金學(xué)峰，沈成業(yè)，楊帆，邵冬冬，尹建斌

（寧波市特種設(shè)備檢驗研究院 ，浙江 寧波 315202）

在壓力容器定期檢驗過程中經(jīng)常會遇到由于局部腐蝕、機械損傷等超標(biāo)缺陷需要打磨處理，并對打磨后的凹坑進行評定的情況，評定的結(jié)果直接影響該容器是否可以繼續(xù)使用還是需要進行返修處理[1]。對于企業(yè)來說，返修處理意味著檢修費用的增加和停工時間的延長，因此，如何對此類缺陷進行更加合理的評定，從而在保證安全的前提下滿足企業(yè)希望盡早開工的需求，成為擺在檢驗人員面前的問題。

筆者對某臺壓力容器定期檢驗中發(fā)現(xiàn)的局部減薄缺陷問題進行安全評定，同時根據(jù)這種情況引出另外2 種類似減薄情況的安全評定，最后對這3 種情況的安全評定結(jié)果進行分析，為今后同類缺陷情況的安全評定提供借鑒。

1 容器概況

寧波某單位于2010 年10 月新安裝一臺臥式冷凝罐，容器規(guī)格為φ1 400 mm×14 mm，材質(zhì)為Q245R，設(shè)計壓力1.6 MPa，設(shè)計溫度140 ℃，腐蝕余量1.0 mm，于2013 年9 月進行首次定期檢驗，未發(fā)現(xiàn)異常情況，實測壁厚值為13.4 ～13.6 mm，安全狀況等級為1 級，下次檢驗周期6 年；于2019 年9 月再次進行定期檢驗，檢驗中發(fā)現(xiàn)其中一個筒節(jié)中下部外保溫破損，保溫拆除后發(fā)現(xiàn)筒體底部存在局部腐蝕，初步判斷為保溫層下腐蝕，打磨后形成一個長軸70 mm、短軸60 mm、深度為3 mm 的橢圓形凹坑，凹坑附近實測壁厚值為13.2～13.5 mm，其余部位未見異常情況。

2 缺陷安全評定分析

針對以上缺陷情況，按照TSG 21—2016《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》第8.5.4 條規(guī)定，計算無量綱參數(shù)G0，各參數(shù)取值如下：A=35 mm，B=30 mm，C=3 mm，T=13.2-3=10.2 mm（下次檢驗周期按6 年來計算），R=700 mm[2]。

根據(jù)現(xiàn)場情況，凹坑表面光滑、過渡平緩，并且其周圍無其他表面缺陷或者埋藏缺陷，凹坑不靠近幾何不連續(xù)或者存在尖銳棱角的區(qū)域，同時不承受外壓或者疲勞載荷，材料也未發(fā)現(xiàn)劣化；同時凹坑半寬B=30 mm 大于3 倍的凹坑深度（3×C=9 mm），T/ R=10.2/700 = 0.015 ＜0.18；另外也滿足C=3 ＜T/3= 3.4、T - C = 7.2 ＞3 和A=35 ＜1.4 RT = 118.3；根據(jù)公式計算：

得出此凹坑不在允許范圍內(nèi)，需要對該容器進行進一步的處理。

筆者發(fā)現(xiàn)，在上述計算過程中，對計算結(jié)果影響最大的就是T 的取值，T 為實測壁厚減去至下次檢驗日期的腐蝕量，也就意味著至下次檢驗日期的腐蝕量的大小直接影響了無量綱參數(shù)G0值的大小，如何選取至下次檢驗日期腐蝕量的數(shù)值成為最核心的問題。筆者根據(jù)多年工作經(jīng)驗，根據(jù)企業(yè)針對保溫層下腐蝕采取不同的措施，再考慮此類腐蝕的形成機理和今后的發(fā)展趨勢，假設(shè)了以下幾種情況來設(shè)置不同的至下次檢驗日期的腐蝕量，具體詳見表1（下次檢驗周期按6 年來計算）。

表1 不同情況下的至下次檢驗日期的腐蝕量Table 1 Corrosion amount to next inspection date in different cases mm

出于對設(shè)備安全風(fēng)險的考慮，筆者從容器極限載荷角度，根據(jù)GB/T 19624—2004《在用含缺陷壓力容器安全評定》對該凹坑按照最嚴重的情況（即保溫層基本未進行修復(fù)，至下次檢驗日期的腐蝕量取3 mm）進行安全評定，無凹坑缺陷殼體塑性極限載荷：

其中vlr 查表為210 MPa，此處B 即為T=10.2 mm，得出pL0=3.53 MPa；

帶凹坑缺陷容器極限載荷：

在上述案例的基礎(chǔ)上，筆者又引出了另外兩種缺陷情況，來對比分析至下次檢驗日期的腐蝕量取值的不同對檢驗結(jié)果的影響。為了方便對比分析，筆者把前面所述的缺陷情況稱為案例1，同時假設(shè)案例2 為該凹坑是由于機械損傷原因引起的，其余條件均不變，假設(shè)案例3 為該凹坑是由于內(nèi)部介質(zhì)腐蝕原因 引起的，其余條件均不變。

表面上看，3 個案例為同一臺容器，凹坑打磨后的大小均一致，唯一不同的就是至下次檢驗日期的腐蝕量的取值。

案例2 中，凹坑是由于機械損傷所產(chǎn)生，因此下次檢驗日期的腐蝕量按13.6-13.2=0.4 mm 取值，根據(jù)公式計算：

得出凹坑在允許范圍內(nèi)。

案例3 中，筆者認為由于腐蝕機理的不同，至下次檢驗日期的腐蝕量的取值應(yīng)不僅按照上一周期的腐蝕進行計算，考慮到內(nèi)表面介質(zhì)沖刷或者其他機理腐蝕的不可避免性，還需要再加上一定的腐蝕擴展量。筆者根據(jù)壓力容器設(shè)計相關(guān)規(guī)范中的有關(guān)規(guī)定，取其擴展量為1 mm[4]，則T = 13.2-3-1= 9.2 mm，根據(jù)公式計算：

得出凹坑不在允許范圍內(nèi)。

3 結(jié)束語

根據(jù)以上幾種案例情況的計算，結(jié)果匯總?cè)绫?所示。

通過對以上3 種案例的對比分析，可以發(fā)現(xiàn)：

（1）凹坑產(chǎn)生原因的不同和處理方式的不同將直接影響至下次檢驗日期的腐蝕量的取值。

（2）對于保溫層下腐蝕情況來說，如果對該容器采取一定的整改措施，破壞了原先的腐蝕機理，把這類缺陷歸類到偶發(fā)性缺陷，類似于機械損傷缺陷，最終將得出結(jié)果為凹坑在允許范圍內(nèi)。

（3）如果腐蝕機理無法阻斷，由于凹坑的存在，該部位的腐蝕情況可能加重，在至下次檢驗日期腐蝕量的取值上還需要加上一定的腐蝕擴展量，根據(jù)計算最終將得出結(jié)果為凹坑不在允許范圍內(nèi)。

表2 案例情況結(jié)果匯總Table 2 Summary of case results

因此，如何把握好該取值的度量，既能保證容器的安全運行，又盡可能避免過于保守產(chǎn)生不必要的修復(fù)是檢驗人員需要面對的問題。

[1] 王毅. 壓力容器定期檢驗局部腐蝕凹坑的安全狀況等級評定[J]. 中國設(shè)備工程， 2019， 35（14）：224-225.

[2] TSG 21—2016， 固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程[S].

[3] GB/T 19624—2004， 在用含缺陷壓力容器安全評定[S].

[4] HG/T 20580—2011， 鋼制化工容器設(shè)計基礎(chǔ)規(guī)定[S].