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        壓力容器監(jiān)督檢驗中的問題分析

        2021-08-21 07:32:46曹彬彬
        化工裝備技術(shù) 2021年4期
        關(guān)鍵詞:焊縫工藝檢測

        曹彬彬* 張 霞

        (泰安市特種設(shè)備檢驗研究院)

        0 引言

        壓力容器是具備爆炸危險性的承壓設(shè)備,其承載著高壓、高溫、低溫、易燃、易爆、劇毒或腐蝕介質(zhì),一旦其爆炸或泄漏會發(fā)生火災、中毒等災難性事故。壓力容器承受各種靜、動載荷或交變載荷,其運行過程中溫度和壓力變化范圍比較廣,這些因素使壓力容器的設(shè)計、制造、使用與維修過程比其他工業(yè)設(shè)備要求更加嚴格。壓力容器的生產(chǎn)、經(jīng)營、使用、檢驗、檢測過程應符合《中華人民共和國特種設(shè)備安全法》的要求。壓力容器的制造過程,應當經(jīng)特種設(shè)備檢驗機構(gòu)按照安全技術(shù)規(guī)范的要求進行監(jiān)督檢驗,未經(jīng)監(jiān)督檢驗或監(jiān)督檢驗不合格的,不得出廠或者交付使用[1]。在監(jiān)督檢驗的過程中發(fā)現(xiàn),制造單位各環(huán)節(jié)均存在各種各樣的問題。

        1 監(jiān)督檢驗問題分析

        1.1 設(shè)計

        壓力容器的設(shè)計環(huán)節(jié)是壓力容器制造的第一環(huán)節(jié),設(shè)計人員應牢固掌握法規(guī)標準,對壓力容器的使用參數(shù)進行反復驗證和充分計算。目前壓力容器的設(shè)計主要為兩種形式,一種為采用GB/T 150—2011《鋼制壓力容器》, GB/T 151—2014《熱交換器》規(guī)范設(shè)計的壓力容器,另一種為采用《鋼制壓力容器——分析設(shè)計標準》設(shè)計的壓力容器。

        目前設(shè)計過程中存在的問題主要為設(shè)計圖紙隨意修改,不夠嚴謹,甚至不符合法律法規(guī)的要求。制造單位需要對原設(shè)計文件進行變更的,應當取得原設(shè)計單位同意變更的書面批準文件,并且對改動部位進行詳細記錄。制造過程中如發(fā)生材料代用、無損檢測方法改變、加工尺寸變更等情況,制造單位應按照設(shè)計單位書面批準文件的要求在竣工圖樣上作出清晰的標注,標注處應有修改人的簽字及修改日期。監(jiān)檢人員應對設(shè)計變更書面批準文件、竣工圖樣的修改標注進行審查、確認[2]。設(shè)計文件中關(guān)于無損檢測部分的規(guī)定遺漏,部分有檢測要求的焊縫并未規(guī)定無損檢測的方法和比例。部分設(shè)計人員未與相關(guān)專業(yè)工藝人員交流,探傷方法制定不當,例如小管的磁粉檢測比較困難,設(shè)計人員在設(shè)計過程中卻統(tǒng)一要求進行磁粉探傷,而實際執(zhí)行過程中難以實現(xiàn),需要改用滲透探傷。設(shè)計人員設(shè)計用語不規(guī)范,在應當用“或”的地方使用“和”,例如無損中要求進行磁粉檢測或滲透檢測,表明只需進行一種檢測即可,但當要求進行磁粉檢測和滲透檢測時,即表明需要同時進行兩種檢測,用語不規(guī)范會影響監(jiān)督檢驗的正常進行。上述問題反映出設(shè)計人員應提高執(zhí)業(yè)責任心,應嚴謹、細心地完成圖紙設(shè)計環(huán)節(jié)。

        1.2 材料

        材料是保證各類特種設(shè)備使用安全的重要因素,壓力容器的選材應滿足安全性和經(jīng)濟性,所選材料應具備足夠的強度;具備良好的韌性,承受外加載荷時不會發(fā)生脆性破壞;具有良好的加工工藝性能,包括冷熱加工成型性能和焊接性能;用于制造高溫受壓元件的材料應具有良好的高溫性能,與腐蝕介質(zhì)接觸的材料應具有優(yōu)良的抗腐蝕性能。按用途不同,材料主要分為壓力容器用鋼材和焊接材料。

        材料問題主要表現(xiàn)在材料進場復驗方面。焊接材料的復驗問題在于低溫制壓力容器的焊材復驗,低溫容器應按批進行藥皮含水量或熔敷金屬擴散氫含量的復驗工作[3]。該類問題主要存在于封頭等部件的制造單位中,客戶來料加工,未給出焊材的復驗報告,作為單獨的法定監(jiān)督檢驗項目,這不符合法規(guī)的要求。鋼板復驗問題在于設(shè)計圖紙標明鋼板需進行復驗,并提出了復驗應滿足的標準,制造單位提供的復驗滿足的標準卻不符合設(shè)計要求。設(shè)計圖紙規(guī)定的板材標準與材料質(zhì)量證明書不一致,例如不銹鋼板材設(shè)計要求采用GB 24511—2017《承壓設(shè)備用不銹鋼和耐熱鋼鋼板和鋼帶》標準,而制造單位使用以GB 24511—2009標準制造生產(chǎn)的不銹鋼板時,應出具材料復驗報告。

        1.3 焊接工藝及焊工資格

        壓力容器的成型方式主要為焊接,整個壓力容器制造工作量的30%以上都是焊接工作,焊接質(zhì)量對壓力容器產(chǎn)品質(zhì)量和使用安全性有直接影響,許多壓力容器事故都源于焊接缺陷,壓力容器主要分為板焊式壓力容器和鍛焊式壓力容器。壓力容器焊接質(zhì)量控制是一種系統(tǒng)的、全面的、全過程的質(zhì)量控制,焊接質(zhì)量控制體系由若干個環(huán)節(jié)構(gòu)成:從焊接材料的控制開始,到焊工資格和技能的考核、焊接性能試驗、焊接工藝評定、焊接工藝規(guī)程的制定與執(zhí)行、焊接過程質(zhì)量控制、產(chǎn)品試板的力學性能試驗、焊縫外觀檢查和無損檢測,任何環(huán)節(jié)失控都可能導致嚴重后果。

        焊接工藝中存在的問題主要為以下幾點:焊接工藝卡中無損檢測比例錯誤,設(shè)計圖紙中要求的探傷比例和方法在焊接工藝卡中未體現(xiàn)或未能完全體現(xiàn)。焊工作業(yè)項次不能滿足現(xiàn)場的焊接要求這主要表現(xiàn)在兩個方面,一為焊接小管時管徑焊接項次無法滿足要求,例如儀表管的對接焊縫,儀表管的直徑較小,一般為 12~18 mm,此類型的管道不能使用GTAWFeII-6G-3.5/51-02/10/11,該儀表管管徑小于25 mm,51 mm的管道無法覆蓋到 12~18 mm,管材試件外徑與適用管材外徑對應情況如表1所示)[4]。另一方面為焊接焊工項次類型錯誤,管板角接頭焊縫選用管-管對接的項次。

        表1 對接焊縫試件適用于對接焊縫焊件外徑范圍 mm

        焊接工藝評定中采用進口材料時,需按要求進行材料歸類,并出具母材的歸類報告[5];部分企業(yè)的歸類報告內(nèi)容不全,或未對材料進行歸類,造成工藝評定內(nèi)容缺失。

        對于復合鋼板,基層為FeII復層為FeIV的復合鋼板應用比較廣泛,對復合層之間的焊縫及過渡層焊縫應當由持有耐蝕堆焊的焊工進行焊接[4]。例如企業(yè)具有SMAW(N10)-FeII-1G-4-Fef4J焊工項次時能滿足此類復合鋼板的焊接要求,但由于部分企業(yè)生產(chǎn)設(shè)備的材料為S11306+Q345R的復合鋼板,而S11306為FeIII類材料,此類復合材料為FeIII與FeIV的復合鋼板,根據(jù)相關(guān)標準要求,此類復合鋼板的復合層及過渡層常用焊接材料推薦表選用A302,A307[6],其為奧氏體不銹鋼焊條,因復合層坡口處材料為S11306,為FeIII材料,在此情況下坡口處相當于在FeIII材料表面上堆FeIV材料,單純的SMAW(N10)-FeII-1G-4-Fef4J材料已經(jīng)不能滿足該復合板材焊接要求,需要另外的FeIV類材料堆焊在FeIII類材料上的焊工項目。

        另外企業(yè)提供的部分焊接工藝文件中無法正確區(qū)分管板角接頭和管板角焊縫的區(qū)別,所選用的焊接焊工項次無法正確覆蓋產(chǎn)品要求。由上述問題可以看出產(chǎn)品焊接過程中存在諸多問題,其原因主要是焊接工藝人員欠缺專業(yè)知識,對焊接規(guī)程與作業(yè)人員考核細則掌握不足,使產(chǎn)品焊接過程存在較大風險。從業(yè)人員應樹立責任意識,掌握各類焊接法律法規(guī),保證焊接的質(zhì)量。

        1.4 無損檢測

        無損檢測技術(shù)具有不破壞產(chǎn)品、檢測靈敏度高等優(yōu)點,廣泛應用于壓力容器制造檢驗。首先應當根據(jù)無損檢測的目的,正確選擇無損檢測實施的時機;其次應當根據(jù)產(chǎn)品的特性,例如依據(jù)產(chǎn)品的材質(zhì)、結(jié)構(gòu)、形狀、尺寸,預計產(chǎn)生的缺陷性質(zhì)和位置來選擇合適的檢測方法或組合多種無損檢測方法進行檢測?,F(xiàn)階段用于壓力容器生產(chǎn)的無損檢測方法有射線檢測(RT)、超聲檢測(UT)、磁粉檢測(MT)和滲透檢測(PT)。

        壓力容器無損檢測問題之一是無損檢測漏項,例如封頭為成品采購且封頭具有焊縫,按照規(guī)程要求封頭為法定檢驗,其為先拼板后成型的凸形封頭,成型后應進行表面無損檢測,封頭制造企業(yè)在其成型后未進行表面無損檢測,壓力容器制造廠也未仔細審查封頭資料,誤認為封頭進行了表面無損檢測,亦未進行表面無損檢測,造成該部位檢驗遺漏。超聲波檢測標準選擇錯誤,例如奧氏體不銹鋼晶粒粗大,其晶界會反射聲波造成“草狀回波”,因此不銹鋼需要采用特殊的探頭,其使用試塊及檢測靈敏度亦與碳鋼不同;或是制造單位人員業(yè)務(wù)水平欠缺,錯誤地按照碳鋼的標準進行檢測,未配備不銹鋼檢測用的雙晶縱波斜探頭或聚焦縱波斜探頭、窄脈沖縱波單斜探頭,造成檢測偏差。壓力容器接管與筒體的管板角接頭進行超聲檢測時也出現(xiàn)標準選用錯誤,管板角接接頭應該執(zhí)行NB/T 47013—2015《承壓設(shè)備無損檢測》中附錄L,N的要求,而無損檢測人員全盤執(zhí)行標準正文6,不符合要求。無損檢測是整個承壓類設(shè)備生產(chǎn)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié),制造企業(yè)無損檢測人員應當定期進行業(yè)務(wù)學習、繼續(xù)教育來提高專業(yè)能力,避免因標準掌握不到位而產(chǎn)生各種問題。

        2 結(jié)論

        本文對壓力容器生產(chǎn)中監(jiān)督檢驗發(fā)現(xiàn)的問題進行分類分析,對材料、焊接及無損檢測環(huán)節(jié)的問題總結(jié)、探討,旨在避免相同問題重復出現(xiàn),增加從業(yè)人員的責任感,樹立責任意識,確保壓力容器生產(chǎn)、監(jiān)督檢驗的質(zhì)量,保證壓力容器生產(chǎn)安全。

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