壓力容器制造

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壓力容器使用過程中的狀況檢查與維護

壓力容器使用過程中的狀況檢查與維護

發布日期:2018-06-22 作者:鹽城市大明化工機械有限公司 點擊:

通過幾年來對近300臺在用壓力容器進行檢驗的情況看,有相當部分屬于20世紀80年代制造并投入使用的產品,普遍存在著資料不全、制造質量低劣、安全狀況不良的問題,檢驗發現存在裂紋,未焊透咬邊、錯邊、夾渣、氣孔等超標缺陷數不勝枚舉,這些超標缺陷,有些是制造時產生,有些則是在使用過程中產生或擴展的,它們是威協壓力容器安全運行的重要隱患,切不可掉以輕心。因此在國家加強對壓力容器設計和制造嚴格控制的同時,嚴格進行對在用壓力容器的檢驗和缺陷處理,才是保證壓力容器安全使用的關鍵。


  國家質檢總局頒發的《壓力容器安全技術監察規程》、《在用壓力容器檢驗規程》對在用壓力容器的檢驗、缺陷處理和安全使用管理作了具體規定,明確了必須核定壓力容器的安全狀況等級,才可對壓力容器進行登記注冊,并對不同安全狀況等級的壓力容器提出了不同的使用規定,如其中規定了“安全狀況等級核定為4級的在用固定壓力容器,辦理注冊手續后,允許在滿足檢驗報告所限定的使用條件和使用檢驗周期內繼續使用,但不發證,經妥善處理安全狀況等級達到3級以上后再發使用證”。由此可見,對檢驗后經缺陷評定確定的超標缺陷(尤其是安全狀況等級核定為4級的在用壓力容器)進行妥善的處理、修復,還可改善壓力容器的安全狀況等級,以確保壓力容器能在規定的操作條件下,在法規規定的檢驗周期內安全使用,并對于在用壓力容器的合理使用,提高其經濟性都有較大的作用。


  “在用壓力容器的檢驗和缺陷處理,是通過檢驗判斷其能否安全可靠地使用到下一個檢驗周期,而不是為了使其恢復到現行(或原來的)設計、制造標準。對在用壓力容器的檢驗和缺陷處理不能完全套用制造標準”。就是說,要從實際情況出發,正確運用理論知識和實踐經驗,分析和總結事故發生規律,同時要考慮安全可靠與經濟合理,對具體問題作具體分析處理,即應掌握“合于使用”的原則,通過分析,消除那些危及安全的超標缺陷,以提高壓力容器的安全狀況,達到能安全可靠地使用至下一個檢驗周期的目的。


  在處理消除危害缺陷時,我們認為,首先調查容器質量狀況與使用情況,弄清該缺陷是制造遺留,還是使用中產生;對于受壓元件材質不清的容器,必要時進行化學成份分析,硬度測定和金相分析,為缺陷修復時的選材及制定合理的修復工藝提供依據,做到對癥下藥,選擇缺陷處理的有效辦法,以致可以直接判定缺陷修復的可能性與價值。


  修復方法要根據不同缺陷的具體情況而定,應依據“合于使用”的原則,一般說,可修可不修的缺陷,即沒有什么危害的缺陷盡量不要修,打磨處理能滿足要求的就盡量不用補焊,對于裂紋的修復應慎重。有關專業刊物中推薦如下相應的修復方法:(1)打磨消除法:這種方法適用于在用容器的表面缺陷,如表面裂紋、凹坑、電弧擦傷、弧坑、機械損傷、未焊透、未熔合、焊縫氣孔、焊縫咬邊、工卡具焊跡等的處理。表面缺陷要經打磨完全消除,并與母材或焊縫成圓滑過渡,側面斜度不大于1∶4。


 ?。?)補焊修復法:補焊修復可消除危害安全的超標缺陷,改善安全狀況,以利在用容器的安全使用,它是一種常用的重要修復方法,然而補焊修復較為費工時,如果補焊不當,還可能帶來新的不穩定因素,如產生新的裂紋缺陷,接頭的組織性能惡化,產生新的焊接應力等,某化工廠就曾因挖補內部氣孔缺陷修壞了一臺200m 3球罐,因此,對于在用容器缺陷補焊修復一定要慎重。


 ?。?)貼補修復法:《容規》中已明確規定,不允許對主要受壓元件進行貼補修理。而這種方法一般僅作為無法停產的容器修復時的應急措施,不可作為一種安全可靠的修復方法應用于停車時的修復。此法用于面積較大、分散、且逐處補焊有難度的局部缺陷修補。如大面積點蝕,局部均勻減薄,表面多處微裂等,且該在用容器工作應力水平較低,并能作定期檢驗,同時監控便利。它可用“貼板”覆蓋缺陷,然后周邊進行角接補焊,必要時也可在“貼板”上鉆小孔,孔外裝上閥門以便檢查器壁缺陷的發展情況。


  如何保證修復質量是我們共同關注的焦點,按《條例》《容規》要求,我們以為:承擔修理單位其修復方案應征求使用單位意見,并經單位技術負責人批準,呈報主管部門和同級監察部門備案,必要時當地的鍋爐壓力容器監察部門應對容器的修復進行監督。


  對于修復后的檢驗,可作如下規定:①打磨消除表面缺陷后,需經外觀與表面探傷檢查,確定缺陷完全消除,且打磨側面應與母材或焊縫成圓滑過渡,側面斜度應不大于1∶4。


 ?、諶畢薟購感薷春?,應對補焊部位進行外觀檢查和無損探傷檢查,必要時還應進行硬度測定檢查及壓力試驗與氣密性試驗。補焊質量應符合《容規》等的有關要求。修復質量的檢驗結果應詳細整理,經技術負責人審鑒后,歸入該容器質量檔案。現僅簡述一檢測實例:大港油田某廠一臺70m 3原油電脫水器,是1987年由某金屬結構廠制造,連續運行14年至2001年首次停車全面檢驗,該設備圖紙及質量證明文件和設計參數無處可查。


  檢驗過程中發現以下主要缺陷:①殼體對接縱、環焊縫X射線探傷拍片存在未焊透等缺陷,不合格片率100%;②經超聲波探傷復查,未焊透主缺陷全部位于焊肉之間部位,距母材表面深5~8mm處;③人孔及各接管采用外表側單面填角焊,殼內成型未焊透;④封頭拼接焊縫與筒體封頭對接焊縫棱角、錯邊缺陷最大值11.0mm;⑤實測筒體最小壁厚11.2mm,封頭最小壁厚12.1mm。


  根據以上缺陷表現出是先天制造缺陷,已無修理價值,正常情況要做報廢處理,但是使用單位介紹購置這樣一臺設備需要70萬元,且制造周期長,一旦報廢直接影響企業的生產。急企業之所需,為了盡可能發揮設備潛能,結合實際做了以下分析和工作:①該設備在0.4MPa壓力連續運行14年,現檢驗未發現缺陷擴展。


 ?、誚星慷刃:?,結果筒體與封頭的實測最小壁厚仍能滿足壓力需求(此時焊縫系數為0.5)。


 ?、郯湊鍘度莨妗酚泄嗇脫故匝樘蹩罟娑?,水壓試驗也未發現滲漏和異常現象。


 ?、芏云唇雍阜燉飩譴肀呷畢荻緯傻慕峁剮巫賜槐?,破壞了材料的連續性,在尖角、錯邊位置會產生峰值壓力,該處的一次壓力和二次彎曲應力共同疊加組成應力峰值。理論上由于其應力區分布很小與容器壁厚為同一量級,在運行中雖不會引起容器結構明顯變形,但組合形成的局部高應力卻能導致容器疲勞破壞和脆性破壞。但實際調查發現生產工藝系統中電脫水器工作壓力穩定,基本無承受交變載荷作用的問題,不易發生疲勞破壞,且水壓試驗后經表面磁粉探傷復查沒有發現裂紋缺陷。


 ?、荽擁繽閹髡邇慷瓤悸?,最惡劣部位是封頭與筒體對接焊縫區域存在的二次應力,即筒體與封頭相互約束面而產生的正應力和剪應力,這一局部將發生塑性變形,根據“安定準則”,電脫水器在運行中二次應力值不許大于材料屈服極限的兩倍,即遵循σ≤2σst=3[σ]其求證結果σ值略大于2σst,足見局部強度不夠,需要采取加強措施。


  基于以上分析和工作的基礎,做出如下檢驗結論:①封頭與筒體對接焊縫區采取外部鋼帶加固;殼體開孔接管部內側補焊消除未焊透缺陷;②運行壓力不得超過0.4MPa;③校定安全閥開啟壓力為0.4MPa并合乎設備排量要求;④只有滿足上述三條件方可投用,3年內建議更新。


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