从压力容器事故处理谈设备设计制造本质安全

李赵 金立玺 付红栓

摘要：压力容器是一种具有爆炸危险的特种设备。本文主要分析了压力容器设计制造过程中存在的一些问题，并且介绍了无损检测技术在压力容器设计制造中的应用。

关键词：压力容器;无损检测;技术缺陷;

引言：

压力容器的特殊性在一定情况下可能会增加压力容器的危险性。压力容器的平均性能是复杂的，由于压力容器的材料缺陷，在这些因素的综合作用下，设计和制造误差可能导致这些缺陷的扩展，最终导致压力容器的失效，从事故管理过程来看，有许多事故是由设计和制造错误引起的。

一、压力容器设计缺陷

1.用户提供的设计条件不完整

用户没有完全提供设计所需的运行参数、场地自然条件，包括环境温度、等必要条件，经验表明，相关工作人员不了解相关参数，在一定情况下不利于设备设计制造本质安全，设计人员可参考其他类似设备的设计。

2.不了解压力容器标准和规范

压力容器生产过程中的企業设计部门的设计人员，对压力容器的标准、规范不完全熟悉，缺乏实践经验。特别是在设计压力容器时，材料选择不当、防腐措施不当等，有可能会影响设备设计制造本质安全。

3.结构设计不合理

目前，我国压力容器设计中存在的一定的问题，设计人员对技术标准掌握不全面，在某制造厂试压过程中，一些零件存在焊接效应。

4.腐蚀防护方面问题

在压力容器的设计中，应综合考虑容器的腐蚀特性，以及介质在容器中的流动性。一些中小型压力容器生产企业 如果不仔细考虑，在压力容器的设计中，根据介质对材料的腐蚀程度和使用寿命来确定，在一定情况下可能会使得局部腐蚀的更难处理。压力容器的设计工作不仅仅是设计标准的简单组合，相关设计师必须充分了解设计规范和设计手册。有些设计师对设计标准没有正确的处理，这些问题就会留下隐患。

二、制造错误

1.选材错误

在压力容器制造方面，某些制造企业存在一些以次充好的现象，虽然生产过程涉及材料替代，有利于压力容器的制造，但不利于设备维修。另外，以薄代厚将改变焊接要求、无损检测要求、热处理等后续设计工艺，同时设备的密封性也会增加容器的重量，这可能会增加集装箱支架的负荷。

2.焊接质量缺陷

由于制造过程控制不严，相关工作人员在局部无损检测不严格，没有按照设计进行操作。试验站的液化气储罐经检测发现，连接管道的污水管与连接处存在表面裂纹，进一步的超声波检测表明裂纹中存在缺陷，在与焊接人员沟通后，焊接人员认为只要表面裂纹消除，就不需要对该零件进行超声波检测，这在一定程度上不利于设备设计制造本质安全发展。

3.热处理问题

压力容器的热处理方案是否正确，执行是否到位，在一定程度上影响压力容器的安全运行。目前来看，相关管理人员需要加强热处理质量的监视和检查。充分检查热处理设备和仪器、操作人员的操作要求，在一定程度上进一步加强设备设计制造本质安全发展。此外，热处理工艺是否能严格执行，对热处理效果有重大影响。焊接后的热处理受现场环境条件限制，如果监测管理不严格，热处理效果很难达到设计的要求。

三、无损检测技术在压力容器中的应用

1.射线检测

射线检测是现阶段压力容器常用的无损检测技术，射线检测可以完成回流的检测，并具有很强的反应性能来检查压力容器焊接中的孔隙或熔渣闭合等体积效应。一般情况下，射线可用于检测薄壁焊接，进一步加强设备设计制造本质安全发展。

2.超声波检测

超声波检测也是现阶段常用的无损检测技术。超声检测的工作原理是基于相关材料能以固定频率发射超声波。当超声波与不同材料的物体接触时，这意味着返回的波长是不同的。根据接收和分析返回波长，可以判断压力容器是否存在误差。超声检测具有成本低、检测速度快、检测面积大等优点，同时也存在固有缺陷。一般情况下，只能检测出半波长以上的缺陷，而且超声检测的使用也有一定的困难，需要操作人员的技术水平很高。因为超声波检测技术只有在垂直状态下，从压力容器内部发出超声波回波时，才能接收到回波。然而，如果操作人员在压力容器内操作不当，则无法检测到超声波回波。

目前，数字化超声检测技术已逐步发展，记录超声检测和射线检测在压力容器检测中已达到同等地位。超声技术的成熟运用，在压力容器制造试验中已经取得了与射线检测相同的地位，但它比X射线检测更安全、更舒适、更经济，大大缩短了大型压力容器的检验时间。

3.磁粉探伤

这种试验方法主要利用压力容器磁化后所携带的固体磁性。如果压力容器内有缺陷或孔洞，缺陷仍具有很大的磁性，由于它们不受磁粉磁化的影响，喷涂磁粉后，磁性较强的缺陷会形成较大的磁场，显示出磁粉团聚的内部缺陷。这种现象也称为缺陷漏磁现象。

缺陷漏磁强度受缺陷本身大小、类型和分布的影响。一般来说，压力容器本身由于材料特殊，容易磁化。磁粉检测的优点是，磁粉在使用后可以回收利用，大大降低检测过程的成本，而磁粉检测只能检测压力容器的表面缺陷或封闭表面缺陷。

4.渗透探伤检测

在测试中，利用毛细现象方法来确定材料表面是否存在缺陷，渗透检测方法有荧光法和染色法两种，其中荧光法应用最为广泛。荧光法是将荧光笔涂在被测材料表面，根据毛细现象，涂层表面会慢慢穿透材料的缺陷，然后将样品表面的荧光笔擦干净，相关工作人员通过观察荧光管的形状、深度和大小，观察评估压力容器内部缺陷。渗透检测也有其自身的优点和缺点，其中渗透试验非常简单，不需要复杂的设备来辅助这一过程的处理。荧光渗透的价格相对较低，整个过程的效果非常明显。可以说，渗透检测是处理现有技术最敏感的方法，渗透检测广泛应用于黑色和有色金属的锻造。

总结：

本文介绍了几种常用的压力容器无损检测方法。这些方法的主要目的是在不损坏压力容器金属材料的情况下，检测容器表面的内部焊接缺陷。然而，随着技术的发展，非破坏性试验的目的不仅仅是检测容器的内部和外部缺陷，还可以测量压力容器部件的成分，将压力容器事故的可能性将大大降低。

参考文献：

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上海市特种设备监督检验技术研究院 上海 200062