在役壓力容器的維修與改造

1、在役壓力容器的維修與改造1概述壓力容器是生產(chǎn)和生活中廣泛使用的承壓設(shè)備（如化工煉油廠生產(chǎn)中使用的承壓設(shè)備、生活中常見的液化石油氣鋼瓶等），這種承壓設(shè)備具有爆炸危險性，在長期運行中，受溫度、介質(zhì)、環(huán)境及操作的影響，一方面設(shè)備制造過程中本身存在的缺陷進一步擴展。另一方面在使用過程中會出現(xiàn)磨損、腐蝕、裂紋、變形等新的缺陷，這些缺陷不及時處理，會給壓力容器的安全運行造成威脅，嚴重時會導(dǎo)致設(shè)備發(fā)生爆炸，造成人身傷亡事故，給人民的生命、國家和人民的財產(chǎn)帶來極大損失和危害。如果對上述缺陷處理不當(dāng)又會給壓力容器帶來新的事故隱患。由于壓力容器種類繁多，工作條件差別較大，因此在維修、改造壓力容器時，對維修、改造質(zhì)

2、量的影響因素應(yīng)嚴格控制，以能保證在役壓力容器的維修、改造質(zhì)量 ，確保維修、改造后的壓力容器的安全運行。為此，國家對在役壓力容器的維修、改造制定了相關(guān)法規(guī)，從各方面對在役壓力容器的維修、改造工作做了嚴格規(guī)定。本章重點介紹對在役壓力容器進行維修、改造所依據(jù)的法規(guī)，對承擔(dān)維修、改造單位的要求，維修改造過程中應(yīng)重點注意的事項，以及一些典型的在役壓力容器維修、改造案例（包括筆者親身參與維修、改造在役壓力容器的一些經(jīng)驗）o2維修（封頭）連接的環(huán)在役壓力容器維修分一般性維修和重大維修。對于主要受壓元件的更換、矯 形、挖補，以及對焊制壓力容器的筒體縱向接頭、筒節(jié)與筒節(jié) 向接頭、封頭拼接接頭、球殼板間的焊接接頭

3、以及應(yīng)當(dāng)采用全截面焊透的對接接頭形式的焊縫的焊補均為重大維修，除此之外的維修均為一般性維修。在役壓力容器一般性維修可由在役壓力容器使用單位或委托具有一定技術(shù)力量的單位承擔(dān)，在役壓力容器的重大維修無論使用單位自行維修或受委托承擔(dān)維修的單位必須具備相應(yīng)的資質(zhì)。在役壓力容器維修后，必須保證其結(jié)構(gòu)和強度滿足安全使用要求。遵循的法規(guī)在役壓力容器的維修應(yīng)遵循2009年由國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局頒布的固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程(以下簡稱固容規(guī))0根據(jù)固容規(guī)要求，在役壓力容器重大維修還應(yīng)參照相關(guān)技術(shù)規(guī)范的要求。資質(zhì)在役壓力容器的維修單位、維修人員(擔(dān)任維修的焊工、無損檢驗人員 )應(yīng)具備相應(yīng)的資格。(1)維

4、修單位資質(zhì)從事在役壓力容器維修的單位必須是已取得相應(yīng)的制造許可證的單位，維修單位應(yīng)當(dāng)按照相關(guān)安全技術(shù)規(guī)范的要求建立壓力容器質(zhì)量保證體系并且有效運行，單位法定代表人必須對在役壓力容器維修的質(zhì)量負責(zé)；維修單位應(yīng)當(dāng)嚴格執(zhí)行法規(guī)、安全技術(shù)規(guī)范及相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)；維修單位應(yīng)當(dāng)向使用單位提供維修圖樣和施工質(zhì)量證明文件等技術(shù)資料。(2)焊工資格擔(dān)任在役壓力容器維修的焊工，應(yīng)具備經(jīng)省級以上質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督部門按特種設(shè)備焊接操作人員考核細則考試合格的資格。(3)無損檢測人員資格擔(dān)任在役壓力容器維修的無損檢測人員應(yīng)具備經(jīng)省級以上質(zhì)量監(jiān)督部門按特種設(shè)備無損檢測人員考核規(guī)則考試合格的資格。方案的制定及備案在役壓力容器的一般維修應(yīng)

5、參照相應(yīng)制造技術(shù)規(guī)范制定并經(jīng)維修單位技術(shù)負責(zé)人批準(zhǔn)，而對于在役壓力容器的重大維修方案還應(yīng)經(jīng)原設(shè)計單位或具備相應(yīng)資格的設(shè)計單位同意。維修方案應(yīng)包括：維修方案的標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)；缺陷產(chǎn)生的原因分析；缺陷的尺寸和位置 ；施工工藝流程；施工工藝質(zhì)量檢驗方法；維修后容器達到的性能指標(biāo)及驗收標(biāo)準(zhǔn)等內(nèi)容。施工要求維修質(zhì)量的好壞主要取決于施工質(zhì)量，而施工質(zhì)量涉及因素較多，無論哪一環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題都會影響施工質(zhì)量，嚴重時會導(dǎo)致維修失敗，故對在役壓力容器維修的施工一定要考慮仔細、全面，確保維修質(zhì)量。維修人員、設(shè)備的安全要求在役壓力容器的維修大部分在露天作業(yè)，周圍環(huán)境復(fù)雜危險(例如煉油廠的油罐區(qū)、球形儲罐區(qū)、成套系列裝置等),

6、并經(jīng)常還需交叉作業(yè) ，因此現(xiàn)場維修時維修人員一定要穿戴好勞保用品，牢記安全要求，隨時注意周圍情況的變化。對于進入壓力容器內(nèi)部的維修，事先檢查其內(nèi)部介質(zhì)是否置換達到標(biāo)準(zhǔn)、進 入容器的安全措施是否健全、是否有安全監(jiān)護員這些安全要求對于小型企業(yè)、私營企業(yè)的在役壓力容器設(shè)備維修時更應(yīng)引起 高度重視，以防新的人身、設(shè)備事故的發(fā)生。例如最近發(fā)生一起某私營小型加油站在維修一臺油罐時，由于油罐內(nèi)氣體、油未置換徹底，焊接時導(dǎo)致油罐內(nèi)發(fā)生爆炸，當(dāng)場炸死正在罐內(nèi)焊接的焊工，并嚴重?zé)齻?名罐外輔助人員。至于從各種資料、相關(guān)報道中，在維修在役壓力容器時，由于未遵守維護檢修規(guī)程，無視安全要求而導(dǎo)致新的人身、設(shè)備事故案例時

7、有發(fā)生。因此，維修在役壓力容器設(shè)備時，維修方案必須要包括安全方面的內(nèi)容。例如，維修前對維修人員的安全教育，對被維修單位應(yīng)具備安全施工條件的要求、維修單位或被維修單位在維修現(xiàn)場應(yīng)至少配備一名安全人員等，以杜絕在維修作業(yè)中發(fā)生人身、設(shè)備事故。維修用的材料（1）受壓元件的更換對于僅需要更換不需要焊接的受壓元件材料，原則上與原設(shè)備更換部件的材料相同。如確因特殊情況，需材料替代時，應(yīng)經(jīng)原設(shè)計單位或具備相應(yīng)資格的設(shè)計單位同意。更換的材料應(yīng)由平爐、電爐或氧氣轉(zhuǎn)爐冶煉，材料的技術(shù)要求應(yīng)符合相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或技術(shù)條件的規(guī)定，并附有鋼材生產(chǎn)單位的鋼材質(zhì)量證明書,維修單位應(yīng)按質(zhì)量證明書對鋼材進行驗收，必要時

8、應(yīng)進行復(fù)驗。（2）受壓元件的矯形對于僅需要矯形的受壓元件，施工前應(yīng)進行模擬試驗，并進行必要的力學(xué)性能 評定（如受壓元件有耐蝕要求 ，還應(yīng)進行耐腐蝕性評定 ）,評定結(jié)果符合設(shè)備技 術(shù)要求后，方可施工。（3）受壓元件焊接用焊材維修在役壓力容器時，由于情況復(fù)雜，施焊條件惡劣，故對焊接材料的正確、合理選擇和現(xiàn)場良好的管理是保證維修質(zhì)量的重要因素之一。在役壓力容器采用焊接維修時，對焊接材料應(yīng)遵循以下幾個原則。焊接材料選用a.保證焊縫金屬的使用性能。焊縫金屬的使用性能包括力學(xué)性能（強度、韌性）、化學(xué)成分（主要是不銹鋼和耐熱鋼）、耐蝕性（設(shè)備如有耐蝕性要求時）,焊縫金屬的強度與韌性應(yīng)與維修部件的強度、韌性結(jié)

9、合來考慮。從多年實際經(jīng)驗來看，在役壓力容器的破壞往往不是因強度不夠，而是韌性不足,導(dǎo)致產(chǎn)生裂紋或脆斷，因此選用焊材時宜選用熔敷金屬等級略低于母材金屬，而韌性相等、相近或略高于母材的焊材，這一條在修理高強度鋼時尤為重要。在維修不銹鋼、耐熱鋼壓力容器設(shè)備時，因?qū)υO(shè)備的耐蝕性、回火脆性等因素必須考慮，故選用的焊材其熔敷金屬化學(xué)成分宜接近母材金屬。b.保證焊縫的抗裂性能。維修與制造有很大的區(qū)別，一般維修的在役壓力容器經(jīng)過一段時間的運行，設(shè)備殼體本身的材質(zhì)發(fā)生了一定的變化，維修時一定要考慮易產(chǎn)生裂紋的特點，在保證焊縫金屬使用性能的前提下優(yōu)先選用抗裂紋性好的焊接材料。c.良好的焊接工藝性能。焊接材料的焊接

10、工藝性能包括：電弧穩(wěn)定性、脫渣性（采用量弧焊除外）,氣孔敏感性、熔渣流動性、焊縫成形、飛濺等。d.維修部件的復(fù)雜程度及剛性大小。維修形狀復(fù)雜、厚度大的部件在焊接過性中冷卻速度快，焊接應(yīng)力大，易產(chǎn)生冷裂紋，故應(yīng)選用抗裂性能好、韌性好、塑性高、含氫量低的焊條（如低氫型、超低氫型、高韌性焊條等），當(dāng)維修部位需全位置維修時部件又不能翻轉(zhuǎn)，宜選用適用于全位置焊接的焊條。e.焊接條件。對于某些焊接部位確實難以清理干凈時，應(yīng)盡量選用氧化性強對水、銹、油等物不敏感的酸性焊條，以免產(chǎn)生氣孔等缺陷。在密閉容器內(nèi)進行焊接時，應(yīng)盡可能選用酸性焊條 （如鐵型、鈦鈣型）或低塵、低毒的堿性焊條。在酸性焊條和堿性焊條都可滿足

11、要求時，應(yīng)盡量選用酸性焊條。f.經(jīng)濟性。在考慮上述ae前提下，應(yīng)選擇成本低、效率高的焊接材料（例如鐵粉焊條、重力焊條、底層焊條、立向下焊條和高效不銹鋼焊條等）o當(dāng)然按上述原則選用的焊條能否采用，還應(yīng)按NB/T47014 -2011承壓設(shè)備焊接工藝評定標(biāo)準(zhǔn)和被維修設(shè)備技術(shù)要求進行評定，合格后方可采用。焊接材料管理a.焊接材料的驗收。承擔(dān)維修在役壓力容器的單位，應(yīng)按國家相關(guān)焊接材料標(biāo)準(zhǔn)要求、焊材生產(chǎn)廠家提供的產(chǎn)品說明書、出廠合格證及質(zhì)量保證書對所采購的焊接材料進行驗收，必要時進行復(fù)驗。b.焊接材料的烘干。焊接材料的烘干是保證維修質(zhì)量和維修能否獲得成功的重要因素之一。因為焊接材料烘干的目的是去除焊接

12、材料中的吸附水，降低焊縫金屬的擴散氫含量，減少焊縫金屬中產(chǎn)生氣孔的可能性。現(xiàn)場維修在役壓力容器采用焊條電弧焊方法較多，故這里特別對焊條的烘干使用做一詳細說明。，可減少焊縫金屬焊條烘干的目的是除去受潮涂層的水分和藥皮中的結(jié)晶水 中的氫含量，在一定程度上可防止產(chǎn)生冷裂紋和氣孔。焊條烘干應(yīng)嚴格遵守規(guī)定的烘干工藝參數(shù)。烘干溫度過低或保溫時間不夠時，藥皮中水去除不徹底，焊縫中可能會產(chǎn)生氣孔和冷裂紋；烘干溫度過高，藥皮中某些成分會發(fā)生分解，藥皮產(chǎn)生開裂，焊接時藥皮易脫落，降低對熔池的保護。c.焊材領(lǐng)用。焊條按烘干工藝烘干后，放在100 c 20 C的恒溫箱內(nèi)（這一點特別是南方地區(qū)現(xiàn)場為維修時一定要嚴格遵守

13、）,焊工攜帶保溫筒隨用隨領(lǐng)取一次領(lǐng)取量不超過5kg o當(dāng)天沒用完的焊條，必須單獨存放，再次使用前必須按烘干工藝重新烘干。重新烘干次數(shù)不宜超過兩次。維修人員進入現(xiàn)場維修壓力容器的所有人員必須按已制定的相關(guān)安全操作規(guī)程進行安全教育。擔(dān)任在役壓力容器的維修焊工和維修后無損檢測人員應(yīng)具備.2、8.2.2.3所規(guī)定的資格。維修用設(shè)備維修在役壓力容器各類設(shè)備必須經(jīng)校驗合格，且在設(shè)備醒目位置貼有合格標(biāo)簽。預(yù)處理在役壓力容器的維修，大部分與焊接密不可分，由于維修的設(shè)備多數(shù)已投入生產(chǎn)運行了一段時間，其設(shè)備本體材料都不同程度地發(fā)生了損傷，設(shè)備本體和焊縫存在腐蝕、新開裂紋、焊接缺陷（在設(shè)備制造過程中已存在而漏檢的裂

14、紋、未焊透、夾渣氣孔、咬邊等 ）o對于這些缺陷的維修，維修前對維修部位及其周邊的預(yù)處理至關(guān)重要，預(yù)處理的好壞直接決定著修理能否獲得成功。根據(jù)在役壓力容器的常見缺陷，預(yù)處理主要從以下幾方面考慮：脫氫處理；去除腐蝕層；去除油脂；清理氧化皮和吸氣層；鉆止裂孔。施工維修單位根據(jù)施工方案和現(xiàn)場施工條件制定出科學(xué)合理的維修施工工藝。施工工藝是維修在役壓力容器工程的核心內(nèi)容，是維修質(zhì)量的技術(shù)保障，是在役壓力容器維修后達到何種技術(shù)指標(biāo)的依據(jù)。施工工藝包括：維修部位的預(yù)處理工藝、焊接工藝、熱處理工藝、質(zhì)量檢驗工藝（外觀檢驗、無損檢測、壓力試驗）。焊接環(huán)境當(dāng)焊接環(huán)境出現(xiàn)下列任一情況時，必須采取有效的防護措施，否則

15、禁止施焊： 焊條電弧焊時，風(fēng)速大于10m/s;氣體保護焊時風(fēng)速大于2m/s;相對濕度大于 90%;雨、雪環(huán)境；焊接環(huán)境溫度低于 0 c時。檢查在役壓力容器維修是一個復(fù)雜的工程，主要是涉及的部門較多，要經(jīng)過缺陷產(chǎn)生原因分析、方案制定及報審批，材料采購、焊接、熱處理、無損檢測、試壓等許多過程，要保證在役壓力容器維修后的安全使用必須加強全過程的質(zhì) 量檢查管理，確保維修的在役壓力容器達到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。安全評定對于在役壓力容器缺陷進行安全評定的標(biāo)準(zhǔn)有兩類：一類是以質(zhì)量控制為目的安全評定的標(biāo)準(zhǔn)，另一類是以符合使用要求為目的安全評定的標(biāo)準(zhǔn)。(1)質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)是從保證制造或維修的質(zhì)量角度出發(fā)，把所有的

16、焊接缺陷看成是對焊縫強度的削弱和對結(jié)構(gòu)安全的隱患，它不考慮具體使用情況的差別，而要求把缺陷盡可能地降到最低限度，這類標(biāo)準(zhǔn)是以焊接產(chǎn)品制造或維修質(zhì)量控制為目的而制定的焊接質(zhì)量驗收標(biāo)準(zhǔn)。包括GB/T12467 、GB/T12468 、GB/T12469、NB/T47013 等。(2)合于使用標(biāo)準(zhǔn)對于在役壓力容器存在的一些以“質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)”來判定不允許存在的“超標(biāo)缺陷”，如果將所有的“超標(biāo)缺陷” 一律返修或?qū)⑷萜髋袨閺U品，其結(jié)果是除了要進行過多地、沒有必要地返修工作外，還會把本來可用的容器判為廢品，這是很不經(jīng)濟的。實際上，對不影響使用的缺陷的修復(fù)，往往會產(chǎn)生更有害的或不易檢查的缺陷。當(dāng)然按質(zhì)量控制標(biāo)

17、準(zhǔn)檢驗合格的壓力容器，無疑可以投入使用。但是按質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)檢驗不合格的壓力容器仍有不少照樣還在使用。也就是說，質(zhì)量不合格并不等于使用不合格。因此，從合于使用的角度出發(fā) ，應(yīng)對“超標(biāo)缺陷”加以區(qū)別對待，只返修那些對壓力容器安全運行造成威脅的危險性缺陷，而對壓力容器安全運行不構(gòu)成威脅的缺陷則予以保留。以合于使用為目的而制定的標(biāo)準(zhǔn)稱為“合于使用”標(biāo)準(zhǔn)，包括:DW-X-749按脆斷破壞觀點建議的缺陷評定方法（國際焊接學(xué)會提出）、BSI-PD6493焊接缺陷驗收標(biāo)準(zhǔn)若干方法指南（英國標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會提出）、WES-2805K 按脆斷評定的焊接缺陷驗收標(biāo)準(zhǔn)（日本焊接工程學(xué)會提出卜美國的鍋爐及壓力容器規(guī)范（ASME

18、第m篇附錄G,第XI篇第I分篇附錄A）、我國的CVDA-84壓力容器評定規(guī)范等。當(dāng)然，以上規(guī)范均是指導(dǎo)性文件，并不是強制性標(biāo)準(zhǔn)，一般需經(jīng)容器使用和評定方雙方同意后方可使用。（3）安全評定標(biāo)準(zhǔn)的選擇原則 TOC o 1-5 h z 屬于以下幾方面的情況，可采用質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)進行評定：a.壓力容器僅存在少量“超標(biāo)缺陷” ；b.期望檢修的周期長一些；c.不具備進行可靠斷裂力學(xué)計算的數(shù)據(jù)和能力；d.缺乏壓力容器使用經(jīng)驗。屬于以下幾方面的情況，可采用合于使用標(biāo)準(zhǔn)進行評定：a.按質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)維修在役壓力容器難度大，并有報廢傾向；b.具備在現(xiàn)場對焊接缺陷進行綜合判斷的經(jīng)驗和能力；c.有經(jīng)資格認可的斷裂安全分析

19、人員；d.具有豐富的在役壓力容器使用經(jīng)驗。（4）安全評定單位資格、權(quán)利和責(zé)任在役壓力容器缺陷安全評定采用國家安全監(jiān)察機構(gòu)逐項批準(zhǔn)方式。壓力容器使用單位應(yīng)與經(jīng)國家安全監(jiān)察機構(gòu)批準(zhǔn)的具有相應(yīng)檢驗資格的評定單位簽訂在役壓力容器缺陷安全評定合同。承擔(dān)在役壓力容器缺陷安全評定的單位，必須根據(jù)缺陷的性質(zhì)、缺陷產(chǎn)生的原因，以及缺陷的發(fā)展預(yù)測給出明確的評定結(jié)論，說明對安全使用的影響。包括：使用條件、監(jiān)控使用措施和使用期限，使用期限不應(yīng)超過一個檢驗周期。承擔(dān)在役壓力容器缺陷安全評定的單位必須對缺陷的檢驗結(jié)果、缺陷評定結(jié)論和壓力容器繼續(xù)使用的安全性能負責(zé)并承擔(dān)相應(yīng)的責(zé)任。評定的報告和結(jié)論，必須經(jīng)評定單位技術(shù)負責(zé)人

20、審查和法人代表批準(zhǔn)，主送在役壓力容器的使用單位，同時報送使用單位的主管部門和國家及省、市安全監(jiān)察機構(gòu)。2.7 驗收維修完成合同及維修方案所規(guī)定的全部內(nèi)容，并達到設(shè)備使用要求，能使維修的壓力容器設(shè)備投入運行，經(jīng)檢查驗收合格后，即為維修驗收結(jié)束。(1)維修在役壓力容器驗收的主要內(nèi)容 對維修的方案、過程進行系統(tǒng)的檢驗和總結(jié)。對維修的質(zhì)量、成本進行分析。維修報告的移交。辦理維修竣工結(jié)算。(2)維修在役壓力容器驗收的標(biāo)準(zhǔn)2.6節(jié)(1)、(2)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。GB150 鋼制壓力容器。固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程GB713 -2008鍋爐和壓力容器用鋼板。NB/T47015壓力容器焊接規(guī)程。 其他相關(guān)的國家

21、及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范。此外，還應(yīng)遵守維修合同和技術(shù)要求等。（3）維修在役壓力容器驗收應(yīng)提交的技術(shù)資料（報告）維修在役壓力容器完工后，交工資料（報告）是最終驗收的依據(jù)，資料必須與施工同步，項目齊全、內(nèi)容充實、記錄完整、格式統(tǒng)一，并有有關(guān)部門的公章，責(zé)任人員簽章。具體報告內(nèi)容如下：維修方案；焊工資格證書；無損檢測人員資格證書 ；焊接材料質(zhì)量證明書； 當(dāng)需要更換受壓元件時 ，還應(yīng)提供其材料質(zhì)量證明書；焊接工藝評定報告；焊接記錄；熱處理記錄；外觀檢查記錄；無損檢測報告；? 壓力試驗報告。3改造在役壓力容器的改造是指改變主要受壓元件的結(jié)構(gòu)或改變壓力容器運行參數(shù)、盛裝介質(zhì)或用途等。(1)改造遵循的法規(guī)在役壓力容器的改造應(yīng)遵循2009年由國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局頒布的固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程，其中對承擔(dān)在役壓力容器改造單位資格及其審批程序、責(zé)任、改造的有關(guān)內(nèi)容做了明確規(guī)定。根據(jù)固容規(guī)要求，在役壓力容器改造還應(yīng)參照相關(guān)技術(shù)規(guī)范的要求。(2)改造告知在役壓力容器在改造前，從事在役壓力容器改造的單位應(yīng)向壓力容器使用登記機關(guān)書面告知。(3)改造資質(zhì)在役壓力容器改造方案應(yīng)當(dāng)經(jīng)過原設(shè)計單位或者具備相應(yīng)資格的設(shè)計單位同意。(4)改造質(zhì)量在役壓力容器改造后，應(yīng)當(dāng)保證其結(jié)構(gòu)和強度滿足安全使用要求。(5)改造監(jiān)督檢驗在役