压力容器制造监理的特点

田 维，李 强，孟 春，胡 维，肖 理，金 莉

(1．中国重型机械研究院有限公司，陕西 西安 710032;2．中国西电集团公司，陕西 西安 710075)

0 前言

压力容器因运行条件苛刻，经常处在高温、高压、低温、真空等条件下，使用过程中对现场人员的生命及财产安全有很大的影响。除了操作人员的操作对此产生影响外，压力容器自身的质量安全对此起着很大作用。通过对压力容器的制造过程进行监理能在很大程度上控制、提高产品的质量。

1 压力容器制造监理特点

压力容器属于特种设备，制造要遵守《特种设备安全监察条例》、《压力容器安全技术监察规程》和《钢制压力容器》标准，制造单位需获得特种设备生产许可证。压力容器的制造过程受国家质量监督检验检疫部门监管。

设备监理属于独立的社会中介服务，在监理过程中能够独立、公正、科学、规范地为业主和承包商提供咨询、管理服务。在进行监理活动中，监理单位与业主有合同关系，与承包商存在监理与被监理的关系，承包商与业主有合同关系同时必须接受监理单位的监督。

容器制造过程中参与方较多，而且各方都有自己的特性、方法和目标，因此在制造过程中经常会发生很多冲突，监理过程中，监理人员要进行大量的协调工作。而且，压力容器具有特殊的专业性，压力容器的监理工作是一个专业性很强的工作。

2 压力容器监理要点

设备采购合同通常采用总价合同，所以监理人员在监理过程中主要进行质量监理、进度监理和安全监督。质量监理与制造单位的检验可同步进行，进度监理应以合同规定时间和已批准的生产计划进行。

压力容器制造监理控制要点主要为审查制造单位生产许可证、质量体系文件、关键特殊岗位人员资质、仪器仪表的检定计量情况、焊接工艺文件、检验大纲，现场见证原材料入厂验收与复检、焊接过程的执行情况、无损检测、外观与几何尺寸的检测、热处理过程、试板的焊接和性能检测、耐压试验、涂装，审核外购件合格证，设备出厂资料等。

质量监理过程中，监理检验项目主要分为停止待检点 (H)、现场见证点 (W)、文件/记录见证点 (R)。

3 压力容器的监理

以某单位的P6.93 MPa DN800 mm×11898 mm汇气管为例，容器类别为II类，设计温度为80℃，设计压力6.93 MPa，主体材料为Q345R，δ=24，交货状态为正火，盛装介质为原料气，使用在西北某地，外部环境最低温度－20℃，要求对受压元件原材料进行100%超声波探伤复检，II级合格，且进行－20℃的低温冲击试验，三个冲击试验的冲击功平均值≥27 J且最小冲击功≥20 J。监理过程中，通常采用的如下监理步骤。

3.1 监理准备工作及监理交底

监理公司在接到压力容器设备的监理合同后会任命总监理工程师并成立设备监理项目组，编制设备监理细则并派驻现场监理师到制造现场。现场监理工程师到现场后和制造单位相关负责人依照设备监理大纲、细则进行监理交底并确认监理要点，对制造单位需要配合监理工程师的工作内容、检验方式和注意事项进行沟通，即第一次现场会议。

3.2 制造单位资质、人员、设备及设计文件审查

设备监理师需要审查制造单位特种设备制造许可证、质量手册及质量体系文件，检查其是否具有生产资质、运行是否正常，并对制造厂的关键特殊岗位人员如:焊工、无损检测人员、检验人员等的资格进行审查，检查是否持证上岗，资格证书是否在有效期内，而且对检验仪器仪表的检定情况进行检查。对这些文件检查点，现场监理过程中必须进行现场抽检。

监理师需要审查图纸是否有设计许可证印章，设计文件是否齐全，有无审批手续，容器的压力等级是否与制造单位制造许可证上的制造范围相符。

在图纸审查过程中如果出现制造单位的制造范围不能涵盖设备就必须及时上报业主，停止制造单位的准备工作，除业主书面同意外，不得同意制造单位将压力容器的生产进行整体外包。

3.3 原材料质量监理

原材料的质量在很大程度上会影响到设备的整体质量及寿命，对原材料的确认要严格依照法律法规、标准和图纸技术要求进行检查。

压力容器的受压元件如封头、筒体、法兰、M36以上的紧固件、公称直径大于等于250 mm的接管和管法兰等材料到达现场后，监理师应该及时根据相关标准进行确认，主要检查内容有:材料的外观质量、力学性能、化学性能、标志标识、材质证明书等是否符合相应材料的国家标准或者行业标准及图纸技术要求。

针对汇气管，在进行材料确认时监理师首先会检查钢板制造单位是否取得特种设备制造许可证，钢板是否有标志标识，这些标志标识包括钢板材质、规格、制造单位许可标志和许可证编号、炉批号等，材质证明书内容齐全、清楚，盖有钢厂质量检验章，标志标识与钢板上的一致，交货状态与图纸要求相符，然后按照GB713-2008进行通用性能检查，如化学成分、机械性能符合标准，厚度偏差在允许的范围之内。通用性能检查完成之后，按照图纸的技术要求，必须进行超声波复检和－20℃的冲击试验。

如果钢板出现下偏差以外的厚度，则钢板不得使用或者经设计变更后使用。经常在实践中还会出现制造单位在制造容器封头时，会使用比设计厚度厚2 mm的钢板，一般使用时可以以厚代薄，但是低合金钢Q345R在厚度16 mm变为18 mm，36 mm变为38 mm时，材料的抗拉强度、屈服强度会产生变化，如果出现这样的状况，也需要进行设计变更，否则不得使用。

钢板验收时的注意事项及处理方案如下:

(1)钢板的交货状态有热轧、正火、回火、退火、调质等几种，图纸会根据容器的具体使用要求，规定供货状态，如果供货状态不符，钢板的力学性能就可能不一样，如果要使用交货状态与图纸不一致的钢板则必须经过设计变更确认。

(2)对符合《固定式压力容器安全技术监察过程》、《钢制压力容器》及图纸的技术要求需进行超声波检验的钢板，则必须有相应的检测报告或者证明，否则，不得进行使用。

(3)对于锻件法兰，必须进行锻件生产厂、法兰制造单位生产资质审查，按照锻件级别和法兰的执行标准进行相关参数检测。实践经验中，可能出现锻件没有合格证、锻件合格证上检测项目与标准不符、法兰厚度不够，孔的尺寸超差等。

(4)钢管在压力容器中也有使用，经常会出现钢管的生产、验收的标准与图纸要求不符，同样是20#钢的无缝钢管可能有《石油裂化用无缝钢管GB9948-2006》、 《输送流体用无缝钢管GB8163-2008》等，标准不一样，钢管的使用环境不一样、壁厚的公差范围、机械性能参数、所能承受的最大压力也不一样，标准号不一致的钢管要使用时也必须经过设计的变更同意。实际中还可能存在壁厚不均匀、不达标，钢管的验收时要多点、分段进行测试，以防止制造单位采用以次充好的原材料、甚至采用不合格的原材料。

(5)紧固件也要按照图纸要求的标准进行验收，在实践中会存在垫片使用不规范，螺栓、螺母性能级别不对或不匹配，或者紧固件安装完成之后螺栓露出螺母的长短不合适。

(6)焊材检查时，主要查看合格证是否齐全，焊材规格与焊接工艺中要求的一致，焊材的保管与存放是否规范、达标，焊材的烘焙与保温是否按照焊材合格证上规定的温度和时间进行，烘干记录及焊材的领用记录是否完整、真实。

3.4 压力容器制造、组装过程的监理

开始生产后，一般的工艺过程是按照筒节制造卡进行筒体下料、坡口加工、筒体的卷制、焊接、校圆、组焊、无损检测。

下料时需要注意的是钢板在分割前应进行标志移植，要根据封头的尺寸计算筒体的下料尺寸，筒节的长度需要大于300 mm。

焊接过程中，要审查焊接工艺评定，现场施焊过程中，要随时检查操作人员是否按照焊接工艺进行操作，随机抽检焊接人员的操作证及焊材的烘焙、保温及现场的使用状况。经常出现直接使用没有经过烘焙、保温过的焊条、领取的焊条没有用保温桶保温存放、操作工人用油污的手套抓取焊条，或者焊接电流电压不是按照焊接工艺要求的数值，造成的后果是焊缝中存在气孔、夹渣，未融合、焊瘤等，对焊接质量产生很大影响。

按照图纸及容规的要求，对于需要制备试板的容器，要求在A类焊缝延长部位同时焊接与容器同标准、同牌号、相同厚度和相同热处理状态的试件，有热处理要求的容器的试件与容器同炉热处理。焊接过程要求操作工人按照规范进行生产，控制好筒节与封头的间隙、错边量，不得用大锤敲打，用千斤顶顶压等方法进行组对，尽量避免采用十字焊缝，具体的开孔位置按照标准和图纸确定。

3.5 焊缝外观和几何尺寸的监理

几何尺寸主要检查的项目有错边量、棱角度、直线度、管口方位及尺寸等，按照图纸及GB150要求的数据进行检查。

焊缝的表面质量主要检查焊缝是否有咬边及其深度、长度，焊缝的余高以及母材表面质量。主要检查焊接接头不得有表面裂纹、未焊透、未融合、表面气孔、弧坑、未填满和肉眼可见的夹渣等缺陷，焊缝与母材应当圆滑过渡，角焊缝的外形应当凹形圆滑过渡，咬边深度小于0.5mm，母材表面无机械损伤和工卡具焊疤。

焊缝返修前应进行缺陷产生原因分析，审核修改方案，按照评定的焊接工艺进行修改，修改的情况计入质量证明文件中，返修的部位按照原图纸要求进行检测并合格。

3.6 无损检测及热处理监理

无损检测必须在焊接接头形状、尺寸及外观检查合格之后进行，无损检测人员必须有相应等级资质，射线探伤仪、超声波探伤仪、磁粉探伤仪等应该进行检定。无损检测前，监理人员见证工厂进行灵敏度校验过程，审查灵敏度校验是否符合标准要求。无损检测按照标准《JB/T 4730－2005》执行。

直径大于800 mm的容器需要射线探伤检测，有可能因为人孔或者观察孔的尺寸较小、制造单位射线探伤机能力和体积的限制导致圆筒与封头的最后一道环向焊缝无法进行射线探伤检测，遇到此类问题，需要进行设计变更，得到设计许可之后，进行相应的探伤检测。

焊接工作全部完成，焊缝及外观等进行检验合格后按照图要求纸进行热处理。热处理要按照热处理工艺执行，绘制热处理时间和温度曲线图。

3.7 试板的机械性能试验

焊接试件的力学性能检测按照图纸和相应的标准进行，图纸要求进行－20℃冲击试验的试件，必须进行试件的温度控制，三次进行冲击后进行数据处理，且试验数据符合标准及图纸的要求。

3.8 耐压试验

容器的耐压试验采用水压试验，容器中充满水并将滞留在容器中的气体排除干净，容器的外表面保持干燥，当压力容器器壁金属温度与液体温度接近时，缓慢升压至设计压力，观察无泄露之后继续升压至耐压试验压力，保持30 min，然后将压力降到设计压力，保持30 min，期间检查所有焊接接头和连接部位，不得有渗漏、可见的变形和异常的响声。如果出现渗漏，修补后重新试验。水压试验完成后将水排尽，并用压缩空气将内部吹干。

耐压试验过程中需要注意:水压试验时，碳素钢、Q345R、正火的14 Cr1MoR的钢制压力容器水温不能低于5℃，其他低合金钢容器，水温不能低于15℃。

测试压力为容器顶部达到的压力。水压试验必须采用两个量程相同并经过计量的压力表，表的量程在试验压力的1.5～4倍。

3.9 防腐、油漆、包装

容器耐压试验完成之后，按照图纸要求进行喷砂、油漆和包装。

3.10 审核出厂资料

压力容器出厂资料包括:竣工图样 (竣工图样上有设计单位许可印章，并加盖竣工图章)、产品合格证、特种设备制造监督检验证书、产品质量证明文件 (主要受压元件材质证明书、材料清单、检验计划、尺寸检查报告、焊接记录、无损检测报告、耐压试验报告、铭牌的复印件)和压力容器设计文件。监理人员对这些资料要进行审查。

3.11 设备出厂、装运的监理

需要检查设备是否安全装运，零部件及配套件是否齐全。

3.12 编制设备监理总结报告，资料归档 ，协助总监办理结算

在设备的制造过程中监理人员就要收集、整理设备监理过程的各种文件、记录表格和监理资料，设备出厂之后，监理人员应该在限定时间内出具设备监理报告，对设备的制造过程及设备质量予以评价，并协助总监办理结算工作。

4 结束语

对压力容器制造，采用行之有效的监理方法，很大程度提高设备的质量，经过4年对国内某油田企业压力容器的监理实践，取得了比较良好的效果，所监理过的设备联检一次通过，使用过程中质量平稳，监理服务受到委托方、用户的好评。

［1］ TSG R0004-2009．固定式压力容器安全监察规程［S］．

［2］ GB150-1998．钢制压力容器 ［S］．

［3］ 中国设备监理协会．设备工程监理导论 ［M］．北京:中国人事出版社，2004．