董洋，程萍

（錦西化工機械（集團）有限公司， 遼寧 葫蘆島 125001）

壓力試驗是檢驗壓力容器整體質量的傳統(tǒng)方法，按檢驗目的分為耐壓試驗和泄漏試驗。耐壓試驗是在容器竣工后出廠前采用短時超壓方法，全面綜合考核其整體強度及密封性能。是對容器選材、設計計算、結構以及制造質量的綜合性檢查。若有隱患，在耐壓試驗過程中可充分暴露以便返修甚至判廢。泄漏試驗是檢查容器是否存在不允許的泄漏，檢查的重點是可拆的連接部位以及焊接接頭部位。泄漏試驗屬于非必須試驗項目，因為多數(shù)容器無嚴格的致密性要求，且耐壓試驗有一定的檢漏功能，因此，GB150規(guī)定制造完工的容器應按圖樣規(guī)定進行耐壓試驗，對于盛裝介質毒性程度為極度、高度危害或者不允許有微量泄漏的容器，應在耐壓試驗合格后進行泄漏試驗。

1 耐壓試驗及泄漏試驗的選擇

1.1 耐壓試驗及泄漏試驗分類

根據(jù)試驗介質的不同，耐壓試驗分為液壓試驗、氣壓試驗和氣液組合試驗，三者的目的與作用是相同的，只進行其中一種試驗即可。由于液壓試驗比其他兩種試驗的安全性高很多，所以應優(yōu)先選擇液壓試驗，只有在無法進行液壓試驗時才考慮其他兩種方法。

泄漏試驗根據(jù)試驗介質的不同，分為氣密性試驗、氨檢漏試驗、鹵素檢漏試驗和氦檢漏試驗等。

1.2 耐壓試驗的目的

壓力容器是對安全性要求較高的特種設備，雖然在選材、設計、制造、檢驗及驗收各工序中均經(jīng)嚴格檢驗并達到合格要求，但在使用過程中安全事故仍有發(fā)生，其主要原因是在建造過程中雖經(jīng)檢驗合格，只能是不再存在超標缺陷或因結構等原因形成的高應力區(qū)，但內(nèi)在缺陷或制造中產(chǎn)生的應力在容器使用時有可能因意外的因素引發(fā)事故。因此，完工容器在投入運行前對其施以短時超壓試驗，不僅可能減緩某些局部區(qū)域的峰值應力，在一定程度上起到消除或降低殘余應力，使應力分布均勻的作用，還能使裂紋產(chǎn)生閉合效應，鈍化裂紋尖端，以保證通過壓力試驗的容器在正常運行中絕對安全。所以，壓力試驗是考驗容器的宏觀強度、焊縫致密性和密封件密封性必不可少的手段。

1.2.1 內(nèi)壓容器耐壓試驗的目的

考察容器的整體強度，剛度和穩(wěn)定性；檢查焊接接頭的致密性；驗證密封結構的密封性能；消除或降低焊接殘余應力、局部不連續(xù)區(qū)的峰值應力；對微裂紋產(chǎn)生閉合效應，鈍化微裂紋尖端。

1.2.2 外壓容器耐壓試驗的目的

外壓容器的失效方式主要是失穩(wěn)，對于完全依據(jù)標準建造的外壓容器，在設計外壓作用下不會產(chǎn)生穩(wěn)定失效，而且外壓穩(wěn)定性的試驗難以進行，因此無必要進行外壓試驗以考慮其穩(wěn)定性。只需通過內(nèi)壓進行耐壓試驗，檢查密封結構的密封性能和發(fā)現(xiàn)容易擴展為穿透性缺陷的隱患。

1.3 泄漏試驗的目的

考察焊接接頭的致密性和密封結構的密封性能，確定容器是否存在不允許的泄漏。泄漏試驗不是壓力容器的必做項目，標準規(guī)定僅對與介質毒性程度為極度、高度危害或者不允許有微量泄漏的容器，應在耐壓試驗后進行泄漏試驗。檢查重點是可拆的連接部位以及焊接接頭部位。

1.4 耐壓試驗的安全性

耐壓試驗進行中存在一定的危險，如耐壓試驗介質的噴出、產(chǎn)品的破裂甚至產(chǎn)生的金屬碎片等。其危險因素一般取決于以下因素：

(1)壓力與容積的乘積，乘積值越大，耐壓試驗過程中容器內(nèi)積聚的勢能就越大，一旦發(fā)生事故其破壞力越大。

(2)材料特性，試驗時是否發(fā)生會脆斷、金屬碎片飛出。

(3)試驗介質狀態(tài)，即壓力試驗時采用液態(tài)介質還是氣態(tài)介質。液壓試驗時最常用的試驗介質是水，故稱水壓試驗。由于液體的可壓縮性極小，壓力試驗時一旦液體泄漏，能很快釋放出積聚的能量，及時導致容器內(nèi)壓力大幅度急速下降，因而事故危害性較小。

氣體具有可壓縮性，因此氣壓試驗比液壓試驗危險，一旦發(fā)生破壞事故，不但要釋放積聚的能量，還會以最快的速度釋放在升壓過程中被壓縮的體積，其破壞力極大，相當于爆炸時的沖擊波。因此，GB150要求氣壓試驗應有安全措施[1][2][3]，該安全措施需經(jīng)試驗單位技術負責人批準[1]，并經(jīng)本單位安全部門檢查監(jiān)督[1][2][3]。

1.5 選用氣壓或氣液組合試驗情況[1][2]

1.5.1 對于直徑大、壓力低且充裝氣態(tài)介質的容器，充滿液體介質后，會因自重和液體重量導致容器本身或基礎破壞；

1.5.2 因結構原因，液壓試驗后難以將殘存液體吹干排盡，而使用時容器內(nèi)不允許殘存任何液體時（氯氣冷卻器殼程介質為氯氣，如進行水壓試驗時，殼程水很難排凈，而氯氣溶于水生成鹽酸，對設備腐蝕嚴重），可采用氣壓試驗進行壓力試驗。

1.5.3 為了保證試驗的安全，氣壓或氣液組合試驗前壓力容器在焊接及無損檢測方面的要求應符合GB150《壓力容器》的要求，即A、B類焊接接頭應進行100%射線或超聲檢測。

1.6 選用泄漏試驗情況[1][2][3][4]

介質毒性程度為極度、高度危害或者不允許有微量泄漏（一旦發(fā)生微量泄漏，將嚴重危及人的生命安全，造成環(huán)境污染，或因生產(chǎn)工藝條件、介質價格昂貴等原因，設計要求不允許有微量泄漏）的容器，應在耐壓試驗合格后進行泄漏試驗。

2 試驗壓力值的確定[1][2][3]

2.1 內(nèi)壓容器耐壓試驗壓力值規(guī)定

液壓試驗：PT=1.25P[σ]/[σ]t

氣壓或氣液組合試驗：PT=1.1P[σ]/[σ]t

注1：容器銘牌上規(guī)定有最高允許工作壓力時，公式中應以最高允許工作壓力代替設計壓力P；

注2：容器各主要受壓元件，如圓筒、封頭、接管、設備法蘭及其緊固件等所用材料不同時，應取各元件材料的[σ]/[σ]t比值中最小者；

注3：t[σ]t不應低于材料受抗拉強度和屈服強度控制的許用應力最小值。

為調(diào)整在高溫下設計的容器在常溫下試驗時也能達到1.2 5 P，所以考慮到溫度補償PT=1.25P[σ]/[σ]t，以提高其試驗壓力值，即設計該元件厚度時所采用的許用應力。

2.2 外壓容器耐壓試驗壓力值規(guī)定

液壓試驗：PT=1.25P

氣壓或氣液組合試驗：PT=1.1P

注：P-設計壓力；[σ]-容器元件材料在耐壓試驗溫度下的許用應力；[σ]t-容器元件材料在設計溫度下的許用應力。

2.3 泄漏試驗壓力值規(guī)定

由于氨氣有毒，現(xiàn)已很少使用。鹵素檢漏試驗在實踐中也使用較少，下面僅介紹氣密性試驗及氦檢漏試驗壓力值的規(guī)定。

2.3.1 氣密性試驗壓力值規(guī)定：PT=1.0P

2.3.2 氦檢漏試驗壓力值規(guī)定

氦檢漏試驗時，容器內(nèi)的真空度要求、氦氣的濃度、試驗壓力及試驗操作程序要求按GB/T 15823-2009《無損檢測 氦泄漏檢測方法》的有關規(guī)定。

2.4 試驗壓力最小值的確定

2.4.1 對于立式容器采用臥置進行液壓試驗時，試驗壓力應計入立置試驗時的液柱靜壓力。

2.4.2 工作條件下內(nèi)裝介質的液柱靜壓力大于液壓試驗液柱靜壓力時，應適當考慮相應增加試驗壓力。

3 耐壓試驗的免除

有的容器無法按標準規(guī)定進行耐壓試驗，如現(xiàn)場組裝的特大型低壓儲罐，由于剛性及承重原因無法進行液壓試驗，現(xiàn)場也不具備進行氣壓試驗的條件，GB150對這類容器規(guī)定，設計單位應提出確保容器安全運行的措施，并在圖樣上注明。這一要求包含兩方面含義：

（1）只有設計單位才有權決定是否無法進行耐壓試驗。

（2）設計單位應提出安全措施并對措施的正確、完善及有效性負責。

4 結束語

根據(jù)實際情況合理選擇壓力試驗方法，在試驗壓力計算時注意P值及[σ]/[σ]t的比值計算，充分考慮試驗壓力溫度補償?shù)膯栴}，使壓力試驗時各受壓元件均達到超應力水平的考驗，充分考慮液柱靜壓力對與耐壓試驗的影響，以保證壓力容器在操作時安全運行的目的。