白瑞娟 吳強(qiáng)

摘 要：本文從超期服役蒸壓釜的工作環(huán)境和常見損傷模式出發(fā)，針對(duì)性的介紹了所采用的檢驗(yàn)方法及檢驗(yàn)重點(diǎn)，旨在于保證超期服役蒸壓釜的運(yùn)行安全，也為從事相類似工作的同行提供一定的技術(shù)參考。

關(guān)鍵詞：超期服役蒸壓釜；損傷；檢驗(yàn)重點(diǎn)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.11.033

超期服役蒸壓釜是指達(dá)到蒸壓釜設(shè)計(jì)使用年限或者設(shè)計(jì)文件中未明確使用年限，但實(shí)際使用超過20年的蒸壓釜，仍要繼續(xù)使用的[1]。隨著使用年限的增長，超期服役蒸壓釜的使用性和安全性都逐漸降低，但從企業(yè)節(jié)約成本的角度出發(fā)，仍希望能在滿足條件的情況下繼續(xù)使用，所以如何保證超期服役蒸壓釜的安全運(yùn)行就顯得尤為重要。本文以國家相關(guān)法律法規(guī)和技術(shù)規(guī)范為依據(jù)，在多年一線檢驗(yàn)的基礎(chǔ)上，針對(duì)如何做好超期服役蒸壓釜的安全檢驗(yàn)工作進(jìn)行了深入研究討論，旨在為檢驗(yàn)人員提供有力的檢驗(yàn)依據(jù)。

1 超期服役蒸壓釜工作環(huán)境及常見損傷模式

常見的蒸壓釜大多屬于第一、二類壓力容器，主要用于加氣混凝土砌塊、混凝土管樁、灰砂磚、煤灰磚的高溫高壓蒸壓養(yǎng)護(hù)，一般由由釜體裝置、釜蓋裝置、安全裝置、擺動(dòng)裝置組成，最常見的蒸壓釜結(jié)構(gòu)為底部中間有一個(gè)固定支座，用作支撐釜體，其余都為帶滑輥的活動(dòng)支座，用作熱脹冷縮后的兩端自由伸縮，防止蒸壓釜發(fā)生變形。超期服役蒸壓釜工作中承受內(nèi)部載荷較大，承載大量砌塊、灰砂磚、煤灰磚等，且為間歇性工作，釜內(nèi)需加壓、加熱、降壓、降溫，砌塊、灰砂磚、煤灰磚等經(jīng)常出入蒸壓釜[2]。因此，工作環(huán)境較差，主要在以下3種環(huán)境中工作：

1.1 化學(xué)腐蝕環(huán)境

蒸壓釜的腐蝕大多產(chǎn)生在釜底和釜頂，特別是底部比較嚴(yán)重，損傷形式可能呈局部腐蝕，也可能呈均勻腐蝕，甚至出現(xiàn)裂紋。此腐蝕產(chǎn)生的原因主要是蒸壓釜中的冷凝水殘留著苛性堿，正常狀態(tài)下苛性堿不會(huì)發(fā)生腐蝕，但在蒸發(fā)濃縮或者高傳熱條件下會(huì)發(fā)生苛性堿的局部濃縮，導(dǎo)致碳鋼表面發(fā)生堿腐蝕。同時(shí)，蒸壓釜的安裝主要采用水平方式，且屬于間接排放冷凝水，無法隨時(shí)隨地排盡釜內(nèi)的冷凝水，造成釜內(nèi)冷凝水中苛性堿濃度增大，引發(fā)堿腐蝕。如果碳鋼表面的氧化鐵保護(hù)膜已經(jīng)發(fā)生損傷的話，也會(huì)加劇堿腐蝕的擴(kuò)展。

1.2 電化學(xué)腐蝕環(huán)境

一般配套蒸壓釜送汽的蒸汽鍋爐蒸發(fā)量都較小，大多小于10t/h。根據(jù)鍋爐水質(zhì)檢驗(yàn)規(guī)則的要求，并未規(guī)定對(duì)小于10t/h的蒸汽鍋爐進(jìn)行給水溶解氧的測(cè)定和控制。因此，鍋爐給水中的氧氣直接進(jìn)入蒸汽，并被攜帶進(jìn)入蒸壓釜中，為釜體吸氧電化學(xué)腐蝕提供了充足的氧氣，如果此時(shí)釜體存在拉應(yīng)力，蒸壓釜的底部就會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕裂紋。

1.3 周期應(yīng)力環(huán)境

蒸壓釜在正常操作期間承受各種周期應(yīng)力，如薄膜應(yīng)力、彎曲應(yīng)力、不連續(xù)應(yīng)力、峰值應(yīng)力、局部應(yīng)力等，使用超過20年的蒸壓釜周期應(yīng)力的作用更加明顯。因此，超期服役蒸壓釜在升溫、升壓、降壓和降溫過程中更易受溫度變化引起周期應(yīng)力作用不斷擴(kuò)展，產(chǎn)生疲勞裂紋。

1.4 超期服役蒸壓釜常見損傷模式

1.4.1 裂紋

釜體法蘭與封頭、釜蓋法蘭與筒體的連接焊縫極易產(chǎn)生表面裂紋；蒸養(yǎng)車用鋼軌與釜體的連接部位、活動(dòng)支座與釜體的連接部位、蒸壓釜固定支座與釜體連接部位、蒸壓釜現(xiàn)場(chǎng)組焊的環(huán)焊縫幾個(gè)部位均易產(chǎn)生裂紋[3]。

1.4.2 腐蝕和減薄

腐蝕主要產(chǎn)生在釜底，主要包括氧腐蝕、堿腐蝕、酸腐蝕。同時(shí)，出入蒸壓釜太過頻繁也會(huì)造成釜底的磨損減薄和機(jī)械損傷。

1.4.3 變形

由于設(shè)計(jì)不合理、操作不當(dāng)或與蒸壓釜連接的鍋爐發(fā)生故障等都會(huì)引起蒸壓釜主結(jié)構(gòu)體的變形，主要發(fā)生在釜體法蘭密封面上，影響密封效果。

1.4.4 安全附件失效

蒸壓釜的安全附件主要有安全閥、壓力表以及快開門安全聯(lián)鎖裝置?？扉_門安全聯(lián)鎖失效作為目前蒸壓釜事故發(fā)生的主要原因，因此備受檢驗(yàn)員關(guān)注。蒸壓釜的快開門安全聯(lián)鎖裝置固定于釜體法蘭側(cè)面，由安全手柄、套筒、球閥及接桿等組成，其作用是關(guān)掉釜蓋進(jìn)汽以及排汽打開釜蓋的連鎖。超期服役的蒸壓釜因長時(shí)間頻繁使用安全聯(lián)鎖裝置，最易造成安全聯(lián)鎖裝置的安全圓盤和釜蓋限位塊發(fā)生失圓和變形，導(dǎo)致安全手柄與球閥無法同步，進(jìn)而造成安全聯(lián)鎖裝置失效，發(fā)生升壓加氣后釜蓋飛出造成傷害。

2 超期服役蒸壓釜的檢驗(yàn)重點(diǎn)

超期服役蒸壓釜的檢驗(yàn)重點(diǎn)應(yīng)綜合考慮其運(yùn)行環(huán)境情況、歷年檢驗(yàn)情況、材料特性以及操作人員情況等可能導(dǎo)致發(fā)生的一系列損傷，最終確定詳細(xì)的檢驗(yàn)項(xiàng)目和方法。

2.1 檢驗(yàn)方案的制定

應(yīng)根據(jù)蒸壓釜使用情況、損傷情況、失效模式以及檢驗(yàn)實(shí)際設(shè)備情況制定檢驗(yàn)方案，并由檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)技術(shù)負(fù)責(zé)人審查批準(zhǔn)。對(duì)于有特殊情況的蒸壓釜檢驗(yàn)方案，應(yīng)征求蒸壓釜使用單位意見。

2.2 資料審查

資料審查的重點(diǎn)在于了解超期服役蒸壓釜在允許使用年限中的安全運(yùn)行情況，以便檢驗(yàn)人員進(jìn)行針對(duì)性的檢驗(yàn)[4]。重點(diǎn)審查以下資料：（1） 設(shè)計(jì)資料，含圖紙等；（2） 出廠資料，含出廠合格證和制造監(jiān)督檢驗(yàn)證書等；（3） 安裝竣工資料，以及安裝監(jiān)檢證書；改造或者重大修理資料，以及改造、重大修理監(jiān)檢證書；（4） 使用單位管理記錄，含運(yùn)行記錄、維護(hù)保養(yǎng)記錄以及異常運(yùn)行記錄；（5）歷年的檢驗(yàn)報(bào)告及檢查資料，含年度檢驗(yàn)報(bào)告、定期檢驗(yàn)報(bào)告及合格證。

2.3 宏觀檢驗(yàn)

宏觀檢驗(yàn)主要采用目視和放大鏡檢查的方法對(duì)超期服役蒸壓釜結(jié)構(gòu)布置、幾何尺寸、表面腐蝕情況，以及焊縫、隔熱層等。檢驗(yàn)重點(diǎn)主要是蒸壓釜外表面的物理損傷，比如縱（環(huán)）焊縫的表面裂紋、腐蝕、變形、對(duì)口錯(cuò)邊量、棱角度、焊縫余高、咬邊等是否符合檢規(guī)的要求。同時(shí)，還需要觀察整個(gè)蒸壓釜的位置情況，比如是否發(fā)生沉降、地腳螺栓是否完好等。

2.4 超聲波壁厚測(cè)定

測(cè)厚檢查間接反映了材料的強(qiáng)度指標(biāo)以及承載能力，也是超期服役蒸壓釜檢驗(yàn)的重要項(xiàng)目，一般采用的是超聲波測(cè)厚方法。測(cè)定位置應(yīng)當(dāng)有代表性，且測(cè)點(diǎn)應(yīng)具備足夠數(shù)量。測(cè)點(diǎn)后標(biāo)圖記錄，對(duì)異常測(cè)厚處做詳細(xì)標(biāo)記，一般選擇以下位置：

（1）蒸壓釜釜底易腐蝕部位；

（2）往年測(cè)厚檢測(cè)中有明顯減薄的部位及易磨損變形的部位；

（3）釜體有接管的部位；

（4）其他可疑的部位。

2.5 無損檢測(cè)方法

對(duì)于超期服役的蒸壓釜，采用表面缺陷無損檢測(cè)和內(nèi)部缺陷無損檢測(cè)相結(jié)合的方法進(jìn)行缺陷種類和位置的確定。尤其對(duì)于鐵磁性材料制造蒸壓釜的表面無損檢測(cè)，優(yōu)先采用NB/T 47013中的磁粉檢測(cè)方法，射線檢測(cè)和超聲波檢測(cè)作為補(bǔ)充檢測(cè)。具體要求如下：

（1）釜蓋封頭上的對(duì)接焊接接頭；釜蓋封頭與釜蓋法蘭焊接的環(huán)向焊接接頭；釜體與釜體法蘭焊接接頭；蒸壓釜在現(xiàn)場(chǎng)拼接的筒體環(huán)向焊縫，釜底兩軌間的環(huán)向焊縫，釜蓋內(nèi)部角焊縫，T型接頭，接管角接頭以及易產(chǎn)生裂紋的部位，如焊接時(shí)電弧損傷區(qū)、補(bǔ)焊區(qū)等都應(yīng)作為檢驗(yàn)重點(diǎn)區(qū)域，其檢測(cè)比例應(yīng)滿足TSG 21-2016的要求[4]。

（2）檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)裂紋時(shí)，應(yīng)按照NB/T 47013和TSG 21-2016的要求擴(kuò)大表面無損檢測(cè)的比例及區(qū)域，同時(shí)增加射線檢測(cè)或者超聲波檢測(cè)確定缺陷的位置和尺寸。

2.6 強(qiáng)度校核

經(jīng)過超聲波測(cè)厚發(fā)現(xiàn)局部有明顯腐蝕減薄的現(xiàn)象，就需要對(duì)腐蝕部位進(jìn)行強(qiáng)度校核，校核G0是否在允許的范圍內(nèi)。同時(shí)對(duì)材質(zhì)名義厚度不明確、結(jié)構(gòu)不合理，或者檢驗(yàn)人員對(duì)強(qiáng)度有懷疑的超期服役蒸壓釜，也應(yīng)進(jìn)行強(qiáng)度校核。除了采用常規(guī)方法進(jìn)行強(qiáng)度校核外，還可以采用應(yīng)力分析或者實(shí)驗(yàn)應(yīng)力測(cè)試等方法進(jìn)行校核校核。

2.7 安全附件檢查

安全附件包括安全閥、壓力表及快開門式安全聯(lián)鎖裝置等，對(duì)安全附件的檢驗(yàn)有下列要求：

（1）安全閥、壓力表是否在校驗(yàn)有效期內(nèi)；

（2）快開門式安全聯(lián)鎖裝置是否滿足實(shí)際使用的要求，否則建議更換新的安全聯(lián)鎖裝置。

2.8 耐壓試驗(yàn)

耐壓試驗(yàn)的試驗(yàn)參數(shù)，準(zhǔn)備工作、現(xiàn)場(chǎng)安全措施、試驗(yàn)介質(zhì)確定、試驗(yàn)過程曲線記錄等均需按照TSG 21-2016或設(shè)計(jì)文件的相關(guān)規(guī)定執(zhí)行。

近年來，蒸壓釜的安全事故屢屢發(fā)生，特別是因超期服役、操作不當(dāng)、安全附件失效等原因造成蒸壓釜在使用過程中發(fā)生爆炸[6]。因此，超期服役蒸壓釜的檢驗(yàn)要比普通蒸壓釜的定期檢驗(yàn)要求更嚴(yán)格，同時(shí)縮短檢驗(yàn)周期。如發(fā)現(xiàn)無法修復(fù)的重大缺陷應(yīng)立即告知使用單位更換新的設(shè)備，最大限度降低超期服役蒸壓釜的安全風(fēng)險(xiǎn)，避免惡性事故的發(fā)生，充分保障特種設(shè)備安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]TSG 21-2016《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》[S].

[2]JCT 720-2011《蒸壓釜》[S].

[3]毛向斌.快開門式壓力容器定期檢驗(yàn)的重點(diǎn)——蒸壓釜[J].科技與創(chuàng)新，2015（18）：110.

[4]林道云，覃杰.超期服役壓力容器檢驗(yàn)方法的探討[J].中國特種設(shè)備安全，2015：46-48.

[5]NB/T47013.1-47013.6-2015《承壓設(shè)備無損檢測(cè)》[S].

[6]沈愛軍.淺談超期服役壓力容器的安全管理[J].化學(xué)工程與裝備，2017（07）：251-253.

作者簡介：白瑞娟（1985-），女，碩士研究生，中級(jí)，檢驗(yàn)師，主要從事特種設(shè)備檢驗(yàn)工作。