过渡转角部位,此外还应做好封头直边部位平整光滑度的检测。

1.2奥氏体不锈钢磁性问题

奥氏体不锈钢本隶属非磁性物体,但很多时候我们发现压力容器中,奥氏体不锈钢成“磁性”显示。如在实际监督检验中,用相同批号奥氏体钢板制成的压力容器,其封头实际显示通常成磁性,而筒体显示不带磁性。是什么原因让奥氏体不锈钢呈现磁性呢?我们大致总结了两点原因:(1)存在部分残余铁素体,这些铁素体的影响;(2)制造加工压力容器时,部分奥氏体逐步转变为马氏体,造成奥氏体不锈钢呈现磁性。

1.3区别焊缝与焊接接头问题

在制造与检验压力容器时,常见的两个名词就是焊缝与焊接接头,对此检验员必须准确掌握二者的区分,严禁犯概念性错误。我们把焊件进行焊接后留下的结合部分陈为焊缝,对接焊缝、角焊缝、端接焊缝以及槽焊缝等是我们常见的主要焊缝,其中对接焊缝与角焊缝是我们常见的压力容器焊缝。而焊接接头通常指两个或多个零件对接实施焊合作业后留下的接点,焊接接头主要由焊缝、熔合区、热影响区还有其相邻母料,可以说“焊缝”属于“焊接接头”的某部分。焊件进行连接与传力主要靠的就是焊接接头。按照接头构造形式,我们可把接头进行对接接头、T型接头、十字接头、角接头以及端接头划分,就接头检验来说,焊接接头所有部位的性能都很重要,尤其应重点关注接头的薄弱环节。虽然接头存在很多形式,但它们可有相同的连接焊缝形式。焊缝的实际焊接工艺通常是决定焊接接头具体使用性能的主要因素,因此我们在对试件分类进行评定作业时,应参照焊缝情况而不应参照焊接接头情况。无论采用什么样的焊接接头形式,只要连接采用的是对接焊缝,对焊接工艺的评定则应采用对接焊缝试件,也无论焊件接头形式怎样,只要连接采用的是角焊缝,对焊接工艺的评定则应采用角焊缝试件。

1.4材料标记与标记移植问题

材料标记与标记移植是我们经常谈到的问题,虽然很多容器厂已经非常注意此问题,也在采取措施逐步规范,但仍有不少问题存在于日常作业中。如打移植标记钢印用力过猛,致使印痕过深,待完成产品后还需进行补钢印操作等。进行材料标记移植是有一定作用的,可让在受压元件中使用的材料有比较好的可塑性。容器制造厂应把具体标记编制法与详细要求在质量体系文件中明确规定好,为了查找快捷、方便,最好同时规定好在产品上应具体标记到什么位置。在实际检验中,发现部分压力容器制造厂采用同一标记号来标记那些规格相同,但实际制造标准号不同的焊接材料,这种做法是不正确的。对于那些有耐腐蚀要求的材料,在进行标记作业时,硬印标记不应打在耐腐蚀面,此外,那些低温容器受压器件在进行标记作业时,也不能使用硬印标记,可用颜料标记,同时把标记位置图绘制好。

2压力容器定期检验中常见问题的理解

2.1超压泄放装置动作压力与压力容器最高允许压力的关系

2.1.1装有安全阀的压力容器。如图1所示为压力容器理论设计压力,实际工作压力以及试验压力、安全阀排放压力、整定压力间的关系。基于安全阀、启动阀具有一定的滞后性,压力容器立即泄压很难,因此容器理论设计压力P应比安全阀实际整定压力Ps稍大,也就是P≥Ps。

2.1.2装有爆破片的压力容器。如图2所示为压力容器理论设计压力,实际工作压力以及爆破片的具体爆破压力之间的关系。在保证安全的前提下,为有效利用压力容器的承载能力,同时避免超压泄放装置频繁发生动作,我们通常允许压力容器的最高允许工作压力高于超压泄放装置的实际动作压力。

2.2蒸汽灭菌器配套的电热蒸汽发生器使用注册

在定期检验蒸汽灭菌器时,我们发现,很多单位不明白配套在蒸汽灭菌器上的电热蒸汽发生器是进行压力容器的注册还是锅炉。依据[2005]020号文件之间特函,对于工作压力不小于0.1MPa的电热蒸汽发生器,在设计、制造时可按蒸汽锅炉标准,也可依据压力容器设计、制造,在进行使用登记与定期检验时,可按照锅炉有关规定实施。

2.3定期检验中安全状况等级问题

依据压力容器相关规定,可对新压力容器进行1、2、3三个级别的划分,可把在用压力容器进行2、3、4、5四个等级的划分,对那些没有压力容器制造许可证企业生产的压力容器应进行5级划分。对那些存在严重缺陷,修复难或根本无法修复的或修复后使用安全性无法保障的压力容器,应进行判废处理,严禁继续使用,同时应予以注销安全状况为5级的压力容器,对它们进行解体报废处理。应监控使用安全状况实际等级为4级的压力容器,累计监控达3年后,应及时处理缺陷,包括进行缺陷消除的修理或进行能否继续使用的评价,压力容器使用单位采用科学方法处理缺陷后,压力容器的实际安全等级也是可以提高的,安全状况等级达标后,才可继续使用。

2.4定期检验的周期问题

使用单位在进行压力容器使用登记时,通常会提出压力容器进行首次定期检验的日期,对于已经确定好首次定期检验日期的压力容器,在完成首次定期检验后,具体检验周期的确定,应以压力容器的实际安全状况等级为基础,依据相关规定确定。

2.5报告中的数据记录与绘制部位图

在压力容器全面检验报告中,检测数据不规范处理是我们经常遇到的问题。如对同一份检验报告而言,我们时常遇到部分数据处理为整数,而其他数据则进行小数的保留。由于压力容器检验报告是体现检验情况的实际依据,因此必须科学规范的处理检验报告,特别是检测数据。应在遵循各单位程序文件规定的基础上进行测量数据计量单位、读取位数的确定,在检验报告中应用法定计量单位来作为计量单位,应按照国家相关规定来确定符号与计算公式。此外在压力容器的检验中,还应重视铭牌的检查,在实际检验中,我们经常发现很多压力容器铭牌丢失、混淆以及用纸质打印条来粘贴铭牌内容等现象,这些都可能影响到压力容器的正常检验,给压力容器的安全运行埋下隐患。

3结语

随着锅炉压力容器使用量的增加,各种各样的压力容器安全事故时有发生,已严重威胁到人们的生命、财产安全,十分不利于社会的健康稳定发展。近年来,国家也越来越重视压力容器的检验工作,而作为一名现代化的压力容器检验人员,我们必须不辱使命,努力做好压力容器的检验工作,为企业把好每台设备质量安全关,争取为社会的长期健康稳定发展贡献更大力量。

参考文献:

[1]中国冶金百科全书总编辑委员会,金属材料卷编辑委员会.中国冶金百科全书:金属材料[M].北京:冶金工业出版社,2001.

[2]谢铁军,寿比南.压力容器定期检验规则释义[M].北京:新华出版社,2013.

[3]固定式压力容器安全技术监察规程(TSGR0004-2009)[S].

作者:臧福恒 单位:保定市特种设备监督检验所

第三篇:压力容器定期检验中的铁素体含量检测

摘要:

铁素体含量检测多用于不锈钢材质的压力容器在用检验中,而《压力容器定期检验规则》及相关规程标准,乃至相关释义中,并未明确说明铁素体含量的具体检测方式和检测意义。本文就铁素体含量对奥氏体不锈钢和双相不锈钢制压力容器的影响和检测意义进行探讨。

关键词:

压力容器;定期检验;铁素体;奥氏体;双相不锈钢;探讨

1奥氏体不锈钢制压力容器中的铁素体奥氏体

不锈钢材质的压力容器由于具有良好的耐热性、耐蚀性、低温韧性和可焊性,被广泛用于石油化工、医疗器械、食品加工、工业生产运输等领域。奥氏体不锈钢相主要由奥氏体相和铁素体相组成。奥氏体相为碳溶于γ铁中的固溶体,其中γ铁是面心立方晶格,奥氏体溶碳能力较大,最大可达到2.11%,本身不具有铁磁性。铁素体是碳溶于α铁中的固溶体,体心立方晶格,溶碳能力极差,铁素体本身具有强度、硬度都不高的特点,但具有良好的塑性和韧性,并且表现出铁磁性。

1.1铁素体在奥氏体不锈钢母材中的形成机理

铁素体在奥氏体不锈钢中的形成主要取决于奥氏体不锈钢材中的合金元素。普遍而言,奥氏体不锈钢中含量超过12%的Cr是典型的铁素体形成元素。由铁碳合金相图(图1)可看出,当温度从727℃上方降至室温时,原面心立方晶格奥氏体向体心立方的铁素体或马氏体组织转变。加入Ni等奥氏体形成元素后,当金属由完全奥氏体化温度降到常温时,奥氏体仍保持在较稳定的状态,形成常温下稳定的奥氏体组织。这样,在高温加入奥氏体形成元素,并不足以将高温奥氏体完全转化为常温下的奥氏体组织,从而形成一部分铁素体残留,形成奥氏体—铁素体复相(见图2)。

1.2铁素体在奥氏体不锈钢制压力容器焊缝中的形成机理

奥氏体不锈钢焊缝金属凝固过程中,根据奥氏体不锈钢中合金元素(主要是Cr、Ni)成分的不同,其结晶模式可分为:先δ铁素体模式、先奥氏体模式和全奥氏体模式。而具体结晶模式取决于焊缝金属铬当量与镍当量之比,即Creq/Nieq[1]。其中:铬当量Creq=Cr%+1.37Mo%+1.5Si%+2Nb%+3Ti%镍当量Nieq=Ni%+0.31Mn%+22C%+14.2N%+Cu%①Creq/Nieq<1.14时,结晶模式为全奥氏体模式;②1.47>Creq/Nieq>1.14时,结晶模式为先奥氏体模式;③Creq/Nieq>1.47时,结晶模式为先δ铁素体模式。

1.3铁素体在奥氏体不锈钢制压力容器中的作用

1.3.1抗热裂纹

奥氏体不锈钢制压力容器的热裂纹,又称为结晶裂纹,产生于焊缝金属凝固末期,敏感温度区大致位于固相线附近的高温区,是焊缝金属凝固过程中,结晶偏析使杂质生成低熔点共晶物富集于晶界附近,形成类似液态薄膜,在脆性温度区间时,该部位强度极小,受到焊缝凝固时的收缩拉应力,而奥氏体不锈钢具有导热系数小、线膨胀系数大的特点,该处开始开裂,逐渐形成裂纹。当焊缝中有铁素体组织占3%至8%时,焊缝部位具有良好的抗热裂纹性能。这是因为形成的δ铁素体能有效溶解S、P、Si等元素,进而降低凝固过程中的杂质含量,提高抗裂性能。上文所提到的结晶模式不同,其热裂纹的敏感性也不一样,其中全奥氏体模式抗裂性最弱,先δ铁素体抗裂能力最强[2]。

1.3.2提高耐腐蚀性

在奥氏体不锈钢制造或在用过程中,长时间处于敏化温度区间(约600℃至850℃),晶粒中多余的碳析出于晶界处,与铬形成不稳定的碳化物,导致晶间贫铬。贫铬去与晶粒内部因此产生了电位差,在介质作用下,晶界首先发生腐蚀,继而产生连续破坏。当δ铁素体达到4%至12%时,由于δ铁素体一般位于奥氏体晶粒的晶界处,阻隔了晶界通道,破坏了奥氏体柱状晶单一生长方向,使贫铬区难以连续产生,降低了铬的碳化物沉淀的可能性,从而提高了焊缝抗晶间腐蚀、应力腐蚀能力。

1.3.3改善力学性能

将奥氏体不锈钢中的铁素体控制在一定范围内,可改善钢材的力学性能及加工性能。

1.3.4σ相脆化

铁素体对奥氏体不锈钢的影响具有两面性。当铁素体在焊缝金属含量超过15%时,焊缝金属在400~550℃温度区间会析出脆性的σ相,主要由铁素体转变而成。σ相的产生,会导致整个焊接接头脆化,塑性和韧性显著下降。

2双相不锈钢中的铁素体

在用设备检验工作中,发现传统奥氏体不锈钢在恶劣的工况下,常会出现晶间腐蚀、点腐蚀、应力腐蚀、间隙腐蚀等腐蚀破坏。随着材料科技的发展,双相不锈钢逐渐被引入压力容器制造领域,且应用越来越广泛。双相不锈钢是在传统18-8型奥氏体不锈钢基础上,提高Cr元素或其他铁素体形成元素的含量,形成了明显的铁素体奥氏体双相组织(见图3)。这种双相组织,使得双相不锈钢兼有铁素体钢和奥氏体不锈钢的特性:具有良好的抗腐蚀能力;优良的抗腐蚀疲劳能力;良好的焊接性和加工性;较低的线热膨胀系数;低热裂纹倾向;较高的强度;较高的导热性。

2.1铁素体含量与双相不锈钢的分类

实际上,在双相不锈钢中的铁素体含量在30%到70%的范围内,可以分为Cr-Ni系双相不锈钢和Cr-Mn-N系双相不锈钢[3]。①以铁素体为基的Cr-Ni系双相不锈钢,其特点是Cr含量较高而Ni含量较低,包括:Cr18型,如00Cr18Ni5Mo3Si2、00Cr18Ni5Mo3Si2Nb,其铁素体相和奥氏体相约各占50%;Cr21型,如00Cr22Ni5Mo2;Cr25型,如00Cr25Ni7Mo2。②以奥氏体为基的Cr-Mn系双相不锈钢,其特点是Ni含量低且含有较高的N,包括:0Crl7Mnl3Mo2N、1Cr18Mn10Ni5Mo3N以及1Crl7Mn9Ni4Mo3Cu2N等。

2.2铁素体对双相不锈钢的作用

(1)综合力学性能提高

与传统奥氏体不锈钢相比,由于形成更多的铁素体组织,双相奥氏体具有更高的屈服强度和疲劳强度,同时具有良好的韧性。以3RE60双相不锈钢为例,其屈服强度为400MPa至550MPa,是传统18-8奥氏体不锈钢(约205MPa)的两倍。

(2)耐晶间腐蚀性能提高

与传统奥氏体不锈钢相比,双相不锈钢具有更好的抗晶间腐蚀能力,这归功于均匀稳定存在的铁素体相。在双相不锈钢中,元素Cr在铁素体相中含量很高,处于敏化温度区间时,Cr的碳化物析出后造成的晶间贫铬现象会迅速得到补充,减少晶间腐蚀倾向。然而,铁素体超过一定含量时,会导致铁素体相呈连续网络状分布,聚集长大,其抗晶间腐蚀能力变差[4]。

(3)耐应力腐蚀开裂性能

不同于奥氏体不锈钢制压力容器在使用中对介质和环境的要求,如氯离子环境与应力共同作用的工况下,由于铁素体相的均匀存在,双相不锈钢表现出较强的抗应力腐蚀开裂性能,铁素体含量约为50%时,金属的断裂敏感性最小。其主要原因有:铁素体相与奥氏体相相比,电位较负,起到了电化学腐蚀过程中牺牲阳极的作用;屈服极限的提高,类似的腐蚀介质环境下抗断裂能力也在增强;铁素体作为第二相存在,对裂纹扩展起到了阻碍作用。

3结论

掌握铁素体相、铁素体含量对奥氏体不锈钢和双相不锈钢制压力容器的影响和作用,对在役不锈钢制压力容器的定期检验具有重要意义。在定期检验中,应充分考虑铁素体相、铁素体含量对不同工况、不同种类不锈钢制压力容器的作用,根据特定压力容器的失效机理,有目的地进行铁素体含量的检测,保障设备的运行安全。

参考文献:

[1]中国机械工程学会焊接协会.焊接手册[M].北京:机械工业出版社,2008.

[2]芮福才.奥氏体不锈钢与铁素体钢的焊接性能分析研究[J].黑龙江电力,2002,24(4):270-272.

[3]赵钧良.双相不锈钢铁素体含量控制及耐腐蚀性能的研究[J].上海钢研,2005,(2):20-23.

[4]钟春雷,谭文一,张颖,等.酸性介质中双相不锈钢与铁素体不锈钢的应力腐蚀研究[J].机械,2008,35(6):56-58.

作者:熊诗昊 单位:武汉市锅炉压力容器检验研究所

压力容器检验探析(3篇)责任编辑:冯紫嫣    阅读:人次