压力容器检验中危险源的辨识与控制研究

摘要：由于压力容器内通常装有高温、高压气体或液体，因此检验压力容器属于一种高危行业。为更好地保障压力容器检验工作的安全性，文章分析了检验压力容器时如何辨识危险源及危险源可能造成的危害，研究了危险源的控制，以期更好地指导压力容器检验工作，促进压力容器检验工作的安全、高效。

关键词：压力容器检验；危险源辨识；危险源控制；高危行业；特种承压设备 文献标识码：A

中图分类号：TH49 文章编号：1009-2374（2016）36-0077-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.36.038

压力容器属于一种特种承压设备，其一旦发生泄露，可能瞬间释放巨大能量，引发爆炸，造成严重危害。近年来，随着我国各行各业使用压力容器量的不断增多，每年发生的压力容器事故也越来越多，因此国家相关部门也越来越重视压力容器的检验工作，借助对压力容器的科学、安全检验可有效预防此类事故的发生，更好地保障人民的生命、财产安全。通过有效辨识与控制压力容器检验中的危险源，更好地指导压力容器检验工作，充分保障压力容器检验的安全性。

1 压力容器检验中危险源的辨识

1.1 压力容器检验项目

对各种压力容器的定期检验大致包括外部检验、内部检验以及耐压试验等。其中压力容器外部检验可在压力容器工作过程中实施。

具体检验部位有压力容器的本体部位、接口部位、焊接接头处等，看其是否存在裂纹、变形以及各部件外表面的腐蚀情况、安全附件是否健全等。而内部检验主要是在停运压力容器后进行，重点检查部位为：筒体与接头连接处、开孔处、各连接焊缝、封头、排污口等，并应重点复核那些重要部件，看它们是否发生了几何变形，如筒体变形与否、封头与筒体是否发生了鼓胀变形等。检查主要受压元件材质情况、是否发生恶化、保温层是否完好等。耐压试验主要是在停机检验压力容器时，进行的各种比压力容器最高工作压力大的各种液压或气压试验。

1.2 压力容器检验危险源

1.2.1 容器壁厚不足。压力容器长期工作，内部物质腐蚀或磨损容器壁，使容器壁变薄；误操作如阀门关错等，造成高压气体流入低许用压力容器中，使容器严重超压；容器内部分阀元件堵塞，造成容器内压力急升；装液化气体的容器由于过量装液，出现“满液”，容器内介质升温，显著增大压力；周围高温热源使容器内液化气体温度升高，引发饱和蒸气压增大；发生化学反应的容器，由于原料原因或设备原因，使化学反应出现异常，造成容器超压发生破裂。

1.2.2 出现裂纹缺陷。常见的有焊缝裂纹或其周围出现裂纹，发生焊缝咬边，部分钢材存在白点等，在部分工作环境中，尤其是在低温下使用时，材料比较脆，易发生事故。

1.2.3 设计结构的不科学、不合理、操作的不规范等。如开车或停车的过频繁，存在大幅度的操作压力波动、温度变化。剧烈震动容器、接管等；存在焊接咬边、没焊透等焊接缺陷。

1.2.4 金属与环境介质进行特殊组合，引发应力腐蚀。如用在碳钢或低合金钢容器来储存或运输液氨的过程中引发液氨储罐爆炸等。仔细分析这些爆炸事故，发现应力腐蚀是引发这些事故的主要原因，同时检查了没有发生事故的液氨球罐，也发现这些球罐也存在不同深度的裂纹，其中液面下部的南极板裂纹最多，发生了应力腐蚀。

氧化碳引发的应力腐蚀。一般情况下，铁吸收一氧化碳后，会有一层保护膜分布于铁表面，但对于工业中使用的一氧化碳，通常混有二氧化碳与水蒸汽。在对压力容器进行反复充气时，会有交变应力作用于器壁，会局部破坏这层保护层，这样会加剧湿性二氧化碳腐蚀

容器。

钢制容器中硫化氢腐蚀，湿硫化氢极易应力腐蚀碳钢与低合金钢，湿硫化氢在遇到铁元素的情况下，会发生置换反应，反应形成的氢原子会扩散到金属内部并聚集，造成金属脆化，加之氢的作用，容器易出现鼓泡或裂纹，在焊接残余应力下发生应力腐蚀。

高温高压下，钢制容器中的氢气腐蚀。此类事故常见于合成氨、热裂化、酒精、加氢等生产设备中，由于设计、制造或使用不当而造成破坏。研究人员在氨合成塔的破裂处，取样分析后发现钢的金相组织为脱碳的铁素体，因此判定这种氢气腐蚀属于化学腐蚀。

2 危险源的危害

由于压力容器内部大多装有高温、高压气体或液体，一旦压力容器发生破裂，可能引发严重危害。因此为有效预防压力容器发生破裂，有必要了解压力容器危险源的发展与破坏机理。按照压力容器各种破裂特点的不同，可把压力容器的破裂大致分为韧性破裂、脆性破裂、疲劳破裂、腐蚀破裂等。其中压力容器的韧性破裂主要是压力容器壳体或金属壁发生严重塑性变形后形成的破裂。破裂的部位大多位于筒体中部，沿压力容器筒体轴线方向开裂的较多。有时会有分叉现象出现于裂缝端部，同时容器内介质会影响裂缝裂口长度。通常液体介质造成的裂口为窄裂口，气体介质造成的裂口为宽裂口。对于韧性压力的预防：在进行压力容器制造时，选用的材料强度与厚度应达标；压力容器的运行参数应正确，并应装设齐全安全附件，同时确保这些附件灵敏可靠。压力容器严禁出现超温、超压、超负荷运行状况，严禁过量充装介质。

压力容器脆性破裂通常是指压力容器没有经过塑性变形就直接断裂，发生脆性断裂的压力容器，断裂器壁处厚度一般不会变薄，也不会存在明显的开裂断面周长增大现象，容器有缺陷部位或存在几何形状突变处，最易开裂。对于脆性破裂的预防：首先制作容器时选用的材料韧性应较好，并应科学、合理地设计容器结构；其次应把构件的缺陷尽量减少甚至消除；最后还应做好压力容器的日常检验工作，以便第一时间发现缺陷，把缺陷危害消灭在萌芽中。

在多次对容器壳体施加应力后，有时遇到很小的应力作用时，容器也会发生破裂，这种破裂通常称为疲劳破裂。应力的反复多次作用是这种破裂的主要原因。机械疲劳破裂、热疲劳破裂以及腐蚀疲劳破裂为疲劳破裂的主要形式，其中机械疲劳破裂我们最为常见。预防疲劳破裂：由于反复交变载荷是造成压力容器疲劳破裂的主要原因，因此要想更好地防止压力容器发生疲劳破裂，在使用压力容器时最好不要频繁进行加压与卸压，同时压力波动与温度变化也不应过大。腐蚀破裂主要是腐蚀性介质腐蚀压力容器器壁，使其由厚变薄或改变了其具体材料组织结构，降低了其机械性能，造成压力容器没有足够承载能力，引发破坏。对于压力容器发生的各种腐蚀破裂通常为应力腐蚀，这种破裂形式比较危险，不容易被发现，压力容器时常突然断裂出现损坏。预防腐蚀断裂：制作压力容器时，选用的材料应具有一定的抗腐蚀性；可采用保护措施，来隔离压力容器承压部件与腐蚀介质；压力容器结构设计应科学、合理，应尽量避免出现高应力区；应重视压力容器的使用管理，定期检查压力容器，维修压力容器。

3 危险源的控制

为了促进提高检验工作的效率，需要控制危险源，从而减少和降低有可能破坏压力容器的因素。

从实践中总结出技术控制、人行为控制和管理控制三个方面。对固有危险源一般采取技术控制，主要技术有消除、控制、防护、隔离、监控、保留和转移等。对工作人员一般运用人为控制来减少人为的失误，降低人们接触危险源时的不正确行为。对危险源的管理要建立健全各项规章制度，如岗位安全生产责任制、日常管理制度、交接班制度、檢查制度等。

4 结语

压力容器在运行和使用一段时间后，其力学性能会慢慢地发生变化，一些小缺陷也会慢慢地扩展增大。因为压力容器不仅受到反复升压、卸压等疲劳荷载的影响，还会受到腐蚀性介质的腐蚀。为了保证压力容器的安全运行，需要专职安全技术人员对压力容器进行定期的、全面的技术检验，并且持续发现与识别危险源，及时地找到容器存在的缺陷来控制隐患。

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作者简介：闫亚弟（1968-），男，河北卢龙人，保定市特种设备监督检验所压力容器检验师，压力管道检验师，工程师，研究方向：压力容器和压力管道定期检验、监督检验及无损检测。

（责任编辑：蒋建华）