＊李佳木 劉崗 左智強 姜波 劉譯蔚 李佳寧*

（1.內蒙古自治區(qū)市場監(jiān)督管理審評查驗中心 內蒙古 010050 2.內蒙古工業(yè)大學 內蒙古 010050 3.內蒙古自治區(qū)特種設備檢驗研究院 內蒙古 010050）

前言

《中華人民共和國特種設備安全法》中明確規(guī)定了特種設備是指對人身和財產安全有較大危險性的鍋爐、壓力容器（含氣瓶）、壓力管道、電梯、起重機械、客運索道、大型游樂設施、場（廠）內專用機動車輛，以及法律、行政法規(guī)規(guī)定適用該法的其他特種設備。特種設備的應用涉及到各行各業(yè)，與民生息息相關。特種設備發(fā)生的安全生產事故往往會導致嚴重人員傷亡，使國家財產蒙受重大損失。內蒙古自治區(qū)作為我國一個重要的能源基地，擁有眾多類型的大型化工企業(yè)，承壓類特種設備在企業(yè)生產裝置中扮演著不可替代的角色。目前自治區(qū)特種設備總體情況如下：特種設備327918臺/套；特種設備安全監(jiān)察機構114家；綜合檢驗機構7家；生產單位1773家；充裝生產單位1922家；特種作業(yè)人員174252人。如圖1所示，近三年區(qū)內的特種設備呈明顯地增長態(tài)勢（客運索道、大型游樂設施相對數量較少未在圖中列出），其中承壓設備鍋爐、壓力容器（含氣瓶）、壓力管道分別增長了14.7%、9.6%（14.5%）、18.8%。面對數目如此龐大的承壓類特種設備，給安全監(jiān)管工作帶來巨大壓力，所以安全技術防護尤顯重要，本文以壓力容器為典型代表，詳細討論其設計、制造、使用中的安全技術及安全監(jiān)管問題。

圖1 近三年內蒙古自治區(qū)特種設備臺套數

1.壓力容器設計、制造中潛在問題及防范措施

(1)壓力容器使用年限

壓力容器的使用年限取決于容器的疲勞壽命、腐蝕速率等因素[1]。比如設備開、停車速度過快；升、降壓速度過快；介質溫度和流體振動頻率過大等因素都會導致容器的疲勞壽命降低。同時，材料本身的電極電位、組織結構、表面狀態(tài)；熱處理工藝；介質的組成、濃度、pH值、溫度、壓力、流速等都會影響到腐蝕速率[2]。所以在容器設計時要通過蒙特卡羅模擬法和改進的一次二階鉅法分析容器疲勞壽命的同時，把腐蝕速率的影響因素也要納入到設計范圍之內。另外，為了避免超期服役的壓力容器所導致的安全隱患問題，對其設計使用年限在TSG R004-2009《固定式壓力容器安全技術監(jiān)察規(guī)程》中有明確要求，即設計單位必須在設計圖紙中標注該容器的設計使用年限。在安全監(jiān)管過程中，要依據TSG 21-2016中的規(guī)定，必須要求壓力容器設計委托方以正式書面形式向設計單位提出容器預期使用年限的設計條件。

(2)壓力容器材料選用

TSG 21-2016中對壓力容器材料的基本要求是要全面考慮材料的力學性能、物理性能、工藝性能和與介質的相容性。力學性能包括強度、硬度、塑性、韌性和疲勞強度等；化學性能包括耐腐蝕性、熱穩(wěn)定性能和高溫抗氧化性等；物理性能指密度、熔點、熱膨脹性、導電性、導熱性，磁性等；工藝性能包括鑄造性、鍛造性、焊接性、切削加工性能、熱處理工藝性能等[3]。當溫度、壓力、介質和使用條件發(fā)生變化時，尤其是對一些非標設備進行設計的時候，往往要考慮因材料替換而引起的設計問題。當厚板替換薄板時，設計人員有時通過經驗判斷厚度增加會提高板材的承重能力，安全系數也會相應提高，但這是一種錯誤的觀點。實事上在某些情況下厚板替換薄板會導致許用應力降低，強度變弱[4]。同樣的，使用高強度材料替換低強度材料時，由于不同材料對介質相容性的差異，在一些設備中開裂情況會隨著材料的強度的增大而升高。因此，在容器設計的時候，設計人員要充分考慮壓力容器使用的客觀環(huán)境，并嚴格按照相應的設計標準執(zhí)行。

(3)壓力容器制造中焊接問題

壓力容器制造單位必須取得特種設備制造許可證，按照國家批準的范圍進行制造，焊接是壓力容器制造過程中最重要的過程，焊接工藝評定指標應當符合NB/T 47014《承壓設備焊接工藝評定》的要求[5]。在焊接過程中，由于操作不當極易形成以下這些情況，組隊間隙偏差、坡口不滿足、焊縫未咬邊、焊縫處有裂紋、焊縫表面有缺陷、焊縫內部有缺陷，這就要求焊工必須具有高超的技藝，良好的職業(yè)素養(yǎng)和較強的責任心。另外，高溫、高壓和腐蝕環(huán)境下壓力容器都要承受縱向和橫向的壓力，盡管制造過程中可根據實際設計情況來選擇不同的焊接工藝，只有在成熟的焊工遵守焊接工藝規(guī)程、焊接工藝卡和正確的工藝指導下才能使各種材料有機地連接成一個整體，避免縱向和橫向的壓力或其協(xié)同作用給容器帶來潛在的安全隱患。為減少焊接導致的壓力容器質量問題，從人、機、物、法、環(huán)五個方面進行綜合監(jiān)管，焊工是否持證上崗、操作能力是否達到工藝要求、焊機性能、原材料及焊材質量、現場施焊的環(huán)境能否符合要求，同時利用超聲波、滲透、磁粉等無損檢測技術對焊縫質量進行評價。

(4)壓力容器法蘭設計

法蘭連接是一個組合件，由一對法蘭、數個螺栓、螺母和一個墊片組成，也是壓力容器中普遍使用的承壓附件之一。按照其功能作用可分為容器法蘭和管路法蘭，按其密封面的形式可分為平面型密封面、凹凸型密封面和榫槽型密封面。法蘭的應力主要由三部分組成：法蘭力矩產生的應力；壓力直接作用于法蘭本體而引起的軸向和環(huán)向應力；組成法蘭的三個部分間由于壓力作用產生形變而引起的邊界力產生的應力[6]。我國壓力容器法蘭通常采用以強度破壞作為失效準則的設計方法Waters法，現行的承壓類法蘭標準已成為一個體系，在標準法蘭設計過程中可直接從體系中選取[7]。然而，在高溫、高壓、介質腐蝕性強的環(huán)境中，必須另行設計出滿足強度的法蘭。所以在實際操作過程中要根據壓力容器具體的使用要求并結合標準科學合理地設計，包括法蘭的應力分析，法蘭材料及墊片的抗腐蝕性能，法蘭的尺寸、強度、厚度等，以確保法蘭設計的適用性及合理性。在監(jiān)管的過程中，要嚴格執(zhí)行相應國家標準，從設計圖紙到現場施工要層層把關，有針對性的查驗法蘭環(huán)和錐頸尺寸，如果發(fā)現結構或匹配不合理，需及時調整，從而提高壓力容器運行的安全系數。

2.壓力容器作業(yè)人員要求

壓力容器屬于特種設備，按照國家市場監(jiān)督管理總局最新許可公告，三類項目包括快開門式壓力容器、移動式壓力容器充裝、氧艙維護保養(yǎng)需要作業(yè)人員證，而且對特種設備作業(yè)人員有具體要求，需經培訓、考試合格后由屬地市場監(jiān)督管理部門頒發(fā)《特種設備作業(yè)人員證》才能上崗操作?！短胤N設備作業(yè)人員證》每4年復審一次。持證人員應當在復審期屆滿3個月前，向發(fā)證部門提出復審申請。對持證人員在4年內符合有關安全技術規(guī)范規(guī)定的不間斷作業(yè)要求和安全、節(jié)能教育培訓要求，且無違章操作或者管理等不良記錄、未造成事故的，發(fā)證部門應當按照有關安全技術規(guī)范的規(guī)定準予復審合格，并在證書正本上加蓋發(fā)證部門復審合格章。對于壓力容器的使用單位，特種作業(yè)持證人員在工藝操作和崗位操作過程中，要熟知壓力容器安全操作規(guī)程的相應要求。操作規(guī)程至少包括以下內容：操作工藝參數，崗位操作方法，運行中重點檢查的項目和部位，運行中可能出現的異常現象和防止措施，以及緊急情況的處置和報告程序。

我區(qū)特種設備作業(yè)人員和安全管理人員2021年持證人數為174252人，同比增長19521人，增幅率約為10%。近十年來，隨著一些大型現代化煤化工企業(yè)如神華包頭煤化工有限責任公司、內蒙古伊泰煤制油有限責任公司、久泰能源（鄂爾多斯）有限公司等入駐自治區(qū)，企業(yè)對員工的素質要求也普遍提高，以初中學歷占比大的特種設備作業(yè)人員慢慢地向以大專及以上學歷為主的作業(yè)人員轉變，文化程度低、年齡偏大、智能化操作能力差的局面有所改觀?？傮w來看，現在自治區(qū)內壓力容器作業(yè)人員的年齡結構層次偏低、學歷水平偏高、理論基礎知識較扎實，但是相應的弊端也突顯出來，即單獨作業(yè)能力和實操經驗較差，例如未按規(guī)定的壓力容器操作規(guī)程進行規(guī)范操作或操作不熟練；未進行壓力容器定期維保和實施定期的安全檢查；不能對壓力容器異常情況或故障進行及時有效的處置；未提前制定現場和專項應急救援預案，同時繼續(xù)教育及培訓、考試考核監(jiān)管等方面也亟待加強。

針對我區(qū)特種設備作業(yè)人員作業(yè)能力現狀，使用單位選擇特種設備作業(yè)人員時，尤其是壓力容器作業(yè)人員，可從當地高?；蛘吒呗毟邔Ｔ盒獙卯厴I(yè)生中擇優(yōu)錄取，通過實習、考試的方式尋求與該崗位能力素質要求匹配的人員，也可和高校進行校企合作開設委托培養(yǎng)班，針對企業(yè)的需求開設相應專業(yè)課程，去企業(yè)現場實習，畢業(yè)后即可直接上崗。同時，特種設備安全監(jiān)察機構一定要對壓力容器作業(yè)人員的培訓、考核、發(fā)證等環(huán)節(jié)進行有效的監(jiān)督和監(jiān)管，并對考核、發(fā)證這兩個環(huán)節(jié)進行分離管理，委派專門監(jiān)察人員對整個考核以及發(fā)證過程進行監(jiān)督，確保培訓、考核、發(fā)證整個過程都處于管控狀態(tài)。

3.壓力容器安全監(jiān)管措施

為了創(chuàng)造優(yōu)質的市場營商環(huán)境，提升市場監(jiān)管效能，在新的市場監(jiān)督管理體機構建立起新形勢下的壓力容器安全監(jiān)督管理體系，對壓力容器設計、制造、使用和檢驗檢測實施安全監(jiān)督管理。

(1)完善動態(tài)監(jiān)管體系

完善安全監(jiān)察組織網絡和信息化網絡，實現工商、質監(jiān)、藥監(jiān)三個部門的信息平臺共享，著力提升電子監(jiān)管水平，逐步實現動態(tài)監(jiān)管體系對各個設備、各個環(huán)節(jié)、各個地區(qū)的全覆蓋，對轄區(qū)內壓力容器設備進行全過程、有效、動態(tài)跟蹤監(jiān)督。

(2)構建安全責任體系

明確各壓力容器設備安全責任主體的責任及相互關系；完善落實責任的機制與措施，保證安全責任履行；加強執(zhí)法與監(jiān)督，嚴厲打擊壓力容器設計、制造、使用中的違法違規(guī)行為，強化安全責任追究。

(3)構建風險管理體系

應用風險理論對壓力容器實施分類監(jiān)管，對系統(tǒng)性、廣泛性和重大的事故風險實施監(jiān)測預警，對壓力容器所構成的重大危險源實施重點監(jiān)控和治理，對壓力容器安全生產事故及時作出應急反應和妥善處置，科學實施壓力容器事故調查處理，提高風險控制和事故預防的能力與水平。

(4)構建績效評價體系

有效開展對一定區(qū)域領域、壓力容器安全監(jiān)察部門、檢驗檢測機構和相關企業(yè)的安全績效評價，使有限的監(jiān)管資源投入獲得最大的安全與節(jié)約效能，促進壓力容器安全性與經濟性的協(xié)調統(tǒng)一。

(5)構建科技支撐體系

提升壓力容器檢驗檢測技術機構的能力，建立行業(yè)大科技的工作平臺和管理運行機制，有效整合壓力容器科技資源，暢通科技需求渠道，組織開展科技攻關，促進科技成果快速轉化和推廣應用，充分發(fā)揮科技對壓力容器質量安全與節(jié)能的支撐、保障、促進作用。

4.結語

壓力容器安全監(jiān)管要形成市場的統(tǒng)一管理，既減少政府的財政投入，又提高了質量和安全監(jiān)管效率。本文以“安全第一、預防為主、綜合治理”為原則，詳細論述了壓力容器設計、制造等方面的缺陷和不足，對壓力容器作業(yè)人員也提出了相應的要求，并針對壓力容器設計、制造中潛在的問題也提出了防范措施和壓力容器安全監(jiān)管措施，對新時期下特種設備安全監(jiān)管有積極的參考價值和借鑒作用。