浅议压力容器的安全评定

李奇

摘 要：压力容器门多类广，在我国众多行业中使用广泛，随处可见。安全重于一切。文章结合工作实际，首先谈了一些压力容器的基本知识；其次，着重就压力容器的安全评定工作谈了一些看法和意见，对指导具体工作具有一定的借鉴意义。

关键词：压力容器；安全；评定；研究

1 关于压力容器

压力容器的定义：承受流体介质压力的密闭壳体都可属于压力容器。据中国《压力容器安全技术监察规程》中的定义，凡同时具备下列三个条件的容器可作为压力容器：（1）最高工作压力大于等于0.1MPa（不含液体静压力）；（2）内直径（非圆形截面指其最大尺寸）大于或等于0.15m，且容积大于或等于0.025m3；（3）承装介质为气体、液化气体或最高工作温度高于等于标准沸点的液体。

根据压力容器的定义，压力容器可分为很多种类，按照承压性质可将容器分为内压容器和外压容器，内压容器按照其设计压力，又可划分为低压、中压、高压和超高压四个压力等级。

压力容器在很多行业中得到广泛运用，其具有自身的运行特性：压力容器是在特殊条件下运行的特种设备，其安全可靠性是设计、制造中的关键问题。因此，了解压力容器运行中的基本特性是十分必要的。这些基本特性主要包括压力、温度以及介质的特性。

压力是压力容器运行的主要特性参数。压力容器内的压力主要来源于以下两个方面：1、来自容器以外，有各类气体压缩机、泵、蒸汽锅炉、废热锅炉提供的压力。

温度是压力容器选用的主要依据之一，也是压力容器设计和使用中必须考虑的因素。

从安全方面考虑，对介质特性主要考虑三个方面：

（1）介质与压力和温度相关的无力特性；

（2）介质对材料的腐蚀性；

（3）介质的化学特性，主要是易燃和易爆性质，以及毒性程度。

2 断裂力学在压力容器安全使用中的作用

我国将断裂力学推广应用压力容器已有若干年的历史了。目前，将断裂力学应用于压力容器已为人们所了解、所接受。将断裂力学运用于压力容器的选材、工艺评定与安全评定等方面，对推动压力容器的技术发展与安全使用起到积极的作用。

将断裂力学应用于压力容器是压力容器生产发展的必然趋势，在本人从事压力容器技术工作的经历中也切实体会到这一点。七十年代初期我国压力容器制造水平还很低，很多容器的焊缝仅对焊接试板进行探伤，有时甚至只对焊缝作外观检验，不再做其它方法的探伤。再加当时由于加工条件所限，焊缝的坡口加工质量很差，所使用的焊条质量也不高。由于以上多种原因，使制成的容器焊缝中不可避免地会存在一些裂状缺陷，但如经水压试验通过后，这些容器就投入使用了。在使用中，这些容器都能安全运行。这主要是由于这些容器所选用的设计安全系数高，容器所受应力低，再加当时制造容器都使用20R等韧性很好的低碳钢。因而，即使焊缝中存在一些裂纹状缺陷也不至于发生脆断事故。

随着压力容器使用范围日益扩大，容器壁厚日趋增厚。所使用的材料强度也不断提高，这就使压力容器制造时更易于产生裂纹状缺陷。而随着探伤技术的发展，尤其超声波探伤被逐渐推广使用，由于超声波探伤易于检查出裂纹状缺陷，使容器在制造和使用时有更多的裂纹被发现。在容器使用时，裂纹会引起灾难性事故。但是有些裂纹也不会造成灾难性事故，这就促使人们将断裂力学应用于评定多大裂纹会造成容器的灾难性事故，或在某一容器中可容许有较大的缺陷，这样一旦容器因漏检等原因存在缺陷时也不至于产生事故。

3 如何开展压力容器的安全评定

开展压力容器的安全评定，需做好如下几方面工作。

3.1 必须具备可靠的基础资料

在压力容器进行安全评定之前，技术资料不仅要齐全，而且要可靠。要审查所有作为评定依据的技术资料在技术上的有效性与可靠性。

3.1.1 应知道容器的使用条件

容器的介质与温度等使用条件对容器所使用材料的起裂、裂纹扩展率等影响很大，有时介质中所含微量成份或杂质成份往往对容器使用材料的腐蚀起决定性影响，例如硫化氢和水即会引起容器用钢的应力腐蚀。有时在容器整个使用过程中，介质中所含微量成份是变化的，当微量成份超过某一含量时即会对容器材料产生腐蚀。这时就需要对容器材料腐蚀起影响的微量成份变化情况了解清楚。总之，在进行安全评定之前，应当对可能影响安全评定准确度的容器使用条件了解清楚。

3.1.2 应知道材料的性能

对使用时间较长的压力容器进行安全评定时，常缺乏容器材料性能数据。在安全评定前有时需做多方面的工作，才能得到可靠的容器材料性能。

3.1.3 应对容器的应力分析清楚

很多压力容器的设计计算书是按经验设计进行的，对容器中存在的局部不连续并未进行仔细的应力分析，而容器中某些部位如球形容器的角变形、容器大孔部位等应力分析比较复杂。由于容器的断裂应力主要是有裂纹部位所受的应力决定的，因此对压力容器发现裂纹等缺陷的部位，必须有可靠的应力分析资料。

3.1.4 设计、制造与使用资料应完整

这些资料能反映出容器的制造与使用管理水平。如果一台容器的设计计算书完整、准确，容器在使用中的定期检验与维修记录完整、可靠，说明这台容器制造与使用的管理水平較高，因而为容器安全评定提供较好的基础。

3.2 必须取得可靠的探伤数据

安全评定要根据探伤所得缺陷尺寸进行计算，因此如探伤不准确，安全评定结果也不会准确。为了可靠地进行安全评定，我们要知道评定时需探准的尺寸到底是多大？这是随具体情况而变化的，射线探伤方法对检验“体积”缺陷（气孔、夹渣等）比较准确，而对裂纹状的缺陷很不灵敏。同射线探伤相比，超声探伤不但灵敏度高，还能描述缺陷位置、尺寸和扩展情况的能力，这促使超声波探伤在压力容器上使用日益广泛。但超声探伤受很多因素影响，再现性和可靠性差。只有提高探伤的准确度才能保证压力容器安全评定结果的可靠。

4 结束语

压力容器的安全状况等级评定的准确度如何，必须建立在各项检测结果的正确度之上，方可根据国家相关标准进行评定。反之，其结果就是错误的。