趙婷婷

（東方電氣集團(tuán)東方鍋爐股份有限公司，四川 德陽(yáng) 618000）

壓力容器是一種特殊設(shè)備，不僅要承受很大的壓力，還要具有一定的密封性[1]。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，壓力容器在石油、航天、電力、化工等領(lǐng)域的使用越來(lái)越廣泛，各國(guó)也將壓力容器作為特種設(shè)備予以強(qiáng)制性管理[2]，正是這種特殊性，壓力容器制造質(zhì)量的要求更加嚴(yán)格，因此壓力容器制造過程的控制也變得尤為重要。該文從壓力容器制造特征、壓力容器的分類進(jìn)行了闡述，重點(diǎn)總結(jié)了壓力容器制造過程中需要注意的要點(diǎn)。

1 壓力容器制造特征

1.1 壓力容器結(jié)構(gòu)多樣

隨著壓力容器在在不同領(lǐng)域的使用越來(lái)越廣泛，壓力容器的結(jié)構(gòu)也越來(lái)越多樣化。在不同領(lǐng)域中壓力容器的結(jié)構(gòu)各不相同，同一領(lǐng)域，因使用環(huán)境、功能需要在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工藝要求等因素，壓力容器的結(jié)構(gòu)也不一樣。一般的壓力容器均有筒體、封頭、支座、法蘭和安全附件等部件，有些容器設(shè)計(jì)有人孔、夾層、內(nèi)部冷卻管和攪拌器等，常見的臥式容器主要結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示。

1.2 壓力容器安全性要求高

壓力容器是在高溫、高壓、腐蝕的環(huán)境中工作，盛裝的介質(zhì)是易燃、易爆、有毒的有害氣體或液體。因此對(duì)其安全性的要求極為嚴(yán)格，稍不注意，就會(huì)產(chǎn)生安全隱患，后果將不堪設(shè)想。在壓力容器的設(shè)計(jì)、制造、安裝、使用過程中，每一個(gè)環(huán)節(jié)都與安全息息相關(guān)，壓力容器設(shè)計(jì)、制造、安裝、使用單位應(yīng)從管理上采取有效的措施，事前預(yù)防，將安全放在第一位，避免災(zāi)難性事故的發(fā)生。

1.3 壓力容器制造專業(yè)化

壓力容器的制造單位應(yīng)取得特種設(shè)備制造許可證，并按照批準(zhǔn)的范圍進(jìn)行制造。在制造過程中，應(yīng)該嚴(yán)格按照法規(guī)和安全技術(shù)規(guī)范的要求執(zhí)行。當(dāng)壓力容器被應(yīng)用到具體行業(yè)時(shí)，還應(yīng)該符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求，這就要求從事壓力容器設(shè)計(jì)和制造人員具有豐富的理論知識(shí)和較高的專業(yè)技術(shù)技能水平，同時(shí)還要熟悉安全法規(guī)，從多方面、多角度考慮，從而設(shè)計(jì)和制造出安全系數(shù)高、質(zhì)量可靠的產(chǎn)品。

1.4 壓力容器的密封性

壓力容器不僅要承受外壓，還要承受內(nèi)壓和防止變形，對(duì)溫度、濕度及有害氣體非常敏感，一旦發(fā)生泄漏，將會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的事故發(fā)生，因此壓力容器的密封性相當(dāng)重要。目前檢測(cè)氣密性試驗(yàn)的方法有水壓試驗(yàn)、氣密性試驗(yàn)（空氣、氮?dú)庾鳛榻橘|(zhì)）、氦檢漏，不同的試驗(yàn)方法具有不同的精確度和準(zhǔn)確度。目前，該公司生產(chǎn)的壓力容器產(chǎn)品大多數(shù)采用水壓試驗(yàn)檢測(cè)氣密性。

2 壓力容器的分類

壓力容器根據(jù)其危險(xiǎn)程度，將壓力容器劃分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類，這種劃分等同于特種設(shè)備中的第一、二、三類壓力容器。

2.1 按介質(zhì)劃分

按介質(zhì)劃分為第一組介質(zhì)和第二組介質(zhì)。介質(zhì)危害性是指壓力容器在生產(chǎn)過程中由于事故導(dǎo)致介質(zhì)與人體大量接觸，發(fā)生爆炸或者因經(jīng)常泄漏引起職業(yè)性危害的嚴(yán)重程度。

第一組介質(zhì)：毒性危害程度極度危害介質(zhì)最高容許濃度小于0.1 mg/cm3、高度危害介質(zhì)最高容許濃度0.1 mg/cm3～1.0 mg/cm3的化學(xué)介質(zhì)，易爆介質(zhì)，液化氣體，如圖1所示。

第二組介質(zhì)：毒性危害程度中度危害介質(zhì)最高容許濃度1.0 mg/cm3～10.0 mg/cm3；輕度危害危害介質(zhì)最高容許濃度大于或者等于1.0 mg/cm3的化學(xué)介質(zhì)及除易爆介質(zhì)和液化氣體以外的其他介質(zhì)，如圖2所示。

圖1 壓力容器示意圖

2.2 按壓力等級(jí)劃分

壓力容器按設(shè)計(jì)壓力（p）劃分為低壓壓力容器、中壓壓力容器、高壓壓力容器和超高壓壓力容器4個(gè)等級(jí)，不同等級(jí)壓力容器對(duì)設(shè)計(jì)壓力（p）的要求如下。1）低壓容器，0.1 MPa≤p＜1.6 MPa。2）中壓容器，1.6 MPa≤p＜10.0 MPa。3）高壓容器，10.0 MPa≤p＜100.0 MPa。4）超高壓容器，p≥100.0 MPa。

2.3 按用途劃分

壓力容器按其在生產(chǎn)工藝過程中的作用原理不同，可劃分為反應(yīng)壓力容器、換熱壓力容器、分離壓力容器、儲(chǔ)存壓力容器。具體劃分如下。1）反應(yīng)壓力容器，主要用于完成介質(zhì)的物理、化學(xué)反應(yīng)的壓力容器，例如反應(yīng)釜、合成塔、變換爐以及各種反應(yīng)器等。2）換熱壓力容器，主要用于完成介質(zhì)熱量交換的壓力容器，例如各種熱交換器、冷卻器、冷凝器和蒸發(fā)器等。3）分離壓力容器，主要用于完成介質(zhì)的流體壓力平衡緩沖和氣體凈化分離的壓力容器，例如過濾器、集油器、洗滌器、吸收塔、干燥塔和除氧器等。4）儲(chǔ)存壓力容器，主要用于儲(chǔ)存或者盛裝氣體、液體、液化氣體等介質(zhì)的壓力容器，例如各種類型的儲(chǔ)罐。

圖1第一組介質(zhì)分類

圖2 第二組介質(zhì)分類

3 壓力容器制造過程需注意的要點(diǎn)

3.1 設(shè)計(jì)圖紙的審查

任何行業(yè)，在產(chǎn)品制造前必須先經(jīng)過設(shè)計(jì)，優(yōu)秀的設(shè)計(jì)才能制造出一流的產(chǎn)品。因此設(shè)計(jì)的正確性直接關(guān)系著產(chǎn)品的制造質(zhì)量。一般情況下，設(shè)計(jì)在接收到設(shè)計(jì)任務(wù)書時(shí)，開始設(shè)計(jì)，并以設(shè)計(jì)說(shuō)明書、設(shè)計(jì)計(jì)算書和設(shè)計(jì)圖樣等形式輸出，期間還包括設(shè)計(jì)評(píng)審、設(shè)計(jì)驗(yàn)證、設(shè)計(jì)更改、設(shè)計(jì)確認(rèn)等內(nèi)容。

設(shè)計(jì)圖紙是制造的基礎(chǔ)，更是制造的依據(jù)[3]，它的合理性、完整性與壓力容器使用的安全性、壽命息息相關(guān)，因此，設(shè)計(jì)完成后應(yīng)對(duì)設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行審核，減少設(shè)計(jì)不足和設(shè)計(jì)變更，具體操作如下：1）審查圖紙資料是否齊全。2）審查圖紙信息是否符合工程要求，是否滿足法規(guī)、安全技術(shù)規(guī)范及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。3）審查設(shè)計(jì)圖紙是否符合設(shè)計(jì)輸入條件的要求。

3.2 材料與零部件的質(zhì)量控制

材料與零部件是產(chǎn)品制造的源頭，它們的好壞直接影響了產(chǎn)品的質(zhì)量。壓力容器作為特種設(shè)備，材料與零部件應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、國(guó)家法規(guī)規(guī)定及設(shè)計(jì)文件的特殊要求。

3.2.1 材料與零部件的供方控制

材料與零部件的供方必須具有國(guó)家法規(guī)規(guī)定的相關(guān)資格，壓力容器制造廠應(yīng)按相關(guān)規(guī)定對(duì)原材料供方進(jìn)行評(píng)價(jià)、選擇和重新評(píng)價(jià)，設(shè)立供方淘汰機(jī)制，并建立供方合格名錄。供方在產(chǎn)品交貨時(shí)應(yīng)提供材料合格質(zhì)量證明書。

3.2.2 材料與零部件驗(yàn)收控制

材料與零部件到廠后，檢查員應(yīng)根據(jù)對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)核對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量證書的正確性與準(zhǔn)確性，核實(shí)與實(shí)物標(biāo)識(shí)的一致性，按標(biāo)準(zhǔn)要求，對(duì)材料進(jìn)行理化檢驗(yàn)、探傷檢驗(yàn)和外觀檢查，驗(yàn)收合格的材料才才可以進(jìn)行入庫(kù)，未經(jīng)檢查、驗(yàn)收或者不合格的材料和零部件不得投入使用。

材料應(yīng)進(jìn)行分區(qū)堆放、定置管理，設(shè)置待檢區(qū)、合格區(qū)和不合格區(qū)等區(qū)域明顯標(biāo)志，避免不合格品流入生產(chǎn)。驗(yàn)收合格的材料應(yīng)有清晰、可追溯性的標(biāo)識(shí)，避免混材誤用。

3.2.3 材料使用、代用控制

材料使用前，應(yīng)先辦理材料領(lǐng)用手續(xù)，庫(kù)房保管員應(yīng)核實(shí)領(lǐng)用材料的牌號(hào)、規(guī)格、材料爐批號(hào)及檢驗(yàn)結(jié)果，確認(rèn)無(wú)誤后才可以領(lǐng)用發(fā)放。材料在切割下料、成型、加工前，應(yīng)按要求對(duì)材料標(biāo)識(shí)進(jìn)行移植，保證材料的可追溯性。

材料代用是指使用的材料與原設(shè)計(jì)選用的材料不符，當(dāng)發(fā)生代用時(shí)，由相關(guān)部門提出材料代用申請(qǐng)，代用材料的性能（如力學(xué)性能、焊接性能、冷熱加工性能及其他特殊要求的性能）應(yīng)與原設(shè)計(jì)選用的材料接近。原則上以高代低，以厚代薄。

3.3 工藝質(zhì)量控制

工藝是搭建設(shè)計(jì)和制造生產(chǎn)之間的橋梁，將設(shè)計(jì)思想、設(shè)計(jì)原理貫徹到生產(chǎn)中的紐帶。因此，工藝控制在壓力容器的制造過程中尤為重要。

壓力容器的使用環(huán)境和功能需求要求不同，其類型多種多樣。不同類型的壓力容器，具有不同的工藝要求，因此，每臺(tái)壓力容器都要編制一套完整的工藝文件及設(shè)計(jì)相應(yīng)的工藝路線，用于指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)操作，保證質(zhì)量。工藝文件的編制需要滿足以下基本要求。1）編制的工藝文件應(yīng)具有正確性、完整性、統(tǒng)一性。2）在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上，盡可能采用先進(jìn)的工藝技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)。3）工藝文件必須考慮安全、工業(yè)衛(wèi)生措施，在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，盡可能地提高生產(chǎn)效率，減少成本消耗。4）工藝文件術(shù)語(yǔ)、符號(hào)、代號(hào)、計(jì)量單位應(yīng)符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，法規(guī)的規(guī)定。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，要嚴(yán)格按照工藝文件的要求執(zhí)行，遵守工藝紀(jì)律，做到上道工序不檢查不簽字，不得進(jìn)入下道工序。

3.4 焊接質(zhì)量控制

焊接是金屬加工的方法之一，是將2個(gè)及2個(gè)以上分開的金屬工件，按照一定的形式、位置連接成一個(gè)整體的工藝過程，是壓力容器制造過程中的關(guān)鍵工序之一。因此，焊接質(zhì)量的好壞直接影響著壓力容器的質(zhì)量，與壓力容器的安全使用密切相關(guān)。

3.4.1 焊接人員管理

焊工或焊接操作工必須按照有關(guān)技術(shù)規(guī)范進(jìn)行培訓(xùn)和資格考核，獲得合格證者才能持證上崗，且必須按照合格證上的范圍進(jìn)行相應(yīng)的焊接活動(dòng)，嚴(yán)禁無(wú)合格資格證上崗施焊。對(duì)取得合格證的焊工或焊接操作，應(yīng)該建立焊接人員檔案及考核記錄，根據(jù)特種設(shè)備作業(yè)人員證要求進(jìn)行取/換證。

3.4.2 焊接材料

焊接材料包括焊絲、焊劑、焊帶和焊條等，與主材一樣要進(jìn)行入廠驗(yàn)收，有代用的情況，不同的是，焊接過程中，焊材會(huì)融化，與2個(gè)分離工件的邊緣一起熔合形成一道焊縫，因此，焊接材料的控制更為嚴(yán)格。

驗(yàn)收合格的焊接材料，應(yīng)有明確的標(biāo)識(shí)，進(jìn)行標(biāo)記、登記，要有專門的庫(kù)房進(jìn)行儲(chǔ)存，應(yīng)該確保焊材離地、離墻及庫(kù)房溫濕度的控制，應(yīng)分區(qū)存放，設(shè)置合格區(qū)、不合格區(qū)和待檢區(qū)等區(qū)域；焊接材料的烘干應(yīng)有記錄，烘干溫度、保溫時(shí)間、烘干次數(shù)等均要嚴(yán)格控制和記錄；焊材的發(fā)放、使用和回收應(yīng)該做好相應(yīng)的記錄，回收的焊接材料應(yīng)分類保管。

3.4.3 焊接工藝控制

焊接工藝是工藝技術(shù)員或工藝設(shè)計(jì)員根據(jù)圖紙技術(shù)要求制定的焊接線路，通過焊接工藝評(píng)定驗(yàn)證和評(píng)價(jià)焊接工藝的正確性，進(jìn)而編制焊接工藝規(guī)程、焊接工藝說(shuō)明書、產(chǎn)品焊縫識(shí)別卡、焊接返修卡等文件，指導(dǎo)產(chǎn)品實(shí)際焊接作業(yè)。焊接工藝的正確性直接影響產(chǎn)品的焊接質(zhì)量。

3.5 無(wú)損檢測(cè)質(zhì)量控制

無(wú)損檢測(cè)是焊件熱處理后檢測(cè)焊接質(zhì)量好壞的一種方方，是利用射線、超聲、電磁、紅外等原理對(duì)壓力容器及材料缺陷進(jìn)行檢測(cè)的技術(shù)，主要的檢測(cè)方法包括射線檢測(cè)、超聲檢測(cè)、磁粉檢測(cè)和滲透檢測(cè)等。

3.5.1 無(wú)損檢測(cè)人員管理

從事壓力容器無(wú)損檢測(cè)人員必須按照TSG Z8001—2019《特種設(shè)備無(wú)損檢測(cè)人員考核規(guī)則》[4]參加考核，取得相應(yīng)的資格證書，才能承擔(dān)與資格證書方法和等級(jí)相應(yīng)的檢測(cè)工作。

3.5.2 無(wú)損檢測(cè)工藝

無(wú)損檢測(cè)工藝是依據(jù)合同規(guī)定、安全技術(shù)規(guī)范、技術(shù)條件、圖紙、相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求編制的，包括無(wú)損檢測(cè)規(guī)程和作業(yè)指導(dǎo)書。用于指導(dǎo)無(wú)損檢測(cè)操作人員使用。

3.5.3 無(wú)損檢測(cè)過程控制

無(wú)損檢測(cè)過程包括無(wú)損檢測(cè)方法、數(shù)量、比例，不合格部位的檢測(cè)，擴(kuò)探比例以及評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)等。檢測(cè)之前，根據(jù)焊接情況及所使用的原材料選擇適當(dāng)?shù)臒o(wú)損檢測(cè)方法，確定檢測(cè)比例及與檢測(cè)飛方法相對(duì)應(yīng)的檢測(cè)合格評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)。

3.6 壓力試驗(yàn)質(zhì)量控制

壓力試驗(yàn)是壓力容器制造過程中的一個(gè)重大里程碑，是驗(yàn)證產(chǎn)品質(zhì)量是否合格的重要手段，GB 150.4—2011[5]和TSG21—2016[6]都對(duì)壓力容器壓力試驗(yàn)的介質(zhì)、壓力、保壓時(shí)間、過程控制、壓力試驗(yàn)合格要求進(jìn)行了規(guī)定。目前，壓力容器檢驗(yàn)運(yùn)用最為廣泛的是以水為介質(zhì)的壓力試驗(yàn)，稱為水壓試驗(yàn)。水壓試驗(yàn)要嚴(yán)格控制各個(gè)環(huán)節(jié)，做好試壓前的準(zhǔn)備工作，注意升壓和保壓的各個(gè)步驟、壓力試驗(yàn)順序等事項(xiàng)，它的準(zhǔn)確性直接影響了壓力容器的安全性和可靠性，關(guān)系到壓力容器后期使用的安全隱患。

4 結(jié)語(yǔ)

安全生產(chǎn)，質(zhì)量第一是企業(yè)發(fā)展的重中之重，尤其是在壓力容器制造行業(yè)，我們不僅要注重產(chǎn)品結(jié)果，更應(yīng)關(guān)注產(chǎn)品制造過程中的各個(gè)環(huán)節(jié)，將產(chǎn)后把關(guān)改為以預(yù)防為主，確保壓力容器各個(gè)環(huán)節(jié)高效、高質(zhì)量的生產(chǎn)， 從而保證產(chǎn)品質(zhì)量和企業(yè)的生命力，提高企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力，為企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。