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超过设计使用年限的压力容器检验问题研究

贺然 顾欢欢
  
安家(建筑与工程)
2021年51期
新疆塔城地区特种设备检验检测所 新疆 塔城 834700

摘要:本文先对压力容器的设计使用年限问题进行简要概述,然后详细分析对超过设计使用年限的压力容器进行检验的重点问题,旨在为相关人员提供参考。

关键词:超过设计使用年限;压力容器;检验

引言

压力容器的应用环境通常较为复杂,当其服役年限已经达到设计使用年限后,需要对压力容器进行深入彻底的检验,以了解压力容器的综合性能是否满足安全生产的需求,在其检验结果达标的情况下,依据检验结果进行针对性的维修或养护,消除压力容器中留存的安全隐患,能有效节省成本支出,使相关企业获得更好的经济效益。

1  设计使用年限问题

压力容器是指具有一定承压能力或对易燃易爆物品进行承装的密闭容器,在军工、工业、民用生产或科学研究中都有十分广泛的应用。由于压力容器在使用过程中具有一定危险性,所以国家对该种设备的设计使用年限和安全性要求极为严格,设计单位会在设计压力容器的使用年限时,对容器设备的用途及作业环境的压力、介质、温度、腐蚀程度等参数进行设计,并以此为基础进行合理选材,以确保压力容器在设计作业环境中能达到国家要求的设计使用年限规范。部分使用单位为确保采购的压力容器能充分符合自身的生产要求,会提前和设计单位进行沟通和联系,提供压力容器工作环境的各项参数数据,但多数情况下,设计单位会在国家相关规定规范的要求下,自行划定压力容器工作环境中各项参数的数据范围。设计使用年限并不是一成不变的,与压力容器使用的规范性、磨损程度、承装介质、受冲刷程度等都有联系,同时,使用单位对压力容器的管养力度也会对其使用年限造成影响。部分压力容器可能因工作环境较为恶劣,难以达到预期使用年限而提前报废,部分压力容器可能因管养到位状态良好而超长时间使用。

2  超过设计使用年限的压力容器检验

针对已经超过设计使用年限的压力容器开展的检验工作,其检验目标是为了确定压力容器的性能和状态是否良好,能否继续使用,以消除压力容器的使用风险,同时对压力容器的剩余使用寿命进行合理预测[1]。在压力容器的委托检验中需要检测的内容主要包含:容器材料的厚度、性能、缺陷范围、强度标准等,通过各项指标检测压力容器是否满足安全作业标准。对已经超过设计使用年限但在综合性能和安全性方面仍达标的压力容器来说,使用单位需要持委托检验合格报告、特种设备安全相关负责人同意和主要负责人批准申请、继续使用期间的监控和管养方案,到设备原注册登记机关办理使用登记变更后,才可继续投入使用。委托检验的详细工作内容如下:

2.1  审查资料

委托检验的首要工作是或获取压力容器的原始设计资料,确定压力容器的结构设计内容、强度和厚度等设计参数、出厂阶段的质量合格证书、使用过程中的养护记录和重大维修改造资料等,对资料的完整性和合规性进行全面审查。

2.2  分析可能存在的损伤情况及损伤原因

压力容器自身的性能优势使其在多个行业中都有广泛应用,尤其在石油化工行业和化学工业中,相关企业可应用压力容器进行材料的贮存、运输、传热、反应等多项操作[2]。在不同情境下,对压力容器的承压能力、可承装介质性质、工业用途要求各不相同。检查压力容器的损伤情况是针对超设计使用年限检验中的重点内容,引发压力容器损伤的原因较多,主要包含以下几点:压力容器的应用场景多样性较强,部分压力容器在使用过程中需要承受来自内部承装介质的压力荷载,部分压力容器需要在高温或超低温环境中运行,部分压力容器内部承装介质具有腐蚀性;压力容器由于具有良好的密封性,即便内部出现异常情况,也难以在容器表面观察出来,因此,若工作人员在操作过程中出现失误情况导致容器内压力异常增高,可能会在无预兆的情况下发生严重的爆炸事故;压力容器相关部件多是通过冶炼、浇筑、锻造等工艺进行生产的,即便在出厂检验中已经达到国家要求的检验标准,但其内部可能存在残留的气孔、折叠、裂纹等隐藏缺陷,该类缺陷可能在压力容器运行过程中不断发展,使压力容器壁厚度不断减小,为压力容器埋下破裂隐患。因此,在压力容器的委托检验中,需要重点检验压力容器是否存在应力腐蚀、材料劣化、局部的裂纹、厚度减小、局部冲刷等损伤,并综合分析各类损伤的影响和危害。

2.3  检验项目及方法

通过以上分析可知,压力容器在生产和使用过程中常见的损伤情况是由于生产技术和工作环境而引发的,因此,在对超过设计使用年限的压力容器进行检验时,需要采用可靠的检验方法,对压力容器中存在的损伤进行全面排查。

①宏观检验。宏观检验非常重要,能对压力容器内外表面存在的损伤进行初步排查,如腐蚀、锈蚀、碰撞损伤、裂缝、焊迹、变形、鼓包、堵塞等情况,快速筛查压力容器的法兰连接导线是否存在缺失或破损,将灯光紧贴内壁并缓慢移动,观察内壁表面是否存在以上不良损伤现象。

②壁厚测定。压力容器在使用过程中可能承装具有腐蚀性的介质,或受到介质流动的冲刷影响,导致局部位置厚度减小[3]。应用厚度检验方法是为了消除厚度变化对压力容器综合性能的影响,检验过程需要严格遵照工艺要求展开,保证检验结果的准确性。

③埋藏缺陷检测。利用超声检验设备或设限检验设备对压力容器中存在的隐藏损伤进行探测。

④耐压试验。通过耐压试验确定压力容器的耐压等级是否与设计耐压等级一致。

⑤材料分析。有材质劣化倾向的压力容器,应当对厚度变薄部位、维修部位、改装部位、焊接部位、应力集中部位等重点区域的硬度进行检测,还可配合金相分析方法进一步检验材料性能[4]。

除以上常规检验外,检验人员还应结合压力容器的养护记录和重大维修改造记录,对存在历史缺陷的部位进行重点检验,确保历史维修工作的质量,消除压力容器中存在的安全隐患。

2.4  检验周期

完成对超过设计使用年限的压力容器检验后,需要根据检验结果和国家相关规定制定下次针对超设计使用年限检验压力容器的检验计划[5]。检验结果显示压力容器的安全状况等级达到3级标准,可在3~6年时间范围内进行下次检验;4级安全等级为监控使用,累计监控使用时间不得超过3年;5级安全等级需要立即报废,严禁继续使用。

2.5  压力容器剩余使用寿命评价方法

在压力容器检验结果达标的情况下,可结合历史缺陷情况、实际使用环境、腐蚀余量等,计算出压力容器的剩余使用寿命[6]。对部分具有应力腐蚀或材质劣化的压力容器,应委托专业单位进行合于使用评价,对其剩余使用寿命进行计算,并对压力容器中存在的隐藏损伤进行及时修理,提高生产作业的安全性。

3  结语:

综上所述,压力容器在实际使用过程中,通常会面对较为复杂且具备一定危险性的工作环境,应用科学且有效的检验方法,对超过设计使用年限压力容器中存在的损伤问题进行排查,计算压力容器的剩余使用年限,对保障安全生产具有重大意义。

参考文献

[1] 刘新尚. 超过设计使用年限的压力容器检验问题探讨[J]. 化工机械, 2019, 46(5):4.

[2] 崔立果. 超过设计使用年限的压力容器检验问题研究[J]. 装备维修技术, 2020(3):1.

[3] 丁春雄, 陈惠珍, 刘飞,等. 超设计年限储气井定期检验及合于使用评价的应用[J]. 化工安全与环境, 2019, 32(39):4.

[4] 朱金锋. 压力容器及管道的设计,制造和安全检验的技术研究[J]. 科学与财富, 2019, 000(024):143.

[5] 宋岳潭, 韩作金. 超过设计使用年限的压力容器检验问题研究[J]. 中国设备工程, 2020(19):3.

[6] 李慧. 压力容器设计通病及对策探讨[J].  2021(2019-5):37-38.

[7] 张超. 压力容器设计中有关问题的探讨[J]. 石油石化物资采购, 2020(28):1.

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