压力容器安全管理与定期检验

魏鹏飞

摘要：压力容器属于工业生产行业的核心设备，压力容器设备规模相比其他设备要大，且对于温度和压力具有较高的要求，因此其在投入使用的过程中受外界因素的影响、自身性能的降低以及管理的不善，易存在较多的安全隐患点和发生安全事故，而其使用的安全性不仅关系到工业生产行业的整体发展水平，同时更关系到容器操作人员以及容器周边其他工作人员的人身安全，为此需不断加强压力容器安全和检测管理，才能使压力容器安全、稳定的运行。

关键词：压力容器;安全管理;定期检验

一、压力容器定期检验的必要性及其管理

（1）压力容器是具有一定危险性的，可以装运易燃易爆以及有毒气体液体的特殊承压设备，如果安全管理不严格，很容易产生安全隐患，对社会的生命和财产构成潜在威胁。对压力容器进行定期检验，主要是指在压力容器的使用期限内，每一段时间就采用有效的方法和手段对压力容器的各个承受压力的部件先检查，再测试，在这两个步骤后，如果发现此压力容器依然有缺陷，就要及时对压力容器进行修理，使安全威胁在压力容器发生安全事故之前就被解决，防止压力容器在运行中发生破裂甚至爆炸事故。

（2）压力容器的管理范围较大，包括压力、容量、温度和介质，以及操作因素等，为了减少压力容器事故的发生，避免生命财产安全的损伤，要对压力容器设置一个压力、容量、温度和介质的界限，并接受相关规程的约束。另一方面，容器的检验工作与其运行的工况有关，压力、容量的大小，工作温度的高低、介质的特性与压力容器爆破时所释放的能量有极大的关系。

二、压力容器的检验工作

（1）检验前需要审查的数据资料：①设计的相关资料。②容器制造的相关资料。③有关改造和重大维修的相关资料等。④使用登记证以及上一期的定期检验报告。

（2）检验前的准备工作：①在定期检验前，对在检验中需要进行检验部位的附属部件按照要求彻底清理，防止因此原因影响检验结果。②为了保证检验人员的生命安全，检验前要对搭建的脚手架和梯子等设备进行固定检查。③腐蚀部位或可能产生裂纹性缺陷的部位会影响检验结果，要对其使用化学或物理方法进行清洗和处理，使其露出原材料。④需要进行开罐检验的压力容器，要注意内部物质要排放干净，要彻底清除内部的有害气体和液体，并且用盲板隔离其它气体和液体，不能用关闭阀门代替盲板隔离。

（3）检验的内容：①压力容器中承受压力的元件上的缺陷，如裂纹、鼓包、变形、内外表面材料的腐蚀部位等。②压力容器本身不合理的结构和新产生的缺陷，如封头主要参数、封头与筒体的连接、开孔位置等。③支承整个大型容器的基础部件的缺陷，比如倾斜、开裂等部位。④法兰密封面及其紧固螺栓。

三、增强压力容器安全管理的方法：

（1）拟定合理的检验方案：一个科学的计划，是开展检验工作的重要保证，只有合理、科学，才能在检验中把握工作的重点，从检验中找到缺陷，从而消除隐患，保证压力容器的安全运行。错误的方案会导致检验的误判和漏检的情况。（2）工作人员的专业素养：检验人员在工作中一定要严格按照既定的作业文件和检验方案进行工作，并且有相关证书才能有资格进行检验。我国的压力容器种类繁多，这对工作人员的工作能力和专业知识经验都是一个挑战，唯有专业过硬，才能在检验过程中快速找到缺陷和解决办法。

四、不同深度腐蚀凹坑的安全状况等级评定

在对压力容器进行定期检验时，壁厚余量为实测壁厚与名义厚度的差，再加上腐蚀余量的和，将凹坑深度与壁厚余量进行比较，可以进行以下评定：

（1）一般情况下，如果凹坑深度小于壁厚余量，就认定其处于安全状况等级，不影响安全状况等级评定。

（2）如果凹坑深度不在壁厚余量范围内，即超过壁厚余量范围时，若安全状况等级被认定为5级，按照传统的处理方法，应该对其进行补焊，如果补焊合格，不影响使用，可以对认定进行降级，可定为2或3级，但这种处理方法现在渐渐被淘汰，有时不但需要使用大量的人力物力，并且可能发生严重的焊接问题，导致后期检验不能合格。

五、对于凹坑的分析

凹坑半宽为B，凹坑深度为C，容器检验部位的壁厚为T，容器半径为R，凹坑半长为A。

（1）应力分析：先将凹坑按照外接矩形规则分为长轴长度、短轴长度和深度不同（分为2A、2B、C）的半椭球形凹坑，然后计算无量纲参数G0，如果小于0.10，就表示该凹坑深度在允许范围内，反之，则不在。（2）计算无量纲参数G0要满足的条件：①凹坑表面不能粗糙，要光滑，过渡不能起伏过大，要平缓，凹坑周围也不能有潜在或明显的其它缺陷。②凹坑不能在几何不连续区域附近，或者周围存在尖锐菱角的区域。③压力容器不承受外压或者疲劳载荷。④使用的材料要根据压力容器的设计规格来选择，不能使用劣质材料。⑤凹坑深度要小于壁厚的1/3，且在12mm之内，坑底厚度最小厚度要大于3mm，凹坑半宽要大于凹坑深度的3倍。

六、实例分析

通过对某大型石化企业的压力容器装置进行定期检验，通过检验分析，发现该企业的一台汽提塔的保溫层下凹坑腐蚀严重，有重大的安全隐患。下面是该设备的一些原始资料：

汽提塔的资料：设计压力：2.5MPa;设计温度：-45～90℃;设计介质：烃气;腐蚀余量：1.5mm;主体材质：SA516 Gr.70;规格：ID6oO，ID 700X9/10x 20665;制造日期：1996年7月;投运日期：1997年8月;耐受压力：2MPa;使用温度：51℃;

使用介质：烃气。经检验发现，该设备的使用参数比设计参数要低一些，还发现简体保温层下腐蚀，腐蚀面积为620mm×310mm，腐蚀凹坑深度为1～2.6mm，超过腐蚀余量1.5，最大腐蚀坑长轴为30mm，短轴23mm，凹坑深度约为2.6mm，腐蚀坑处最薄深度为4.8mm，腐蚀筒体壁厚7.6～7.9m。分析此凹坑满足的条件：

（1）凹坑表面光滑，过渡较为平缓，凹坑半宽大于凹坑深度的3倍，经勘查，发现其周围没有其它表面缺陷或者埋藏缺陷。（2）此凹坑不靠近几何不连续或者存在尖锐棱角的区域。（3）汽提塔不承受外压或者疲劳载荷。（4）T=7.5-1.0=6.5m，R=304.5mm。（5）材料满足压力容器设计规定，未发现劣化。（6）凹坑深度不满足1/3 T，并且小于12mm。以上分析表明其安全状况等级为5级。

七、结束语

压力容器属于一种承压类特种设备，其一般运用于石油、化工、钢铁等大型的工业生产行业，以完成工业生产所需的传质、传热、分离、压力反应等工艺需求，极大的提高工业生产的效率和质量。但是从容器本身构造上来说，其使用的安全系数并不高，当压力容器承受的压力超过容器最大荷载时，便可能引发容器爆炸，而压力容器爆炸将会造成巨大的工业财产损失和人员伤亡，因此须对其进行科学的安全管理，并定期对其进行检验，才能有效提高压力容器使用的安全性。

参考文献：

[1]张生旺，宋存元，邓兴成.关于压力容器的安全管理及检验措施[J].中国石油和化工标准与质量，2013（10）：18.

（作者单位：江苏省特种设备安全监督检验研究院  （徐州分院））