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隨著現代工業的發展，對產品質量和結構安全性，使用可靠性提出越來越高的要求，由于無損檢測技術具有不破壞試件，檢測靈敏度高等優點，所以其應用日益廣泛。目前對壓力容器的檢測方法有多種，本文主要介紹無損檢測的常用技術如射線、超聲、磁粉和滲透及新技術如聲發射、磁記憶等。

二、無損檢測方法

現代無損檢測的定義是：在不損壞試件的前提下，以物理或化學方法為手段，借助先進的技術和設備器材，對試件的內部及表面的結構，性質，狀態進行檢查和測試的方法。

（一）射線檢測

射線檢測技術一般用于檢測焊縫和鑄件中存在的氣孔、密集氣孔、夾渣和未融合、未焊透等缺陷。另外，對于人體不能進入的壓力容器以及不能采用超聲檢測的多層包扎壓力容器和球形壓力容器多采用Ir或Se等同位素進行γ射線照相。但射線檢測不適用于鍛件、管材、棒材的檢測。

射線檢測方法可獲得缺陷的直觀圖像，對長度、寬度尺寸的定量也比較準確，檢測結果有直觀紀錄，可以長期保存。但該方法對體積型缺陷（氣孔、夾渣）檢出率高，對體積型缺陷（如裂紋未熔合類），如果照相角度不適當，容易漏檢。另外該方法不適宜較厚的工件，且檢測成本高、速度慢，同時對人體有害，需做特殊防護。

（二）超聲波檢測

超聲檢測（UltrasonicTesting，UT）是利用超聲波在介質中傳播時產生衰減，遇到界面產生反射的性質來檢測缺陷的無損檢測方法。

超聲檢測既可用于檢測焊縫內部埋藏缺陷和焊縫內表面裂紋，還用于壓力容器鍛件和高壓螺栓可能出現裂紋的檢測。

該方法具有靈敏度高、指向性好、穿透力強、檢測速度快成本低等優點，且超聲波探傷儀體積小、重量輕，便于攜帶和操作，對人體沒有危害。但該方法無法檢測表面和近表面的延伸方向平行于表面的缺陷，此外，該方法對缺陷的定性、定量表征不準確。

（三）磁粉檢測

磁粉檢測（MagneticTesting，MT）是基于缺陷處漏磁場與磁粉相互作用而顯示鐵磁性材料表面和近表面缺陷的無損檢測方法。

在以鐵磁性材料為主的壓力容器原材料驗收、制造安裝過程質量控制與產品質量驗收以及使用中的定期檢驗與缺陷維修監測等及格階段，磁粉檢測技術用于檢測鐵磁性材料表面及近表面裂紋、折疊、夾層、夾渣等方面均得到廣泛的應用。

磁粉檢測的優點在于檢測成本低、速度快，檢測靈敏度高。缺點在于只適用于鐵磁性材料，工件的形狀和尺寸有時對探傷有影響。

（四）滲透檢測

滲透檢測（PenetrantTest，PT）是基于毛細管現象揭示非多孔性固體材料表面開口缺陷，其方法是將液體滲透液滲入工件表面開口缺陷中，用去除劑清除多余滲透液后，用顯像劑表示出缺陷。

滲透檢測可有效用于除疏松多孔性材料外的任何種類的材料，如鋼鐵材料、有色金屬材料、陶瓷材料和塑料等材料的表面開口缺陷。隨著滲透檢測方法在壓力容器檢測中的廣泛應用，必須合理選擇滲透劑及檢測工藝、標準試塊及受檢壓力容器實際缺陷試塊，使用可行的滲透檢測方法標準等來提高滲透檢測的可靠性。

該方法操作簡單成本低，缺陷顯示直觀，檢測靈敏度高，可檢測的材料和缺陷范圍廣，對形狀復雜的部件一次操作就可大致做到全面檢測。但只能檢測出材料的表面開口缺陷且不適用于多孔性材料的檢驗，對工件和環境有污染。滲透檢測方法在檢測表面微細裂紋時往往比射線檢測靈敏度高，還可用于磁粉檢測無法應用到的部位。

（五）聲發射檢測

聲發射（AcousticEmission,AE）是指材料或結構受外力或內力作用產生變形或斷裂，以彈性波形式釋放出應變能的現象。而彈性波可以反映出材料的一些性質。聲發射檢測就是通過探測受力時材料內部發出的應力波判斷容器內部結構損傷程度的一種新的無損檢測方法。

壓力容器在高溫高壓下由于材料疲勞、腐蝕等產生裂紋。在裂紋形成、擴展直至開裂過程中會發射出能量大小不同的聲發射信號，根據聲發射信號的大小可判斷是否有裂紋產生、及裂紋的擴展程度。

聲發射與X射線、超聲波等常規檢測方法的主要區別在于它是一種動態無損檢測方法。聲發射信號是在外部條件作用下產生的，對缺陷的變化極為敏感，可以檢測到微米數量級的顯微裂紋產生、擴展的有關信息，檢測靈敏度很高。此外，因為絕大多數材料都具有聲發射特征，所以聲發射檢測不受材料限制，可以長期連續地監視缺陷的安全性和超限報警。

（六）磁記憶檢測

磁記憶(Metalmagneticmemory,MMM)檢測方法就是通過測量構件磁化狀態來推斷其應力集中區的一種無損檢測方法，其本質為漏磁檢測方法。

壓力容器在運行過程中受介質、壓力和溫度等因素的影響，易在應力集中較嚴重的部位產生應力腐蝕開裂、疲勞開裂和誘發裂紋，在高溫設備上還容易產生蠕變損傷。磁記憶檢測方法用于發現壓力容器存在的高應力集中部位，它采用磁記憶檢測儀對壓力容器焊縫進行快速掃查，從而發現焊縫上存在的應力峰值部位，然后對這些部位進行表面磁粉檢測、內部超聲檢測、硬度測試或金相組織分析，以發現可能存在的表面裂紋、內部裂紋或材料微觀損傷。

磁記憶檢測方法不要求對被檢測對象表面做專門的準備，不要求專門的磁化裝置，具有較高的靈敏度。金屬磁記憶方法能夠區分出彈性變形區和塑性變形區，能夠確定金屬層滑動面位置和產生疲勞裂紋的區域，能顯示出裂紋在金屬組織中的走向，確定裂紋是否繼續發展。是繼聲發射后第二次利用結構自身發射信息進行檢測的方法，除早期發現已發展的缺陷外，還能提供被檢測對象實際應力---變形狀況的信息，并找出應力集中區形成的原因。但此方法目前不能單獨作為缺陷定性的無損檢測方法，在實際應用中，必須輔助以其他的無損檢測方法。

三、展望

作為一種綜合性應用技術，無損檢測技術經歷了從無損探傷(NDI)，到無損檢測(NDT)，再到無損評價(NDE)，并且向自動無損評價(ANDE)和定量無損評價(QNDE)發展。相信在不員的將來，新生的納米材料、微機電器件等行業的無損檢測技術將會得到迅速發展。

參考文獻：

[1]魏鋒，壽比南等.壓力容器檢驗及無損檢測：化學工業出版社，2003.

[2]王自明.無損檢測綜合知識：機械工業出版社，2005.

[3]沈功田，張萬嶺等.壓力容器無損檢測技術綜述：無損檢測，2004.

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檢驗是壓力容器安全管理的重要環節。壓力容器檢驗的目的就是防止壓力容器發生失效事故，特別是預防危害最嚴重的破裂事故發生。因此，壓力容器檢驗的實質就是失效的預測和預防。現代無損檢測的定義是：在不損壞試件的前提下，以物理或化學方法為手段，借助先進的技術和設備器材，對試件的內部及表面的結構，性質，狀態進行檢查和測試的方法。

一、各種無損檢測方法的特點和選用原則

無損檢測在承壓設備上應用時，主要有以下四個特點：

(一)無損檢測應與破壞性檢測相結合。無損檢測的最大特點是在不損傷材料、工件和結構的前提下進行檢測，具有一般檢測所無可比擬的優越性。但是無損檢測技術自身還有局限性，不能代替破壞性檢測。例如液化石油氣鋼瓶除了無損檢測外還要進行爆破試驗。

(二)正確選用實施無損檢測的時間。在進行承壓設備無損檢測時，應根據檢測目的，結合設備工況、材質和制造工藝的特點，正確選用無損檢測實施時間。例如，鍛件的超聲波探傷，一般安排在鍛造完成且進行過粗加工后，鉆孔、銑槽、精磨等最終機加工前。

(三)正確選用最適當的無損檢測方法。對于承壓設備進行無損檢測時，由于各種檢測方法都具有一定的特點，不能適用于所有工件和所有缺陷，應根據實際情況，靈活地選擇最合適的無損檢測方法。例如，鋼板的分層缺陷因其延展方向與板平行，就不適合射線檢測而應選擇超聲波檢測。

(四)綜合應用各種無損檢測方法。在無損檢測中，任何一種無損檢測方法都不是萬能的。因此，在無損檢測中，應盡可能多采用幾種檢測方法，互相取長補短，取得更多的缺陷信息，從而對實際情況有更清晰的了解。例如，超聲波對裂紋缺陷探測靈敏度較高，但定性不準；而射線對缺陷的定性比較準確，兩者配合使用，就能保證檢測結果可靠準確。

各種無損檢測方法都具有一定的特點和局限性，《承壓設備無損檢測》對無損檢測方法的應用提出了一些原則性要求。

應在遵循承壓設備安全技術法規和相關產品標準及有關技術文件和圖樣規定的基礎上，根據承壓設備結構、材質、制造方法、介質、使用條件和失效模式，選擇最合適的無損檢測方法。

射線和超聲檢測適用于檢測承壓設備的內部缺陷；磁粉檢測適用于檢測鐵磁性材料制承壓設備表面和近表面缺陷；滲透檢側適用于檢測非多孔性金屬材料和非金屬材料制承壓設備表面開口缺陷；渦流檢測適用于檢測導電金屬材料制承壓設備表面和近表面缺陷。

凡鐵磁性材料制作的承壓設備和零部件，應采用磁粉檢測方法檢測表面或近表面缺陷，確因結構形狀等原因不能采用磁粉檢測時，方可采用滲透檢測。

當采用兩種或兩種以上的檢測方法對承壓設備的同一部位進行檢測時，應符合各自的合格級別；如采用同種檢測方法的不同檢測工藝進行檢測，當檢測結果不一致時，應以危險度大的評定級別為準。

重要承壓設備對接焊接接頭應盡量采用x射線源進行透照檢測。確因厚度、幾何尺寸或工作場地所限無法采用x射線源時，也可采用r源進行射線透照。此時應盡可能采用高梯度噪聲比(TI或T2)膠片：但對于抗拉強度大于540MPa的高強度材料對接焊接接頭則必須采用高梯度噪聲比的膠片。

二、壓力容器制造過程中的無損檢測

壓力容器制造過程中的無損檢測主要是控制容器焊接質量。

(一)射線檢測

射線檢測方法適用于壓力容器殼體或接管對接焊縫內部缺陷的檢測，一般x射線探傷機適于檢測的鋼厚度小于等于80mm，lr-192檢測厚度范圍為20～100mm，co—60檢測厚度為40～200mm。

(二)表面檢測

磁粉或滲透方法通常用于壓力容器制造時鋼板坡口、角焊縫和對接焊縫的表面檢測，也用于大型鍛件等機加工后的表面檢測。

(三)超聲波檢測

超聲檢測法適用于厚度大于6mm的壓力容器殼體或大口徑接管與殼體的對接焊縫內部缺陷的檢測。

三、在用壓力容器的無損檢測

在用壓力容器檢驗的重點是壓力容器在運行過程中受介質、壓力和溫度等因素影響而產生的腐蝕、沖蝕、應力腐蝕開裂、疲勞開裂及材料劣化等缺陷，因此除宏觀檢查外需采用多種無損檢測方法。

(一)表面檢測

表面檢測的部位為壓力容器的對接焊縫、角焊縫、焊疤部位和高強螺栓等。鐵磁性材料一般采用磁粉法檢測，非鐵磁性材料采用滲透法檢測。

(二)超聲檢測

超聲檢測法主要用于檢測對接焊縫內部埋藏缺陷和壓力容器焊縫內表面裂紋。超聲法也用于壓力容器鍛件和高壓螺栓可能出現裂紋的檢測。由于超聲波探傷儀體積小、重量輕，便于攜帶和操作，而且與射線相比對人無傷害，因此在在用壓力容器檢驗中得到廣泛使用。

(三)射線檢測

x射線檢測方法主要在現場用于板厚較小的壓力容器對接焊縫內部埋藏缺陷的檢測，對于人不能進入的壓力容器以及不能采用超聲檢測的多層包扎壓力容器和球形壓力容器通常采用lr-192或Se-75等同位素進行Y射線照相。另外，射線檢測也常用于在用壓力容器檢驗中對超聲檢測發現缺陷的復驗，以進一步確定這些缺陷的性質，為缺陷返修提供依據。

(四)渦流檢測

對于在用壓力容器，渦流檢測主要用于換熱器換熱管的腐蝕狀態檢測和焊縫表面裂紋檢測。

(五)磁記憶檢測

磁記憶檢測方法用于發現壓力容器存在的高應力集中部位，這些部位容易產生應力腐蝕開裂和疲勞損傷，在高溫設備上還容易產生蠕變損傷。通常采用磁記憶檢測儀器對壓力容器焊縫進行快速掃查，以發現焊縫上存在的應力峰值部位，然后對這些部位進行表面磁粉檢測、內部超聲檢測、硬度測試或金相分析，以發現可能存在的表面裂紋、內部裂紋或材料微觀損傷。

(六)紅外檢測

許多高溫壓力容器內部有一層珍珠巖等保溫材料，以使壓力容器殼體的溫度低于材料的允許使用溫度，如果內部保溫層出現裂紋或部分脫落，則會使壓力容器殼體超溫運行而導致熱損傷。采用常規紅外熟成像技術可以很容易發現壓力容器殼體的局部超溫現象。壓力容器上的高應力集中部位在經大量疲勞載荷后，如出現早期疲勞損傷，會出現熱斑跡圖象。壓力容器殼體上疲勞熱斑跡的紅外熱成像檢測可以及早發現壓力容器殼體上存在的薄弱部位，為以后的重點檢測提供依據。

參考文獻：

[1]強天鵬主編，壓力容器檢驗，2005

[2]美國ASME鍋爐壓力容器規范第v卷中國石油設備工業協會譯

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低溫壓力容器是指設計溫度低于-20℃，且工作時壁溫在-20℃以下的一種壓力容器。由于低溫壓力容器是在較低溫度下進行工作，如容器中存在因缺陷、殘余應力、應力集中等因素引起的較高局部應力時，容器就可能在沒有出現明顯塑性變形的情況下發生脆性破裂而釀成災難性事故。為此，對低溫壓力容器在設計時應注意的若干問題，如設計溫度的確定、材料的選擇、結構設計、焊接的要求以及檢驗標準等進行詳細的分析，顯得尤為重要。

1.低溫壓力容器設計時應注意的若干問題

1.1設計溫度的確定

由于設計溫度高于或者低于-20℃，壓力容器的結構設計、選材、焊接、制造等方面的要求是截然不同的，因此在設計低溫壓力容器時首先要確定其設計溫度。一般，設計溫度的確定須考慮介質溫度和環境溫度等。

在工程上，一般采用以下方法來確定低溫壓力容器的設計溫度

（1）當元件金屬兩側的流體溫度不同時，設計溫度的確定應綜合考慮流體與壁面間的給熱、 污垢熱阻以及元件金屬的熱量傳導等，然后通過計算求得元件兩側金屬表面的溫度。

（2）若容器內流體溫度接近環境溫度，或是外部環境有保冷、保溫設施時，或是有傳熱條件使殼體壁溫接近物料溫度時，此時殼體溫度可取為物料溫度。

（3）如已有生產運行的同類容器，可通過實際測定確定受壓元件的金屬溫度。

（4）若容器是放置在露天下或是無采暖的廠房內，其殼體的金屬溫度應考慮在低溫環境中受到的氣溫條件的影響。

1.2低溫下的選材

壓力容器的材料應包括鋼材、鋼管、鍛件、螺栓、螺母、法蘭密封墊片及焊條等。由于是在低溫（設計溫度

（1）鋼材的選擇。

低溫壓力容器常用的鋼材有I6MnR，I6MnDR，15MnNiDR，09MnNiDR，CF-62等，以及鎳系低溫鋼材1.5Ni，2.5Ni，3.5Ni，5Ni，9Ni鋼等。

在選擇鋼材時，應考慮幾點：1）要求鋼材具有足夠的低溫韌性且焊接性能良好；2）鋼材必須按規范要求進行無損檢測，不允許有任何的夾層、夾雜和裂紋等內部及表面缺陷；3）鋼材的使用狀態：低溫鋼材為正火（N） 狀態，鎳系低溫鋼及部分高強度低溫鋼為正火+回火（N+T） 或調質（Q+T） 狀態。4）對低溫用碳素鋼和低合金鋼各類鋼材，應按要求進行低溫夏比V型缺口沖擊試驗，且當鋼板厚度δ>20mm時，應逐張進行超聲波檢測，合格級別按標準或圖樣規定。5）為保證鋼材的塑性儲備，鋼材的屈強比（σslσb）宜小不宜大。

（2）鍛件的選材具體見表1。

（3）螺栓、螺母應采用35CrMoA、30CrMoA，使用狀態為調質，并應進行低溫沖擊試驗。

（4）法蘭密封墊片的選擇：1）若選用金屬材料的密封墊片，要求墊片的纏繞金屬帶、外殼或是孔隙、實心的金屬墊片，其材料的選擇應選用低溫低于-40℃奧氏體不銹鋼、銅、鋁等在低溫下無明顯轉變特性的金屬材料。2）若選用非金屬材料的密封墊片，要求其在低溫下具備良好的彈性，如石棉、柔性石墨、聚四氟乙烯等。

（5）焊條的選擇：應選用化學成分和力學性能與母材相近的具有較好低溫韌性的低氫堿性焊條，且應按復驗藥皮含水量或熔敷金屬擴散氫含量。

1.3結構設計

（1）結構應盡量簡單，減少約束；避免形狀突變減小局部高應力。

（2）容器元件的各個部分所形成的T形接頭、角接接頭焊縫和各類角焊縫，以及接管、凸緣端部都應修磨成圓角，使其內、外拐角圓滑過渡。

（3）結構各部分截面應避免產生過大的溫度梯度。

（4）容器的鞍座、支座、支腿應設置墊板或連接板，不能直接焊在容器殼體上。

（5）接管DN

（6）設計壓力≥2.45MPa或≥1.57MPa，介質易燃、有毒時，應采用對焊法蘭。

（7）對于易燃、有毒介質，設計壓力≥0.59MPa，或一般介質，設計壓力≥1.57MPa，均需采用方頭螺栓。

（8）對于易燃、有毒介質，若設計壓力≥1.57MPa，厚度>30mm，或設計壓力>0.59MPa的平蓋和管板，均應采用鍛件。

1.4焊接要求

在焊接時，應根據低溫鋼的特點來控制焊接工藝。一般，低溫壓力容器的焊接要求如下：

（1）不應使用不連續的焊縫或點焊連接焊縫。

（2）在焊接時應嚴格控制焊接線能量，以避免焊縫金屬及熱影響區形成粗晶組織而導致低溫韌性降低。一般，在焊接工藝所確定的范圍內，宜盡量選用較小的焊接線能量。

（3）焊縫表面不得有裂紋、氣孔和咬邊等缺陷，應盡量打磨光滑。

（4）不得在母材的非焊接部位引弧，焊接接頭應嚴格避免焊接缺陷，不得有未焊透、未熔合、裂紋、氣孔、咬邊等缺陷，同時要盡量減小對接焊縫的余高，其應不大于3mm。

（5）為避免壓力容器在低溫條件下發生脆斷的幾率，在焊后應進行消除應力熱處理，以消除接頭區域內的焊接殘余應力。對于厚度大于16mm的焊接接頭，在進行熱處理后，要求其溫度不應超過鋼材的回火溫度。

1.5檢驗標準

（1）用于制造低溫壓力容器簡體、封頭的鋼板，當其鋼板厚度超過標準時，應進行超聲波探傷，合格級別為Ⅲ級。

（2）對接焊縫凡符合下列情況之一者，應經100%的射線探傷或超聲波探傷：1）設計壓力>0.59MPa，介質為易燃、有毒；2）設計壓力>1.57MPa；3）低碳鋼及碳錳鋼板設計溫度≥-40℃，但接頭厚度>25mm；4）鐵素體鋼設計溫度355MPa，或合金元素含量>3%；6）厚度>38mm的碳素鋼，厚度>30mm的16MnR，厚度>25mm的15MnVR及奧氏體不銹鋼，厚度>16mm的12CrMo、15CrMo。

（3）若對接接頭采用局部射線探傷，要求其檢測長度不得小于各條焊縫長度的50%且不小于250mm。

（4）采用100%的磁粉探傷或滲透探傷的部位有：1）進行過100%射線探傷或超聲波探傷的容器的T型接頭、對接焊縫和角焊縫；2）σs>390MPa的高強鋼殼體上全部焊縫及熱影響區表面；3）殼體上拆除臨時附件后的焊痕及補焊的表面；4）溫度1.57MPa的法蘭用螺栓。

2.結束語

總之，低溫壓力容器是一種工作在-20℃環境下的壓力容器，這就決定了其設計方法與普通壓力容器有很大的區別。因此，在進行低溫壓力容器設計、制造及檢驗時，必須遵照《壓力容器（ GB150.1～150.4-2011）》的標準及要求，通過實際情況處理低溫壓力容器中常見的問題，以不斷提高低溫壓力容器的質量，防止壓力容器在低溫操作過程中發生脆性斷裂事故。

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一、鍋爐壓力容器檢驗的重要性

鍋爐壓力容器被廣泛應用于日常生活和工業生產中，由于其特殊的結構，密封，承壓及介質等原因，極易發生爆炸，不僅會破壞日常生活設備，造成環境的污染，還會給人們的生命財產造成嚴重的威脅。為此，開展鍋爐壓力容器檢驗工作有著非常重要的意義。在開展鍋爐壓力容器檢驗過程中，檢驗機構一定要嚴格遵循國家相關法律規定，按照有關檢查程序來開展日常檢驗工作，唯有如此，才能夠將鍋爐壓力容器檢驗工作高質量完成，以避免各類事故的發生。

二、鍋爐壓力容器壓力管道安裝質量監督檢驗內容

鍋爐壓力容器及壓力管道的安裝質量監督檢驗內容主要包括：對鍋爐壓力容器及壓力管道進行安裝所涉及的安全運行項目檢驗，對安裝單位的鍋爐壓力容器及壓力管道安裝質量保證體系運轉情況檢查兩個方面。

鍋爐的安裝質量檢驗內容包括：技術資料：主要查對安裝檢驗的各項記錄，看它們是否符合規程及技術要求；鍋爐基礎：檢查基礎及基準線；鋼結構：鍋爐鋼架是否符合標準，直接影響鍋爐整體安裝質量；鍋筒：查其位置的找正；水管系統：水冷壁、對流管束及其脹管的質量；省煤器：查其支撐架的標高和水平度；蒸汽過熱器和空氣預熱器；查其安裝尺寸偏差；焊接質量：查其焊縫缺陷；安全附件：是否齊全及符合規定；水壓試驗：是衡量組裝質量的主要標志。 壓力容器的安裝質量檢驗內容包括：制造廠資料，施工資料，設備名牌，安全附件、保護裝置，外觀質量，支座、管道膨脹情況，安裝焊縫外觀，安裝焊縫探傷抽查，水壓試驗，保溫、平臺、扶梯；壓力管道的安裝質量檢驗內容包括：技術資料，管道走向、坡度、膨脹指示器、膨脹測點、蠕脹測點、監視段及支吊架位置，管道外觀質量，管道安裝焊縫質量，支吊架安裝焊縫質量，管道膨脹狀況，水壓試驗，蠕脹測點徑向距離測量，蠕脹測點兩側管道外徑或周長測量，管道的疏水、放水系統安裝情況。

鍋爐壓力容器壓力管道安裝質量保證體系運轉情況的主要檢查內容是：質量管理人員的落實及到崗情況；無損檢測人員的資格及管理情況；焊工的資格及管理情況；其他人員的資格及管理情況；技術圖紙會審、技術交底和設計變更情況；工藝紀律、工藝管理，焊接工藝評定報告、焊接工藝和焊接工藝紀律的執行情況，以及焊后對口錯邊量及表面質量與熱處理工藝，各質量控制環節、控制點；金屬材料及焊接材料存放環境；材料的驗收、保管和發放；無損檢測管理；安裝檢驗管理；質量反饋和處理；設備及工裝完好率；設備專管情況及計量器具管理。

三、.鍋爐壓力容器管道檢驗中常見的裂紋

1.1在應力腐蝕作用下出現的裂紋

該種裂紋的出現主要在于腐蝕，較大濃度的堿水是造成鍋爐壓力容器主要腐蝕原因，這種腐蝕性很容易使金屬晶體和晶間出現一定的電位差，促使晶粒與界間的電位形成陰極和陽極，從而促發晶粒與晶間的微電流，正是這種微電流的腐蝕致使金屬內部產生從晶界面向縱深發展的裂紋。簡單來說，這種裂紋是因應力的腐蝕而形成的，通常發展都是從里向外，應力最大的部位是其一般會分布的地方。如果通過顯微鏡，我們將能夠清晰看到裂紋的態勢，它們分為主裂紋和次裂紋，主裂紋的發展會穿過晶粒，而支裂紋的發展則是順著晶體發展，放射狀分布在主裂紋的周圍。

3.2在機械疲勞狀態下出現的裂紋

在鍋爐定期檢驗中，有一種比較常見的裂紋問題，即疲勞裂紋。這種裂紋通常可分為兩種，一種是機械疲勞裂紋，一種是腐蝕疲勞裂紋。腐蝕裂紋的產生是立足疲勞裂紋的形成這一基礎的，其產生是交變應力和腐蝕性介質綜合作用的結果。因此，只有出現了疲勞裂紋后才會產生腐蝕劈裂裂紋。其實從性質上說，這兩種裂紋基本是一致的，其產生都形成于鍋爐使用過程中，鍋爐受壓元件失效的主要因素正是這兩種裂紋。另外，這兩種裂紋的產生部位其實并非隨機的，而是具有自身的規律性與特定性，疲勞裂紋產生的開始部位幾乎都為應力集中部位。疲勞裂紋的形態在形成起始階段十分微細，隨著時間的不斷增加而出現擴延，但早期具有較大的隱蔽性。

3.3因過熱、過冷而產生的裂紋

鍋爐壓力容器的加工制造是通過特定金屬板卷制、焊接而成，在鍋爐制造過程中很容易產生裂紋和微裂紋，通常制造溫度過熱、過冷都會產生紋裂。溫度過熱會形成焊接熱裂紋，溫度過冷則會產生冷裂紋。熱裂紋與焊接工藝特定的普遍性有關，是金屬結晶過程中箱變前發生的一種晶格缺陷；冷裂紋是在焊接結束后一段時間下產生的，行程時間較長，檢測時具有一定隱蔽性，難度較高，隱患較大。

四、鍋爐壓力容器管道檢驗出現裂紋問題時的建議

針對鍋爐壓力容器管道檢驗中的裂紋問題，必須做好預防裂紋產生的措施。總體來說，可以從以下三點入手，解決鍋爐壓力容器管道檢驗中的裂紋問題。

4.1對鍋爐壓力容器的操作進行控制

鍋爐壓力容器的操作進行控制，首先要從控制其制作工藝開始，在鍋爐壓力容器的制作過程中一點疏忽都可能會導致在之后的使用過程中整個鍋爐壓力容器反復產生問題。因此，在出廠之前就應該控制住鍋爐容器的制作工藝，從而促使問題盡可能地減少。在鍋爐的生產中，生產人員必須嚴格根據生產工藝流程進行操作，杜絕生產中出現過失的現象。同時應對鍋爐生產過程中的工藝圖紙認真審視，在正確的比例下鍛造產品。生產單位必須對工藝管理制度中程序文件的相關規定有明確了解，保證指導工藝流程在明確依據下正常運轉。

4.2對鍋爐壓力容器的生產原料進行控制

在產品的制造和工藝生產之前，應對鍋爐壓力容器的生產原料進行嚴格把控，在工業鍋爐的安裝檢修過程中，為避免應力壓力產生的裂紋，在鍋爐壓力容器生產中應對鍋爐的生產材料不斷進行修改和革新，以促進鍋爐壓力容器質量的進一步提高。

4.3對鍋爐壓力容器的質量進行控制

最后還應做好對鍋爐壓力容器質量的控制，只有對鍋爐的整體質量嚴格控制才能減少鍋爐壓力容器管道檢驗中裂紋問題的產生。所以，控制鍋爐壓力質量對整項工程尤為重要，必須在仔細研究參考要求的基礎上，對生產工序中的錯誤相互檢查，對鍋爐壓力容器的質量加以確保。

在現代的生活中，鍋爐作為我們日常生活中的一部分發揮著越來越重要的作用。鍋爐壓力容器管道中的裂紋問題是較為常見的問題，提早發現和預防是解決的主要辦法，只有這樣才能盡可能地減少其運行的安全隱患。

參考文獻

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近些年來,伴隨著社會經濟的快速發展,我國的壓力容器已逐漸被廣泛使用于各個經濟領域中,尤其是壓力容器在化工、石油等經濟領域中的使用最為廣泛,約占整個系統的62%。在設計壓力容器時,其質量的優劣與整套設備的先進性、可靠性以及安全性等存在密切關系,能直接影響著整個國民經濟以及人民的生命財產安全[1]。設計作為一項較強的綜合型的工作,對設計人員提出更高的要求,設計人員需要具備豐富的專業知識及技能。比如,熟練掌握壓力容器的組織結構、材料性能、零件的受力情況以及容器的制造、檢驗等方面。目前,設計是一項畫圖電腦化以及計算電算化的結合體,設計人員通常借助電算工具進行數據統計,缺乏熟練掌握壓力容器的設計指標,并未確認容器輸入數據的正確與否,僅側重于結果,忽視了其的計算過程,進而易于出現錯誤的結論以及存在一定的安全隱患,這嚴重影響著壓力容器的安全使用,需要引以為視。

1 我國壓力容器設計中常見的技術問題

1.1 毫無節制的加設標準容器的法蘭厚度

按照GB150—1998《鋼制壓力容器》規定,在選取JB4700～4707標準容器法蘭時,可免除計算其的法蘭強度。但在設計管殼式的換熱器以及由塔節共同構成的塔器過程中,對于其所選取的法蘭,均應參照標準容器法蘭,并給予校核。事實上,在設計管殼式的換熱器中,進行容器法蘭校核的目的在于:在計算固定管板的法蘭時,為表現其和法蘭墊片的壓緊力存在密切的參量,才加以校核管箱法蘭。而對塔器法蘭進行附加校核,是為了驗證塔節的法蘭強度是否經過風載荷或者地震載荷的轉換壓力后校核,兩者的核算本無密切關聯,但其的校核結果常常會出現厚度不夠的現象。因此,對于這一問題,設計人員在設計時,應加以注意。

1.2 預防應力腐蝕破裂的對策問題

應力腐蝕常出現于不同的腐蝕系統,但不論何種,均由于金屬材質在固定腐蝕環境下合并承受持久高溫的拉應力作用而形成的晶界或者穿晶裂紋,當裂紋的體積逐漸演變成一定數值時,即便應力尚未達到材質的承載極限,也會引發空前絕后的破裂。較為常見的應力腐蝕系統有:無水液氨、碳鋼、奧氏體不銹鋼、濕H2S和低合金鋼等。由應力腐蝕而產生的持久高溫拉應力,通常出現在容器操作時的熱應力、容器內壓導致的常規應力以及容器焊接時的殘余應力等,其中由于容器焊接時而產生的殘余應力占多數。腐蝕系統的不同,其形成的應力腐蝕指標、環境條件也有所差異,但只要達到各自相應的數值,便會出現相同的腐蝕形狀、危險程度、破壞特點[2]。對于這一問題,在實際設計中,通常采用預防應力腐蝕破裂的基本對策,例如,改善應力的腐蝕環境、改進容器的結構設計、降低其的設計應力、提升制造的精確度等,這些方面對各種應力腐蝕系統均能適用。由于濕H2S系統的應力腐蝕常伴有酸性的腐蝕,因此,對其的設計,應更加仔細及嚴格,切忌誤認為這種預防方法的效果和適用性有所差別。

1.3 壓力容器的壽命設計問題

由于設計人員在操作壓力容器時未能很好確定其的操作參數,進而難以精確估計整個容器的使用壽命。若壓力容器的運行時間超出其所設計的使用壽命時,缺少相關的法規政策規定檢修人員如何處理壓力容器的故障,從而造成不必要的安全事故。對此,壓力容器的壽命設計問題始終是國內設計單位及人員極其避及的問題之一。然而,在現實生活中,設計人員難免會遇到有關壓力容器的壽命設計問題,具體原因主要包括以下幾個方面:第一,材料的力學性能方面,比如高溫斷裂、蠕變等對時間的依存性較大。第二,載荷方面的因素,比如周期性的載荷。第三,受到腐蝕的因素制約,進一步影響了容器的使用壽命等。

依據GB150—1998《鋼制壓力容器》的規定要求,設計人員在設計壓力容器的使用壽命中,應根據預計的容器介質及壽命加以計算金屬材質的腐蝕速度,進而確定其的腐蝕裕量。容器的腐蝕速度主要包括兩個方面,即介質本身的腐蝕與介質流動對壓力容器材料的磨蝕。《壓力容器安全技術監察規程》中的相關規則規定:“為預防及避免容器操作時超過其預計壽命而發生相應的安全事故,通常情況下,設計單位應在容器的設計圖紙上標注其的使用壽命”。另外,在其他的法規政策中也有所規定[3]。

壓力容器的預計使用壽命并非等于其的實際壽命,其僅是設計人員為使后續的操作依次進行而做出的估算。在設計圖紙上標注預計壽命,目的是為了給容器的操作及使用者引以為戒,當容器的實際使用壽命超出預計的壽命時,能及時采取相應的解救對策,從而避免不必要的安全事故發生。

最后,壓力容器的壽命設計作為一個較為復雜的難題,包含著材料選取、結構設置以及腐蝕數據等眾多的設計要素,其預計的準確與否,主要取決于設計人員的水平及經驗。不論是為了滿足設計的要求,還是提升設計人員的水平,均應在設計圖紙上標明容器的預計壽命。

2 結語

總而言之,壓力容器的設計作為安全技術與操作過程有機結合的重要產物,有效合理的設計,將取得令人滿意的成果[4]。對于上述舉例的技術問題,是設計壓力容器的過程中,極易被忽略且發生的關鍵,設計人員應給予高度重視,并引以為戒,避免相關技術問題的發生,從而造成不必要的技術損失。

參考文獻

[1] 申長吉.壓力容器設計過程中常見的問題分析[J].自動化應用,2011(6).

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出口押匯的主要作用在于為我國出口企業提供資金融通，加速出口企業資金周轉，鼓勵我國企業出口創匯。為了充分體現出口押匯業務政策的優惠性，政策規定出口押匯不得占用銀行的信貸規模指標。然而在實踐中，有些商業銀行卻出于對信貸規模和其他因素的考慮，將一般外匯貸款當作出口押匯業務，即擴大人民幣的貸款規模。我國商業銀行法第39條第2項、第4項分別規定：貸款余額與存款余額的比例不得超過75%，對同一借款人的貸款余額與商業銀行資本余額的比例不超過25%。因此，將外匯貸款業務當作出口押匯業務，如果貸款數額超出了我國商業銀行關于資產負債比例管理的規定，不僅違反了國家法律及政策性的規定，而且還繞了貸款規模控制的紅燈，會變相地擴大人民幣貸款的規模。

將打包貸款當做出口押匯。

打包貸款是指在信用證結算方式下，出口商以信用證為抵押向銀行申請發貨前取得一定資金融通的一種融資方式。在實踐中，在出口商僅僅提供信用證單據的情況下，銀行就為其辦理出口押匯。因此銀行實際上是將打包貸款當成了出口押匯。由于打包貸款下出口商不提供貨物出運的全套單據，因此對于辦理出口押匯的銀行而言，信用證只是還款來源的保證，而不是抵押。由于沒有貨物、沒有擔保，因此銀行會面臨回收貸款的風險。在出口企業無法按時提交信用證條款中要求的各種單證或全部信用證的所有條款時，商業銀行就無法用抵押的信用證向開證行提出付款要求，商業銀行能否回收貸款只能依靠出口企業的信譽。

審查不嚴，造成國家退稅款流失。

我國出口收匯核銷管理辦法實施細則第23條規定：對于打包放款或者出口押匯，銀行在結匯或者入帳的同時不得出具出口收匯核銷專用聯，須待出口貨款收回后，才能按照本實施細則第22條的要求辦理有關手續，并出具出口收匯核銷專用聯。但是，在實踐中，銀行為出口企業辦理完出口押匯手續，違規操作，無論貨物是否出口，出口單位是否收回外匯，都給出口商結匯水單，到外匯管理局核銷。因此，違規的出口押匯，便可以為企業套取國家退稅款提供方便。商業銀行違規辦理出口押匯業務，不僅使國家退稅不實，而且也使銀行外匯資產帶來巨大的風險。

與現行法律規定要求不一致，引發法律風險。

銀行在實際辦理出口押匯時，有時會在押匯協議中約定，在押匯申請人不能如期償還押匯款項時，則獲得對相關單據及其所指向貨物的所有權。但是我國擔保法第66條規定：出質人和質權人在合同中不得約定在債務履行期限屆滿質權人未受清償時，質物的所有權轉移為質權人所有。但是由于各個國家的法律法規對同一問題規定的不同，勢必會引發一定的法律風險。具體到出口押匯協議，國內銀行在出口押匯實踐中采取與國內法不協調的做法，可能會幫助其贏得一些國外的訴訟。但是如果在涉外經濟貿易糾紛中，如果確定我國的法律為其適用的準據法，則會因為與我國法律相違背而產生一些問題。

對策分析

銀行辦理出口押匯存在的問題，既有內部因素，諸如銀行自身利益驅使，如通過變換手法繞規模發放貸款，以增加銀行的收益；也有外部的原因，如銀行間為了競爭的需要，采取一些變通或違規的做法，以此來爭取客戶等。針對這些問題，筆者認為，除強化宏觀金融意識、加強人才管理和培訓力度外，從業務角度來說，應有四大方面需要重視：

首先，要加強銀行墊款資金的管理。

由于出口押匯業務不同于其他外匯貸款業務，從押匯到實現出口貨款的收回需要一段時間，且貨款是否能按時足額收回，具有不確定性。從出口方而言，一旦出口企業貨款不能收回，造成的損失可能會殃及銀行，因而導致銀行墊款的風險。我國商業銀行法第59條規定：商業銀行應當按照有關規定，制定本行的業務規則，建立、健全本行的風險管理和內部控制制度。銀行通過健全風險管理和內控制度，加強對出口押匯墊款資金實行跟蹤管理，對押匯日期、金額、核銷期限、未核銷原因等情況進行嚴格考核，并通過出口押匯的總賬與明細賬來反映押匯業務的管理、以及效益的情況。

其次，要加強各種單據和申請人資格的審查。

國際貿易融資業務中涉及的各種單據種類多、內容廣，稍有不慎就有可能出現出口押匯詐騙的風險。加強對各種單據和申請人的資格審查不但涉及業務收入的獲得，而且還關系融資款項的回收。因此對單據審查不符條款、開證行或議付行資信和經營作風不佳、索匯路線曲折、申請人或開證行所在地區或國家政局不穩等影響到融資款項回收的情況，商業銀行要認真、嚴格對待，不符合自身經營原則的，堅決不予辦理。

再次，及時核銷銀行墊款。

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1.1設備、設施設置上的缺陷如強度、剛度不足，穩定性差，如支撐件銹蝕開裂等；設備設施之間及本身密封不良，如管道、閥門泄露蒸汽、熱水、化學介質等；無檢驗平臺，未搭設腳手架防護設施；腳手架搭設支撐不當、防護距離不足、防護用材不對等防護設施缺陷。該類型的危險因素主要造成的事故類型有墜落、燙傷、中毒、窒息等。

1.2 電、電磁輻射等危險如帶電設備漏電、靜電，電火花、雷電、用非安全電壓，如照明檢驗設備等；α、γ射線現場輻射、放射源丟失擴散輻射等。這些危險因素造成的主要事故類型有觸電、爆炸、人體損傷等。

1.3 高低溫物質、粉塵、易燃易爆物質、有毒物質及腐蝕性物質等危害如高溫蒸汽、熱水運行設備及輸送管道、高溫爐膛、高溫爐渣等；煤粉、煤灰、煤渣、煙灰、煙塵、煙垢等；鍋爐尾部煙道或爐膛燃油燃氣等。這些危險因素造成的主要事故類型有灼傷、燙傷、凍傷、人員視力、呼吸道、皮膚傷害、爆炸、爆燃等。

1.4 環境因素危險如內部空間狹小，作業環境不良；通風不良，通風方式不對。這些危險因素造成的主要事故類型有身體損傷，缺氧窒息等。

1.5 人為因素危害如檢驗人員體力、聽力、視力不足；高血壓、心臟病、暈高病等健康疾病；冒險心理、情緒異常等心理異常；指揮錯誤，違法指揮；探傷操作、水壓試驗等誤操作。這些危險因素造成的主要事故類型有人體傷害、墜落、爆炸等。

2如何更好的進行壓力容器質量監督控制

為了從根源上確保壓力容器的質量，保護國家和人民的生命及財產安全，我們主要可以從以下幾個方面進行質量控制：

2.1 控制材料質量對原材料（包括焊接材料）的控制是質量控制的一個重要環節。制造單位應明確材料和采購控制的范圍。控制材料環節一般應包括：選用、代用、采購、驗收、復驗、入庫、存放、保管、發放、標記移植等。

2.2 控制工藝質量壓力容器的制造是一系列生產工序，按照一定的生產工藝流程加工完成的。投產前，要根據設計圖紙的要求，制定出各生成工序和部件的加工工藝，并根據生產及材料代用等情況進行相應的工藝變更。生產過程中，車間和生產工人要嚴格按照工藝規程和守則工作，克服隨意性。制造單位應明確工藝質量控制的范圍，制訂和執行工藝質量的管理制度或程序文件，以保證工藝流程合理。工藝文件正確、完整，工藝實施過程受控，產品標識唯一。控制環節一般應包括：圖樣的工藝審查，工藝流程，通用工藝、專用工藝的編制、審批、使用、工裝、模具的設計、使用和維護，產品標識，標一記移值可追溯性，工藝實施過程控制的一記錄，表面處理和防護等。

2.3 控制焊接質量焊接是壓力容器制造中的一種主要加工方法。如平板拼接、筒節與筒節、筒節與封頭等等，大多用焊接的方法完成，對于壓力容器的制造是十分重要的。產品的質量很大程度上取決于焊接質量的優劣。制造單位應制訂和執行焊接質量的管理制度或程序文件，以保證所有受壓元件（包括受壓元件與非受壓元件連接）的焊接接頭的質量都能滿足法規、規章、標準和圖樣的要求。控制環節一般應包括：焊接材料的控制和管理，焊接工藝評定及其工藝文件的編制、審批、使用、焊工資格和管理，焊工標記，產品焊接試板，焊接設備，焊接接頭組對或組裝質量，施焊過程控制和記錄，焊縫返修質量控制和記錄等。

3、無損檢測方法

現代無損檢測的定義是：在不損壞試件的前提下，以物理或化學方法為手段，借助先進的技術和設備器材，對試件的內部及表面的結構，性質，狀態進行檢查和測試的方法。

（一）射線檢測

1、射線檢測技術一般用于檢測焊縫和鑄件中存在的氣孔、密集氣孔、夾渣和未融合、未焊透等缺陷。另外，對于人體不能進入的壓力容器以及不能采用超聲檢測的多層包扎壓力容器和球形壓力容器多采用Ir或Se等同位素進行γ射線照相。但射線檢測不適用于鍛件、管材、棒材的檢測。

2、射線檢測方法可獲得缺陷的直觀圖像，對長度、寬度尺寸的定量也比較準確，檢測結果有直觀紀錄，可以長期保存。但該方法對體積型缺陷（氣孔、夾渣）檢出率高，對體積型缺陷（如裂紋未熔合類），如果照相角度不適當，容易漏檢。另外該方法不適宜較厚的工件，且檢測成本高、速度慢，同時對人體有害，需做特殊防護。

（二）超聲波檢測

1、超聲檢測（Ultrasonic Testing，UT）是利用超聲波在介質中傳播時產生衰減，遇到界面產生反射的性質來檢測缺陷的無損檢測方法。

2、超聲檢測既可用于檢測焊縫內部埋藏缺陷和焊縫內表面裂紋，還用于壓力容器鍛件和高壓螺栓可能出現裂紋的檢測。

3、該方法具有靈敏度高、指向性好、穿透力強、檢測速度快成本低等優點，且超聲波探傷儀體積小、重量輕，便于攜帶和操作，對人體沒有危害。但該方法無法檢測表面和近表面的延伸方向平行于表面的缺陷，此外，該方法對缺陷的定性、定量表征不準確。

（三）磁粉檢測

1、磁粉檢測（Magnetic Testing，MT）是基于缺陷處漏磁場與磁粉相互作用而顯示鐵磁性材料表面和近表面缺陷的無損檢測方法。

2、在以鐵磁性材料為主的壓力容器原材料驗收、制造安裝過程質量控制與產品質量驗收以及使用中的定期檢驗與缺陷維修監測等及格階段，磁粉檢測技術用于檢測鐵磁性材料表面及近表面裂紋、折疊、夾層、夾渣等方面均得到廣泛的應用。

3、磁粉檢測的優點在于檢測成本低、速度快，檢測靈敏度高。缺點在于只適用于鐵磁性材料，工件的形狀和尺寸有時對探傷有影響。

（四）滲透檢測

1、滲透檢測（PenetrantTest，PT）是基于毛細管現象揭示非多孔性固體材料表面開口缺陷，其方法是將液體滲透液滲入工件表面開口缺陷中，用去除劑清除多余滲透液后，用顯像劑表示出缺陷。

2、滲透檢測可有效用于除疏松多孔性材料外的任何種類的材料，如鋼鐵材料、有色金屬材料、陶瓷材料和塑料等材料的表面開口缺陷。隨著滲透檢測方法在壓力容器檢測中的廣泛應用，必須合理選擇滲透劑及檢測工藝、標準試塊及受檢壓力容器實際缺陷試塊，使用可行的滲透檢測方法標準等來提高滲透檢測的可靠性。

（五）聲發射檢測

1、聲發射（Acoustic Emission,AE）是指材料或結構受外力或內力作用產生變形或斷裂，以彈性波形式釋放出應變能的現象。而彈性波可以反映出材料的一些性質。聲發射檢測就是通過探測受力時材料內部發出的應力波判斷容器內部結構損傷程度的一種新的無損檢測方法。

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隨著現代工業的發展，壓力容器已廣泛應用于化工、電力、紡織、醫藥、機械等行業[1]。在傳統的設計中，為了提高設備的安全性，通常將壓力容器的壁厚等參數設置的較為保守，使得設計出來的容器笨重，且還浪費材料。隨著計算機技術水平的飛速發展，我們在設計過程中可以利用有限元軟件對容器進行仿真[2][3]，通過仿真優化設計參數，從而使得設計的容器能夠滿足安全性能要求，同時也可以節省制造成本[4]。

1.有限元軟件ABAQUS的介紹

ABAQUS是一套功能強大的基于有限元方法的工程模擬軟件，一般被用來解決相對簡單的線性分析到復雜的非線性模擬等問題。ABAQUS不僅能夠解決結構分析問題，而且還能夠模擬和研究熱傳導、金屬切削、聲學、質量擴散等問題。ABAQUS主要有兩個分析模塊：ABAQUS/Standard和ABAQUS/Explicit。一個完整的分析過程通常包括三個步驟：前處理、模擬計算和后處理。

前處理部分主要包括幾何建模、網格劃分、接觸定義、分析步定義、載荷和邊界條件設置等。前處理完成之后，對任務進行創建和提交，若發生錯誤，需要根據提示對建模中的問題進行修改。等待計算完成之后，查看并分析結果。

2.實例分析

使用有限元軟件對內徑1300mm，壁厚14mm，筒體長度1330mm，使用材料為Q235-B的搪玻璃反應罐進行有限元分析。內筒設計壓力為0.4MPa，彈性模量為 200GPa，泊松比為0.3。

2.1 建立仿真模型

首先，我們根據容器的幾何參數進行幾何建模，并對材料的性質就行定義。根據實際應用的情況對模型進行約束和壓力的施加。在此，我們對容器的四分之一進行建模和分析。模型如圖1所示：

圖1 仿真模型

2.2 仿真結果

（a） （b）

圖2 仿真應力圖

（c） （d）

圖3 仿真應變圖

通過仿真應力圖2，可以發現，筒體和封頭連接處的應力最大，此外，封頭的頂端也受到較大的應力。通過仿真應變圖3，我們發現，封頭頂端所示的應變較大，連接處較筒體所受的應變也較大。

2.3 仿真與實驗結果對比

仿真完成后，根據容器的參數我們進行壓力實驗，實驗壓力值如公式1所示： Pt=1.25Pc=0.88MPa…………………………………………….（1）

試驗壓力下圓筒的應力如公式2所示：

MPa……………… …………………….（2）

通過仿真和實驗比較發現，仿真得到的最大應力約為50MPa，實驗得到的應力為53MPa，數值相差6%。

3.結論

本文通過有限元仿真簡單壓力容器，可以得出：

3.1仿真得到的應力和實驗得到的實際應力基本相符，說明有限元仿真軟件可以在壓力容器的制造設計及其檢驗過程中得到運用。

3.2筒體在受壓的情況下，筒體和封頭連接處受到的應力和應變較大。這就意味著通常情況下，這兩個部位是壓力容器較易失效的部位，也提醒我們檢驗及設計人員，要對這兩個部位重視。

參考文獻：

[1]梁基照.壓力容器優化設計[M].北京：機械工業出版社，2010.

[2]劉伯玉，丁傳安.薄壁壓力容器的有限元建模研究[J].現代制造技術與裝備，2009.

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一.前言

化工事業的發展對我國的經濟的發展起著舉足輕重的作用，化工壓力容器更是現階段化工企業生存發展的重要的設備保證。然而，由于我國當前的壓力容器某些方面的技術尚不成熟以及設計人員等的主觀方面的問題，使得我國的壓力容器的安全性能不高，為了經濟建設的發展和人民生命財產安全，就必須加大化工壓力容器的安全、可靠性能的研究，不斷的推進化工壓力容器的設計方式的改進，促進我國化工事業的發展。筆者結合多年的理論研究和實際工作經驗，對化工壓力容器的可靠性的設計提出自己見解。

二.化工壓力容器的概述及可靠性設計原理簡述

1.化工壓力容器的概述

化工壓力容器是指化學工業生產和試驗裝置中的承受壓力的容器。按其外徑與內徑的比值K的大小而分為薄壁容器（K≤1.2）和厚壁容器（K＞1.2）。薄壁容器的受力可按二向（維）應力狀態分析，厚壁容器因受力復雜，至少需按三向應力狀態分析。按其承受壓力的高低可分為低壓容器（0.1≤p＜1.6MPa），中壓容器（1.6≤p＜10MPa）、高壓容器（10≤p＜100MPa）和超高壓容器（≥100MPa）。按其工藝過程則可分為反應容器、換熱容器、分離容器、貯運容器等。按其受壓特點則可分為內壓容器和外壓容器。高壓容器按其結構制造特點又可分為熱套式、多層包扎式和繞帶式壓力容器。

2.可靠性設計原理簡述

假定壓力容器的應力s、強度r都為隨機變量，服從正態分布，將應力與強度的分布密度分別記為f(s)與g(r)，均值分別為μs、μr，標準差分別為σs、σr。由應力一強度干涉模型(圖1)。設計對象強度>應力的概率為：p(r―s>0)，即為可靠度，用R表示，，β是失效概率的函數，可從正態概率積分表中查得，β越大，結構越可靠。強度和應力之差y=r-s為可靠性隨機變量，亦服從正態分布，由正態分布函數特征性知其均值、標準差、β值分別為

可靠性設計就是根據應力和強度的統計特征，使設計出的平均強度滿足可靠性要求，即

三.化工壓力容器的設計要求

1.保證完成工藝生產：化工壓力容器必須能承擔工藝過程所要求的壓力、溫度、介質及具備工藝生產所要求的規格（直徑、長度、容積）和結構（開孔接管、密封等）。

2.生產時安全可靠：化工生產的物料往往具有強烈的腐蝕性、毒性、易燃易爆，工作時內部儲存著一定的能量，一旦發生破壞，容器內部儲存的能量將在極短的時間釋放出來，具有極大的摧毀力,因而必須安全可靠。

3.預定的使用壽命：影響化工壓力容器使用壽命的主要因素是化工介質的腐蝕，它會使容器殼體壁厚減薄、甚至爛穿，因此在設計容器時必須考慮附加腐蝕裕量來保證滿足使用年限的要求。

4.制造、檢驗、安裝、操作和維修方便：提出這一要求的目的，一方面是基于安全性的考慮，因為結構簡單、易于制造和檢驗的設備，其質量就容易得到保證，即使存在某些超標缺陷也能夠準確地發現，便于及時予以消除；另一方面，這樣做的目的也是為了滿足某些特殊的使用要求，如對于頂蓋需要經常裝拆的試驗容器，要盡量采用快拆的密封結構，避免使用螺栓連接；又如對于有清洗、維修內件要求的容器，需設置必要的人孔或手孔。

四.壓力容器的點蝕及控制

1.壓力容器的點蝕基本特征：金屬在介質中表面上個別點或微小區域內，出現蝕孔或麻點且隨時間推移不斷向縱深發展形成小孔狀腐蝕坑。

2.發生條件：容器內具有易鈍化的金屬，存在侵蝕性陰離子（例如Cl-）與氧化劑。

3.設計中對壓力容器點蝕的控制：針對點蝕腐蝕，一般來講加緩蝕劑為重要控制手段。緩蝕劑可以是無機緩蝕劑也可是有機緩蝕劑，可依據實際設計需要選取合適的緩蝕劑。選取含Cr、Mo、N元素的材料可有效提高抗點蝕能力。

五.壓力容器的晶間腐蝕和控制

主要由于晶粒表面和內部間化學成分的差異以及晶界雜質或內應力的存在而產生。

1.晶間腐蝕的特性：晶粒和晶界區的組織不同決定了其電化學性質不同，適當的環境下晶粒和晶界的差異才能顯露出來。

2.控制措施：一是采取用超低碳鋼，降低N、C、P等含量；二是添加少量穩定化元素Ti或Nb。

六.壓力容器的應力腐蝕（SCC）及其控制

1.SCC的基本特征研：研究SCC的特征可以從宏觀和微觀兩個方向分別入手。

一是宏觀特征：SCC基本無可塑性變形；腐蝕部位具有局限性，并呈樹枝狀裂紋；主裂紋與導致裂紋的拉應力方向呈垂直狀態；應力大小可影響裂紋和斷口形態。二是微觀特征：形式多樣，可有穿晶、沿晶或混合型；其一般是由表面向內部逐步發展；腐蝕斷面可有多種花紋。

2.SCC產生條件：一是SCC的產生必須具備一定拉應力。此拉應力主要來源于容器組裝時期殘留的拉應力，容器工作時所承受的熱應力和工作應力，以及腐蝕發生后腐蝕產物膨脹所產生的應力。二是SCC的產生必須要有特定的介質。一些介質可以引起金屬產生應力腐蝕斷裂。介質條件可以隨局部未知的濃縮變化而變化。三是不同材質的金屬，對腐蝕的敏感性不同。一般情況下，純金屬材料比合金材料發生SCC的概率更小，不同組織具有不同敏感性，鐵素體不銹鋼比奧氏體不銹鋼不易“氯脆”。

3.設計中對SCC的控制：一是堿脆及其控制。鍋爐鋼易發生堿脆，在設計中可選用適當的碳鋼，如宜用含C約0.20%的鎮靜鋼，資料顯示加入Al、Ti（0.2～0.7%）、Cr、稀土（

七.預防壓力容器破裂問題的技術探討

化學壓力容器的破裂形式主要有五種，即：1.韌性破裂2.脆性破壞3.疲勞破壞4.腐蝕破裂5.蠕變破壞。現根據五種化學壓力容器的破裂形式，有針對性的提出解決措施。

1.韌性破裂預防措施

韌性破壞的產生主要是由于材料所受應力過大，超過了容器的極限強度，因此在設計生產容器時，要確保所用材料具有足夠厚度和強度，以滿足實際工作需要、同時嚴格按照容器的工作參數進行操作，避免容器超工作參數運行情況的發生，同時應注重日常養護維修工作，保證容器各監測儀器的靈敏可靠度，使其真正發揮險前預警作用，同時若發現容器有明顯塑性變形的情況下，應立即停止使用。

2.脆性破裂的預防措施

容器發生脆性破壞主要是由于材料的韌性太低造成的。因此在設計時應選用韌性良好的材料、同時制造焊接時應嚴格執行NB-T47015-2011《壓力容器焊接規程》，盡量消除容器內部缺陷的產生。在實際使用中要加強監測，發現問題及時消除。

3.疲勞破裂的預防措施

疲勞破裂的產生是由于長期受到重復應力的作用，使得應力集中，在薄弱面產生裂縫引起的。因此在實際使用中應避免不必要的加壓和卸載操作、同時在設計制造時要保證質量，使其能夠發揮應有的功能。

4.腐蝕破裂預防措施

造成腐蝕破裂的原因是由于腐蝕介質與容器器壁接觸發生反應，因此在實際使用中可以采取措施，避免介質與承壓部件的接觸，同時加強日常防護，將隱患消除與萌芽之中。

5.蠕變破裂的預防措施

蠕變破裂通常是在高溫與應力共同作用的結果。在設計時要選擇合適的材料，設計合理受力結構，滿足高溫與應力作用的要求、同時在使用中應盡量避免容器局部產生高溫、同時經常養護維修，防止蠕變破裂事故的發生。

八.結束語

加強化工壓力容器可靠性的設計具有重要的意義，它關系到我國經濟的發展、化工科學的進步、化工企業的生存發展以及人民生命財產的安全。當前我國的化工壓力容器的安全可靠性能還比較低，當然這是各種因素綜合作用的結果，作為一名化工設計人員，我們有責任也有義務通過自己的努力，采取各種措施來加強化工容器的安全。

參考文獻：

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篇10

1 材料代用的具體規定

在設備的設計和制造過程中，常常會出現材料采購困難或者出于經濟上的考慮，材料代用的現象經常出現在壓力容器的設計過程中。《固定式壓力容器安全技術監督規程（TSG R0004-2009）》以及《鋼制壓力容器（GB150-1998）》對材料代用做了相關規定。一般來講，主要要求如下：壓力容器的承壓部件在代用材料的選擇上，應和被代用材料有著相同或者相似的外形質量、化學成分、尺寸公差、性能指標、檢驗項目和檢驗率等。材料代用最基本的原則是：要絕對保證，在技術要求上，代用材料不得低于被代用材料，個別在檢測率或性能項目上要求不嚴格的代用材料，可以采取檢驗、測試的方式來選擇合適的代用材料。材料代用的手續要求為：（1）容器承壓部件的代用要嚴格進行，須經由代用單位技術部門的批準并上報代用材料的復檢報告或質量證明，由主管負責人核準批復；（2）必須在獲得原設計單位的允許并拿到證明文件后，才可以在壓力容器制造時進行材料代用；（3）壓力容器的設計圖、施工圖以及出廠時的質量證明書中要細致標注代用材料的規格部位、材質和規格。

2 以優代劣

壓力容器所用的全部金屬材料要具有優良的性能，包括材料的力學性能、耐腐蝕性、耐高溫性和制作工藝等。每一種材料的性能都是固定不變的，從性能比較的角度出發，常常會出現材料間的“優”和“劣”的問題。但每種壓力容器對對材料性能的要求在不同情況下也是不一樣的，所以，材料代用中的“優”與“劣”判斷從實際出發，具體問題具體分析。下面，筆者基于自身工作經驗，主要探討了幾種典型的“以優代劣”問題。

2.1 壓力容器制作中，在強度、力學特征等機械性能方面，其常用到的低合金鋼盡管明顯優于碳素鋼，但其冷加工性能與可焊性都比不過碳素鋼。一般來說，強度級別高的，其冷加工性能與可焊性就較差，二者負相關。所以在進行這方面的代用時，應相應調整焊接工藝，在熱處理時也可能會有相應變化，應給予充分重視。

2.2 材料代用時進行細致、周全的考慮，否則壓力容器實際使用中可能會出現各種安全隱患。比如處于濕硫化氫環境下及存在應力腐蝕開裂風險的設備中，容器對應力腐蝕開裂地敏感性隨容器使用的鋼材的強度級別的提高而增大，二者正相關。此時若將20R和Q235和20R系列的鋼材用16MnR等低合金鋼待用就極易產生問題，因此，此類“以優代劣”行徑在原則是行不通的，應當被禁止。鎮靜鋼在許多性能方面上，鎮靜鋼都比沸騰鋼要更占優勢，但在搪玻璃容器制造時，鎮靜鋼的搪瓷效果反而不如沸騰鋼好。

2.3 一般來說，不銹鋼的耐腐蝕性較出色，但在含有氯離子的環境下，其耐腐蝕性卻不如低合金鋼和碳素鋼。

2.4 和普通不銹鋼相比，超低碳不銹鋼雖然具有價格優勢和良好的耐腐蝕性，但前者的高溫熱強性卻更為出色。一般情況下，為了提高耐腐蝕性，需降低含量，而為了提高高溫性，則要提高炭的含量。故而，此種情況下的 “以優代劣”，要尤其精確設計設備溫度，如有必要，應當重新計算。

2.5 原則上，膨脹節、爆破片、撓性管板及這類零件不能進行以優代劣，特殊情況下必須代用時應以代用的材料為重新進行精密計算，根據結果，適當調整零件厚度，以防止這類零件及其相鄰部位出現故障或者失效。

2.6 對熱換器管板而言，鍛件的總體性能比板材要好，所以通常情況下采用鍛件，但當管板厚度小于6cm時也可以用板材代替鍛件，但此時要注意，即使鍛件和板材的厚度、材質及設計溫度都相同，但兩者的許應用力卻不相同，前者的許應用力稍低于后者。故如需鍛件代用板材，應重新核準管板厚度。

對鋼材來說，其化學成份上的微小差異都可能對其性能造成重大影響，所以要對待任何類型壓力容器鋼材的“以優代劣”問題都要予以充分重視，以免導致產品和原設計不符。

3 以厚代薄

“以厚代薄”常常使從平面應力狀殼體的受力態轉變為平面應變狀態，這對容器受力狀態來說，是有百害而無一利的，通常情況下，厚壁容器比薄壁容器更容易產生三向拉應力，進而產生平面應變脆性斷裂。

3.1 對原設計中封頭和筒體間等厚焊接的容器，若對容器殼體的個別部件進以厚代薄，很容易增加殼體的幾何不連續情況，從而使封頭和筒體間的連接部位受到的局部應力增加，此時，對于有應力腐蝕傾向的容器來說，會造成很大的損害。可能會導致疲勞裂紋，嚴重的可能造成疲勞斷裂。

3.2 在厚板替代薄板時，常常導致連接結構發生相應改變，例如，筒體與加厚的封頭連接時，通常需要對封頭進行削邊處理。對以管道為主要筒體構成的設備，若增加筒壁厚度，在封頭與筒體的連接部位也須對筒體側實施內削邊處理。在厚度增加較大時，往往也關系到焊接工藝的變化。

3.3 容器殼體整體層面上的“以厚代薄”，雖然并不會造成筒體連接處和封頭的局部應力增加，但不了避免地，仍會導致一下不良影響。1）厚度增加后，原來的殼體設計中的探傷方式和焊接工藝也要進行相應的改變，增加難度；2）殼體厚度的增加必然使容器的重量加大，當容器重量增加過大時，必然會對容器的基礎和支座產生不利影響；3）對殼體同時具有傳熱作用的容器，殼體厚度的增加肯定會影響其傳熱效果。

3.4 鋼板的許應用力和其厚度緊密相連，《鋼制壓力容器（GB150-1998）》指出，鋼材的許應用力隨著其板厚的增大而減小，二者負相關。例如20℃-150℃環境下，16MnR板厚由16mm變為18mm時，其許應用力則從170MPa降為167MPa，150℃時，20R的板厚由16mm變為18mm時，其許應用力則從135MPa降為125MPa。由此可知，以厚代薄很可能導致強度不夠，故而，對處于臨界狀態的以厚代薄，必須對驗算其強度。

3.5 因為原件厚度與其剛性是成正比的，厚度越大，剛性越強，所以原則上不允許對撓性薄管板、波紋管和膨脹節等元件實行以厚代薄，以防止減弱補償變形的效果。

3.6 由于換熱器的特殊性，對熱換器的主要元件進行以厚代薄很容易破壞原來的平衡力系，原則上不可以厚代薄，特殊情況下，必須代用時，需要重新設計計算。

綜上所述，以厚代薄的利弊問題是很復雜的，在進行代用時，要由相關設計單位對代用的可行性和影響進行綜合考慮后，方可決定其是否可行。對可采取以厚代薄類型的容器，應對其焊接工藝、支座和等進行相應的調整，以盡可能的消除不利影響。

4 其他注意事項

進行材料代用時，應根據實際用材情況對焊接工藝進行適當的調整，一般調整原則為：用高級材料替代低級材料時，實驗和驗收仍可采用低級材料的標準，不用提高標準；不同材料的耐高溫性、韌度等性能不同時，進行最低水壓實驗時，其相應的溫度也可能發生改變，此時，要嚴格按GB150的相關規定執行；當板厚增加超過GB150所規定的冷卷厚度時，一定要對筒體進行消除應力的熱處理；鋼板的厚度達到一定水平時，還需要進行超聲探傷，必要時，提高水試驗的壓力。

結語

以鋼為材料主體進行設計和制作的壓力容器，在材料的機械性能要求上，在考兩次材料強度的同時，也應考慮其韌性，在韌性滿足的條件下，則應盡可能提高其強度。從這個角度上來說，在壓力容器材料選擇上要正確界定“優”和“劣”，不要單純的從材料的厚度和強度來考慮，而要進行綜合辨析和考慮。所以，也可以說，壓力容器制造中的材料待用并不單單是技術問題，更包含容器的安全性、投資方的經濟效益、制造商的成本等經濟和管理問題在內的復雜問題。所以，不論是哪種材料代用，其本質上均是變更壓力容器的設計方案，應給予相當的重視。

參考文獻

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[3]陳冬勤.淺析壓力容器制造的材料代用問題[J].科技風，2009，(04):42-43.

篇11

圖1 n支座連續外伸梁受力圖

1 公式推導

多支座臥式蒸壓釜可簡化為受均布載荷的外伸梁，假設共有2n-1個支座，見圖1。圖中L為圓筒兩封頭切線之間長度;h為封頭內壁曲面深度;A為邊支座中心線到近端封頭切線的距離;q為單位長度上的載荷。

1.1 支座截面彎矩的計算

為求出臥式容器的各項應力，首先求得各截面的剪力和彎矩，多支座臥式容器屬靜不定結構，需用三彎矩方程求解其剪力和彎矩。對于n支座，三彎矩方程一般性公式為[2]：

(1)

在對多支座臥式容器進行結構設計時，為使其受力狀況較好，通常將支座設計成等距布置。即有l1= l2= l3 =? = l2n-2=l，其值為：

(2)

故公式(1)簡化為

(3)

在支座n左右，由于對稱 ，故

(4)

首先需要計算封頭及其內裝物料重量和作用于封頭上的靜載荷對封頭切線與軸線交點的等效力矩：

(5)

根據文[4]有

(6)

由公式(4) 、(5) 、(6)組成連立方程如下：

(7)

令 ， ，則上述方程組可以寫成：

(8)

其中：

由此方程組可解得各支座截面彎矩Mi(i=1，2，…，n)，并由對稱性得

(i=1，2，…，n-1)

(9)

1.2

支座反力的計算

圖2 連續外伸梁分解圖

當求得各支座截面彎矩之后，把該連續梁分解為2n-2個靜定梁，如圖2所示。左右端為均布載荷外伸梁、中間為均布載荷簡支梁，從而求得支座反力。封頭及其內裝物料重量為：

并由對稱性得

(i=1，2，…，n-1)

1.3

梁內剪力的計算

根據剪支梁的剪力計算公式可求出梁內的剪力，如下：

（13)

求出A段以及1~n-1段的剪力，其它各段由對稱性可得。

1.4

彎矩的計算

首先根據剪支梁彎矩的計算公式即可求出梁內彎矩，然后采用數學方法求出彎矩的最大值。

1.4.1梁內彎矩的計算

(14)

求出A段以及1~n-1段的彎矩，其它各段由對稱性可得。

1.4.2最大彎矩的計算

對方程組 (14) 求一階導數，以求最大彎矩所在點，如方程組（15）。把求得的x值代入原方程組 (14) ，即可求得各段的最大彎矩。

在求得多支座臥式容器各支座處支反力和彎矩后 ，可作出其剪力圖和彎矩圖，本文不詳細敘述。

(15)

1.5釜體應力計算和校核

多支座臥式容器的應力計算可以按照齊克方法，依次求解σ1、σ2、σ3……σ8及τ，并按文獻[1]進行應力校合。

1.5.1 筒體軸向應力計算

(1) 兩支座中間處的橫截面上:

按各跨中點處的最大彎矩Mmax作用點處，計算橫截面的最高點和最低點的軸向應力：

最高點：

(16)

最低點：

(17)

式中，p為設計壓力，Mpa；Rm為釜體平均半徑，mm； =max{ |i=1，2，……，n}。

(2) 支座處橫截面上

筒體被加強的最高點或筒體不被加強的靠近中間水平平面處：

最高點：

(18)

最低點：

(19)

式中K1、K2為計算應力系數，根據 A／Rm>1／2和支座包角θ按文獻[2]式8—5、式8—6計算，

。

(3) 筒體軸向應力的驗算

(20)

式中K3為計算應力系數，根據 A／Rm>1／2和支座包角θ按文獻[2]式8—21進行計算，

=max{ |i=1，2，……，n}。

如τ

1.5.3 圓筒周向應力計算

按支座處無加強圈，先按鞍座墊板不起加強作用進行計算。

(1) 支座處橫截面最低點：

(21)

式中K5為計算應力系數，根據 A／Rm>1／2和支座包角θ按文獻[2]式8-20計算，

=max{ |i=1，2，……，n}。

(2) 鞍座邊角處

(22)

式中K6為計算應力系數，根據 A／Rm>1／2和支座包角θ按文獻[2]式8-36計算，

， =max{ |i=1，2，……，n}。

(3) 周向應力驗算

σ7

2、matlab程序的編制

根據上述推導公式，基于matlab語言編寫計算程序。本文利用matlab強大的矩陣計算功能進行方程組的求解，大大的簡化的計算的復雜性，且利用matlab的繪圖功能可以很方便的繪制出剪力圖與彎矩圖。程序的PAD圖如圖3：

SHAPE \* MERGEFORMAT

圖 3 matlab程序PAD圖

3 五鞍座蒸壓釜計算實例

一臺五鞍座蒸壓釜（結構示意圖見圖4）。已知：支座個數2n-1=5，設計壓力P=1.40Mpa，邊支座中心線到近端封頭切線的距離A=740mm，封頭內壁曲面深度h=500mm，鞍座包角θ=150°，圓筒平均半徑Rm=1006mm，圓筒長度(兩封頭切線之間)L=26680mm，設計溫度下容器材料的許用應力[σ]t=170Mpa，筒體有效厚度δ0=11mm，容器殼體及充滿介質時的總重量（包括殼體、內件、物料及保溫層）W=1.05×106N。

圖 4 五鞍座蒸壓釜結構示意圖

將已知參數輸入matlab程序，得計算結果如下：

支座彎矩

支座反力

跨間最大彎矩 應力校核

（N，mm）

(N)

（N，mm）

（MPa）

M1=-1.32×107

R1=144631

M12max=1.161×108 σ1=60.7

M2=-1.663×107

R2=284397

M23max=5.847×107

σ2=67.3

M3=-1.153×107

R3=235810

M34max=5.847×108

σ3=66.3

M4=-1.663×107

R4=284397

M45max=1.161×108 σ4=93.5

M5=-1.32×107

R5=144631

Mimax=1.161×108

σ5=-10.6

Mmax=-1.32×107 Rmax=284397

σ6=-151.2

σ1、σ2、σ3、σ4、σ5 、σ6

τ=10.86

各項盈利校核均合格

并且程序可以自動生成剪力圖和彎矩圖，如圖5、圖6所示。

4 結語

本文所給出的受力分析和強度計算方法，雖然是針對具體的蒸壓斧設計而得，但是具有非常普遍的意義，廣泛適用于其他多支座臥式容器。同時，在本文中，matlab強大的計算功能與繪圖功能得到充分體現，值得在設計與計算中廣泛推廣。

參考文獻

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[2] 全國壓力容器標準化委員會，GB150—89，鋼制壓力容器(三)．北京：學院出版杜，1989

篇12

伴隨我國社會經濟的穩步發展，科學技術以及工業化水平的不斷提高，在現代工業化的生產中，不斷涌現出先進的工業設備。而鍋爐壓力容器作為重要組成部分，也是常見的工業設備之一。在長期運轉的過程中，質量會直接受到影響。鍋爐壓力容器工作狀態不僅僅影響到工業化水平，還與工業生產活動的質量有著直接的關系，為了確保鍋爐壓力容器工作順利進行，就需要定期對鍋爐壓力容器進行檢驗。檢驗時，應分析檢驗中所出現的問題，從實際運行情況著手，采取有效的預防事故對策。

1 鍋爐壓力容器概況

鍋爐壓力容器是一種特種設備，其在特定的壓力和特定的溫度條件下工作時，擁有非常高的爆炸危險性，原因取決于其特殊的操作條件和結構形式。爆炸事故是災難性的，后果極其嚴重。鍋爐壓力容器事故不僅僅對企業生產秩序造成影響，嚴重的會影響到正常社會生活、危及人民群眾的生命和財產安全。這就需要在進行鍋爐壓力容器檢驗時，提高檢驗工作的質量，有效預防事故的發生。

2 鍋爐壓力容器檢驗中的問題

以鍋爐壓力容器的使用范圍和相關設備種類為前提，進行鍋爐壓力容器檢驗，容器內部各項部件應通過化學、物理等方法進行整體、全面的檢驗。鍋爐壓力容器檢驗中出現危險事故因設備檢驗方法、用途、結構的不同而引發。在檢驗鍋爐壓力容器時，最常見的事故有：1）人為因素，人為因素會導致一定程度的事故，還有對操作人員身體造成的傷害等。例如：檢驗人員因誤操作造成的危險、指揮性錯誤、強烈冒險意識情緒化等心理異常情況、患有心臟病、患有暈高病及高血壓、體力不支、視力不好、聽力不佳等等；2）環境因素，因環境因素造成的事故通常表現為人體的窒息、缺氧和損傷，例如：通風方式不良、通風系統不合格、內部空間不足、不良環境中作業等。由該因素所造成的事故危險也較為常見；

3 鍋爐壓力容器檢驗策略

3.1材料質量

作為鍋爐壓力容器的基礎部分，鍋爐壓力容器材料的質量對鍋爐密封性、壓力容器剛度等都有著直接的影響。在實際的工作中，為了能夠確保鍋爐壓力容器質量，有關單位就應該控制采購材料的范圍，在對其控制的過程中，對鍋爐壓力容器材料進行控制時，先采取選用的方式，材料在驗收合格后才允許發送以及保管、存放。因此，在實際控制工作中，為了有效避免因材料的質量問題對鍋爐壓力容器的正常工作產生影響，就應該待材料合格后，再檢驗、驗收鍋爐壓力容器材料。

3.2焊接質量

在實際工作中，制造鍋爐壓力容器的重要方法之一就是焊接，鍋爐壓力容器焊接質量取決于封頭和筒節之間、平板拼接之間的有序工作。通常情況下，鍋爐壓力容器對焊接接頭進行焊接時，為了確保焊接的質量，會以相應程序圖樣和文件或者質量管理制度為依據。首先管理控制焊接材料，再根據焊工資格、焊工設備、具體工藝標準等組對焊接。為了給日后質量控制提供根據，應記錄相應焊接過程。

3.3制造質量

進行實際加工前，作為鍋爐壓力容器的關鍵環節，鍋爐壓力容器制造首先應明確相關工藝以及相應工藝流程，并以周密研究設計圖紙為前提準備。生產的過程中，為了避免出現相應故障，車間工作人員需嚴格按照標準規范和規章制度開展工作，為確保工藝流程科學、合理性，人員不得根據自己的想法進行操作，應使鍋爐壓力容器檢驗工作安全、順利進行。在實際的工作中，為了進一步確保鍋爐壓力容器質量，應編制審批相應工藝，并審查其工作圖樣。為便于分析實際出現的問題，制出相應模型。

3.4檢驗質量

在實際工作中，鍋爐容器檢驗質量的一部分就是檢驗質量工作，為確保鍋爐能夠正常運行，以及運行過程中鍋爐容器的質量，檢驗質量工作具有著十分重要的意義。鍋爐容器質量的檢驗如果超出了允許值，就必須修復鍋爐壓力容器，且嚴禁 輸出存在缺陷的、質量不達標的。為了控制鍋爐容器質量，就應該嚴格按照檢驗程序進行專檢、互檢、自檢，其標準依據相應的規章制度。并且，在生產的過程中，專門的檢驗人員也應對產品進行逐一檢查，這樣可有效避免鍋爐壓力容器產品的質量事故，輸出不達標的產品。在實際的工作中，嚴格檢驗鍋爐壓力容器，并建立相應的控制點。

4 檢驗工作中預防事故安全對策

要促進工業生產正常化、確保工業化穩步發展，相關設備的安全運行是非常重要的安全手段。采取科學的預防事故安全措施，才能有效防止危險因素所致的事故發生。

4.1人為因素與環境因素預防對策

應對檢驗人員進行定期的培訓，并制定科學的誤操作預防制度，選擇身體健康人員就業，重視加強人員體能訓練。而要杜絕環境因素導致的故事，可選擇明確的通風方式，并在內部檢驗系統中設置試試狀態標識，另外要設置內外監控聯絡人員。

4.2壓力試驗對策

要盡可能配備與壓力等級相匹配的壓力表和設備，以免造成危害。可先通過壓力試驗來進行預防。選擇試驗介質時，不能使用易燃易爆或者有毒的氣體作為氣壓試驗的氣體，且必須選擇使用純凈水作為水壓試驗的介質。科學的試驗應嚴格依照指導書進行，人員責任要加強。

4.3腐蝕性、有毒物質預防對策

要徹底收集和吹掃帶有腐蝕性或有害有毒物質。在進行多點測試的同時，派專人保護酸堿物質，操作人員在進行檢驗工作時，也必須要注意防腐蝕、防毒用具的佩戴。

4.4易爆易燃預防對策

在鍋爐壓力容器的檢驗中，最不能出現的就是易爆易燃事故。檢驗工作人員在吹掃徹底進行后，抽樣應盡可能多點，檢驗過程中禁止施焊或動用明火，要高度重視抽樣測試。

4.5預防粉塵對策

在鍋爐壓力容器檢驗工作中，絕對不能忽視粉塵所造成的危害，對該危害可進行人工清掃，徹底對沉降物實施清掃是主要的預防對策，工作人員在進行檢驗時，切忌使用機械進行吹掃，并且應注意防護面具等防護工具的佩戴。

4.6預防運動物體的對策

第一，針對爐膛內部結焦材料而言，在沒有全面清除危險品之前，不能私自闖入，應做外部保溫層的全面、整體檢驗。第二、輕拿輕放拆裝的部件和檢測的工具，特別是比較小的零部件，不要任意拋接或隨意丟失，為了防止丟失可采取系保險繩的措施。最后，檢驗活動如果正在低層進行和開展時，施焊的工作禁止出現在上部。為了有效防止火災的出現，必須要對需要施焊的活動進行明確標識。

4.7預防電磁輻射與電危害對策

預防電磁輻射時，操作人員應穿戴放輻射產品，在工作中嚴格依照指導書進行操作；應派專人保存、保護放射源；在設備作業時間內，與工作關系不相干的人員禁止入內，并加大工作人員監督力度；在警戒區以及作業區內，應懸掛明顯的警示標識，通過以上手段可有效預防電磁輻射。預防電危害，首先可使用安全電壓；第二，要對避雷裝置細致、認真的檢查，并加強對絕緣用品的使用，例如：靴、鞋、手套等；第三，全面、整體地檢查設備的檢驗接地的保護裝置，在安裝漏電保護裝置時應給予高度重視。

參考文獻

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篇13

在電廠生產的過程中，鍋爐是一類特殊的生產設備，由于鍋爐承擔著過大的壓力而使得這一類壓力容器對電廠的安全穩定生產有著至關重要的作用和影響。通過實際調研發現，很多電廠，尤其是火力發電廠，鍋爐大多存在著一定程度的超標缺陷，由于超標缺陷往往無法在短時間內消除該故障，因此很多火力發電廠都是將鍋爐帶缺陷運行，這就為電廠的安全穩定生產埋下了安全隱患，一旦壓力鍋爐因為超標缺陷而發生故障，輕則停爐影響生產，重則發生爆炸事故，造成人員傷亡和重大經濟損失。因此，對于火力發電廠而言，鍋爐的定期維護和安全評定成為鍋爐的日常使用和維護保養中的一項重要工作。

對于鍋爐這一類的壓力容器而言，其安全評定工作是十分復雜的，這需要非常全面的專業知識，以及各種復雜的監測檢測儀器和設備。隨著電子信息技術和計算機網絡技術的發展，目前對于鍋爐的安全評定工作也逐步發展到利用智能儀器和計算機系統開展實施，極大的提高了鍋爐安全評定工作的科學性和安全評定工作的可靠性。本論文主要結合含缺陷鍋爐的安全評定需求，利用計算機系統實現對鍋爐的安全評定工作，并對含缺陷鍋爐安全評定系統展開分析設計與研究，以期能夠從中找到符合技術應用需求的安全評定系統應用模式，并以此和廣大同行分享。

1 含缺陷鍋爐安全評定工作的現狀

目前，對于鍋爐這一類特殊的壓力容器，普遍應用的安全評定法則是英國人提出的“合于使用”原則。“合于使用”原則是針對“完美無缺”原則而言，所謂“合于使用”原則，就是指鍋爐在日常使用過程中，允許其存在一定程度的缺陷，但是通過合理的數學建模、力學分析、材料試驗、質量檢查等手段，能夠確保含缺陷鍋爐在正常運行過程中不會發生任何已知機制的失效事故。該原則明確承認了鍋爐在日常應用過程以及故障返修過程中，各種外力的作用有可能導致鍋爐材料性能下降的事實，并不是發生超標缺陷立即返廠維修就算安全生產，恰恰相反，“合于使用”原則能夠有效的避免鍋爐容器在生產、質量檢查、驗收、維修和報廢過程中的不必要的過度檢測和維修，確保鍋爐處于良好的安全工作狀態。

盡管“合于使用”原則在鍋爐安全評定工作中得到了廣泛應用，但是受限于“合于使用”原則，在鍋爐安全評定工作中，仍然出現了一些問題，主要表現在以下幾個方面：

①缺乏健全的安全檢測手段，導致鍋爐存在“假性安全”。受限于“合于使用”的原則，導致很多操作工人直接輕視甚至忽視鍋爐的安全檢測，總認為鍋爐只要能夠運行就不會存在大問題，鍋爐存在較大問題自然會停爐。這種觀念并不在少數，也正是因為此，缺乏健全的安全檢測手段，直接導致了很多鍋爐壓力容器存在“假性安全”，一旦發生故障，后果不堪設想。

②鍋爐安全評定需要大量數據積累，勞動率較低。對鍋爐進行全面系統的安全評定工作，需要借助于以往的大量鍋爐運行數據以及鍋爐維護、保養和返修的數據，才能夠較為可觀的對鍋爐的工作狀態進行安全等級評定，但是這需要耗費大量的人力物力，同時勞動率也不高，久而久之，難免會存在安全漏洞。

③缺乏綜合性安全評價系統，鍋爐安全評定難以客觀全面。目前對鍋爐的安全評定工作，很多還是建立在紙質文檔記錄的基礎上進行的，缺乏綜合性的安全評價系統，這樣就無法借助于計算機系統的優勢客觀全面的對鍋爐實施安全評定工作，因此目前很多鍋爐安全評定都沒有做到全面客觀。

2 基于計算機專家系統的鍋爐安全評定系統設計研究

2.1 專家系統概述

專家系統，簡單的說其實就是一個計算機程序系統，因為該程序內部集成了大量某技術領域內的各種專家級的知識和經驗，因此稱之為專家系統。將人的知識和經驗儲存在計算機程序系統中，對控制對象或某個設備進行專家系統診斷，就好比專家對該設備進行故障診斷一樣，而且由于計算機程序系統只依賴于傳感監測數據進行專家診斷，因此其可觀性和可靠性更高。簡而言之，專家系統是一種模擬人類專家解決領域問題的計算機程序系統。

2.2 鍋爐安全影響因素分析

①材料性能。毫無疑問，材料的性能直接決定了鍋爐的“先天條件”，為此，在生產制造鍋爐容器時，必須要先明確鍋爐的應用場合，以及所承受的載荷等級，才能夠有針對性的選擇相應的材料，倘若材料應用不當，則鍋爐安全評定無法實施。

②施工工藝。眾所周知，對于鋼鐵材料而言，不同的加工工藝對材料的性能有著天壤之別，例如奧氏體合金、馬氏體合金的淬火工藝就能夠導致材料的脆性和斷裂性能的不同。因此，鍋爐生產制造的加工施工工藝對于鍋爐的壽命和安全也有著重要的影響。

③應用狀態。鍋爐長期工作在超壓超負荷的狀態下，鍋爐的安全性自然就會很低，倘若鍋爐在日常應用中能夠堅持對其狀態進行監測，堅持定期保養維護和狀態檢修，則鍋爐的使用壽命也會相應增加，這表面，鍋爐的應用狀態在一定程度上同樣影響著鍋爐的安全等級。

2.3 鍋爐安全評定專家系統設計

上文分析了鍋爐安全的影響因素，下面就結合這些安全影響因素，對常見的鍋爐故障建立知識庫，從而借助于計算機程序系統，根據相關儀器儀表檢測到的鍋爐狀態，智能的判定當前鍋爐的安全等級，給出相應的警告或者保養建議，以及對相應故障類型的存在度給出合理性建議，從而為鍋爐的安全評定工作提供基礎數據和決策依據。

根據上文分析的鍋爐安全影響因素以及常見的鍋爐故障，基于計算機專家系統的鍋爐安全評定系統知識庫應當集成以下三個方面的安全評定知識模塊，他們分別是：

①缺陷復合專家知識模塊。鍋爐常見的缺陷主要包括非公面缺陷，角焊縫和共面缺陷三個類型，非共面缺陷又包含臨近埋藏裂紋和表面裂紋；共面缺陷主要包含表面裂紋、埋藏裂紋以及二者的結合。對于每一種缺陷，根據該缺陷的主要特征參數，如裂紋深度、裂紋寬度等，根據這些主要特征參數設定專家知識法則，給出相應的安全評定等級和鍋爐管理建議與措施，從而有針對性的避免了缺陷復合故障類型。

②斷裂評定專家知識模塊。斷裂故障主要由兩方面的因素形成，一方面是缺陷復合綜合作用形成斷裂故障，另一方面是因為角焊縫產生內應力而導致斷裂故障。因此在實際設計斷裂評定專家知識模塊時，應當根據上述兩個方面分別進行專家知識法則庫的建立：對于由于缺陷復合綜合作用引起的斷裂，需要結合缺陷的種類、缺陷的方向、缺陷的位置等因素設計智能算法，智能的給出相關斷裂可能發生的部位和時間；對于是由于角焊縫產生內應力而導致的斷裂，則需要結合角焊縫的工藝詳細分析計算內應力的大小和作用方向，從而科學的給出斷裂可能發生的部位和時間，進而避免鍋爐發生斷裂故障。

③疲勞評定專家知識模塊。鍋爐在長時間超標或者缺陷狀態下工作，難免會產生疲勞，而疲勞故障類型也是所有故障類型中危害性最大、最不易實施監測的一種故障類型。為此，疲勞評定專家知識模塊在設計時，應當結合缺陷描述、材料性能、工作條件、疲勞載荷等要素進行合理分析和計算，依據不同的疲勞程度給出不同的安全評定等級，真正實現專家級的智能評定。

3 結 語

鍋爐是火力電廠生產環節中至關重要的一個關節，鍋爐的安全評定工作也直接影響到火力電廠的安全生產。針對過去一直缺乏基于計算機系統的鍋爐全面安全評定系統，本論文系統深入的探討了基于計算機專家系統的安全評定系統，對鍋爐安全評定工作展開了分析探討，對于鍋爐安全評定系統的推廣普及和應用，無論是從理論研究還是從實際應用方面來說，本論文的研究都有較好的指導借鑒意義，因而是值得推廣應用的。當然，影響鍋爐安全的因素很多，本論文所設計探討了專家系統也未必能夠囊括全面的鍋爐安全評定因素，更多客觀全面的鍋爐安全評定系統的研發和應用還有待于廣大壓力容器技術人員的共同努力，才能夠最終實現我國鍋爐壓力容器安全管理工作實現質的飛躍和提升。

參考文獻：

[1] 架春遠.壓力容器安全技術管理[J].壓力容器，1998，（1）.