時間：2022-07-15 20:28:26
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關鍵詞：壓力容器；超聲檢驗；射線檢驗：磁粉檢驗；滲透檢驗；
從廣義上講，凡盛裝有壓力介質的容器即為壓力容器，也就是說，凡承受流體介質壓力的密閉設備均可稱為壓力容器。壓力容器是一種可能引起爆炸或中毒等危害性較大事故的特種設備，一旦發生爆炸或泄漏，往往并發火災、中毒、污染環境等災難性事故，所以壓力容器比一般機械設備有更高的安全要求。
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
[3]王曉雷，鍋爐壓力容器無損檢測相關知識全國鍋爐壓力容器無損檢測考委會，2001
我國的工業發展比較迅速，伴隨著工業的發展，焊接技術也表現出了時代性的特征。由于人口的增加和社會需求的增加，鍋爐壓力容器的制造水平也獲得提升。在焊接自動化技術的應用中，具有代表性的一種叫做膜式壁焊機。該設備主要有氣體保護焊和埋弧焊兩種工藝。在起初的階段，我國由于技術不純熟，因此依賴于進口。后續的研究成功后，便開始應用自己生產的設備。從現有的應用來看，哈爾濱鍋爐廠、東方鍋爐廠等，主要是運用膜式壁焊機中的氣體保護焊；而上海鍋爐廠、武漢鍋爐廠等主要運用埋弧焊工藝。氣體保護焊屬于比較簡單的焊接自動化工藝，現有的應用范圍不是很大，但其穩定性和安全性較高，因此北方運用較多。埋弧焊屬于高端一些的焊接自動化技術，同時效率較高，但由于在自動化方面融入的元素不是很多，因此需要在一定程度上增加人工操作，日后的提升空間較大。
2直管接長焊機
鍋爐壓力容器所要承受的壓力是非常大的，僅僅憑借膜式壁焊機，并不能長久的滿足要求。為此，技術人員通過長期的調查和研究，制定了全新的焊接自動化技術——直管接長焊機。該焊機的優勢在于，其擁有的自動化程度較高，能夠滿足日常焊接中的較多工作，即便是應對一些技術性較強的焊接，也沒有表現出較多的問題，總體上的滿意度較高。比如說武漢鍋爐廠就與美國的阿爾斯通展開了合作，引進了管子預處理線，該線包括管子定長切斷、管端數控倒角機、管端內外磨光機、管內清理機等先進的設備和裝置，采用了PLC自動化控制技術，實現了自動化生產。在所有的設備當中，管端數控倒角機是一個非常重要的設備，這一設備利用旋轉及軸向進刀的過程中，可以根據管子的規格及要求編制相應的切削程序，快速、標準、優質的切割出各種坡口。由此可見，直管接長焊接的功能性較多，日后可以在鍋爐壓力容器制造中推廣應用。
3馬鞍形焊機
鍋爐壓力容器在現階段的應用中，常常是為了滿足一些特殊要求而設定的，為此，僅憑上述的兩項技術，依然沒有完全的滿足需求。經過探究，技術人員還研制出了一種名為馬鞍形焊機的設備。該設備能夠應對較多的特殊形狀或者是特殊功能的鍋爐壓力容器。第一，該焊接技術，利用數控技術建立數學模型，保證設備的形狀和具體功能不會發生偏差。第二，主管與焊槍的同步運用，使得焊接的效率和質量穩步提升，并且有效的解決了兩直徑相近的相關結構焊接質量問題，總體上的焊接效果比較理想。在今后的工作中，可將上述的三種焊接技術，廣泛應用與鍋爐壓力容器制造中，并深入研究，健全技術體系和應用方式，創造更多的效益。
4結語
關鍵詞：三門核電廠；反應堆；堆內構件；壓力容器；導向柱 文獻標識碼：A
中圖分類號：TG115 文章編號：1009-2374（2015）23-0027-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.23.015
1 概述
在核電廠調試及大修過程中，反應堆上部堆內構件吊裝、反應堆下部堆內構件吊裝及反應堆壓力容器頂蓋吊裝是核島最重要的設備吊裝作業，風險大，要求高，并且占據著主線時間，對核電廠的安全性和經濟性有著至關重要的影響。在進行上下部堆內構件及反應堆壓力容器頂蓋吊裝作業時，設備的精確定位和導向主要依靠導向柱來保證。三門核電1號機組作為全球首臺AP1000，其反應堆壓力容器配備有2根導向柱，用于在安裝、調試和大修期間來導向反應堆壓力容器頂蓋和上、下部堆內構件的吊裝。現有導向柱每根長4420mm，有效導向高度為4004.5mm，在吊裝反應堆壓力容器頂蓋時可以完全滿足導向要求，但在吊裝上、下部堆內構件時長度不足，無法進行精確導向。
首爐裝料前的吊裝操作過程中，此問題帶來的不利影響不是十分明顯，因為此時安裝、調試人員可直接在換料水池底部觀察確認堆內構件吊裝的對中情況，在人工定位之后將堆內構件下降到壓力容器內，當堆內構件下降到合適高度后，再由導向柱提供導向。而換料大修期間，堆內構件吊裝時換料水池充滿屏蔽水，吊裝指揮無法進入換料水池底部，此時堆內構件在進入壓力容器前就需要導向柱進行導向。在換料大修期間的上部堆內部件吊出過程中，當上部堆內構件堆芯上板吊離反應堆壓力容器筒體法蘭面約100mm時，需要檢查堆芯上板是否帶出控制棒組件。如果控制棒組件被帶出，則需先將上部堆內構件回裝到位，對問題進行處理后重新起吊上部堆內構件。現有導向柱高度不能滿足此操作要求。
吊出下部堆內構件時，由于下部堆內構件高度較高，吊出和吊入壓力容器過程中，現有導向柱高度不能滿足下部堆內構件吊裝操作的導向要求。
另外，受到反應堆壓力容器頂蓋自身結構的限制，當頂蓋在反應堆壓力容器上時或在吊離/吊裝至反應堆壓力容器時，導向柱的高度不能超過5278.9mm。
因此，需要通過優化導向柱解決以下兩個問題：問題一：上、下部堆內構件吊裝過程中的導向柱導向高度不足的問題；問題二：在保證上、下部堆內構件吊裝時導向柱的導向高度滿足要求的前提下，確保導向柱在反應堆壓力容器頂蓋吊裝過程中不超過頂蓋對導向柱的高度限值要求。
2 優化方案一：配置長、短兩套導向柱
此優化方案配置的長、短導向柱有效導向高度分別為9100mm和4150mm。
在反應堆壓力容器頂蓋和上部堆內構件吊裝時使用短導向柱。當需要從壓力容器內吊出下部堆內構件時，先降低系統水位至反應堆壓力容器筒體法蘭面以下，然后拆除短導向柱，再安裝長導向柱，最后升水位進行下部堆內構件的吊出操作；在回裝過程中，當下部堆內構件回裝完成后，將系統水位降低至反應堆壓力容器筒體法蘭面以下，然后拆除長導向柱，再安裝短導向柱，最后升水位進行后續操作。
3 優化方案二：配置一套可拆分式導向柱
此優化方案配置的一套導向柱，每根導向柱可以拆分為2段，按安裝位置從下到上分為短導向柱和延伸導向柱。短導向柱的有效導向高度為4150mm，延伸導向柱的有效導向高度為4950mm，兩段導向柱連接后總有效導向高度為9100mm。預計加上安裝段與錐形頭段的短導向柱長為4565mm，短導向柱和延伸導向柱連接后總長9515mm。在反應堆壓力容器頂蓋和上部堆內構件吊裝時使用短導向柱，并在短導向柱頂部安裝錐形頭。當需要吊出下部堆內構件時，在不降水位的情況下，操作人員借助裝卸料機或堆腔輔助平臺進行操作，拆除短導向柱頂部的錐形頭，將延伸導向柱安裝在短導向柱頂端，再吊出下部堆內構件；待下部堆內構件回裝完成后，拆除延伸導向柱并安裝短導向柱頂部的錐形頭以進行后續操作。
4 兩種優化方案的比較
無論采用上述方案中的哪種，在反應堆壓力容器頂蓋和上部堆內構件的吊裝過程中都是使用短導向柱進行導向，兩者的工藝流程也都一致。但是，當進行下部堆內構件吊裝作業時，兩者的工藝流程就產生了較大的差別，從而在占用大修主線時間的長短、人員接受的輻射劑量的多少等方面均有較大的不同。
4.1 占用大修主線時間對比
下部堆內構件的吊裝占用大修主線時間，因此吊裝下部堆內構件時，更換導向柱占用著大修主線時間。方案一占用大修主線時間包括為長短導向柱更換增加必要輻射防護措施的時間（約1小時）、降和升換料水池7.6m水位的時間（約3.92小時）以及長短導向柱的兩次更換操作時間（約10.5小時），總計約15.42小時；方案二占用大修主線時間包括短導向柱頂端錐形頭拆裝時間（約1小時）和裝拆延伸導向柱時間（約4小時），總計約5小時。
由此可見，采用方案二比采用方案一每次大修可節省主線時間10.42小時，具有更好的經濟性。
4.2 操作人員受到的輻射劑量對比
方案一：拆除短導向柱時需要4名操作人員站在換料水池底部工作3小時，人員總輻射劑量為0.6mSv；導向柱安裝時需要6名操作人員站在換料水池底部工作2.25小時，人員總輻射劑量為0.675mSv。大修期間要進行兩次導向柱的更換操作，正常情況下采用方案一時操作人員接受的總輻射劑量為2.55mSv。
方案二：拆裝短導向柱錐形頭需要4名操作人員站在裝卸料機人員通道工作1小時，人員輻射劑量為0.10mSv；將延伸導向柱安裝到短導向柱頂端需要4名操作人員站在裝卸料機或堆腔輔助平臺工作2小時，人員輻射劑量為0.2mSv。正常情況下采用方案二操作人員接受的總輻射劑量為0.6mSv。通過對比可知，采用方案二時，操作人員受到的總輻射劑量比采用方案一要少約1.95mSv。
4.3 導向柱更換操作對比
采用方案一時，每次更換導向柱的主要操作步驟如下：（1）安裝導向柱吊耳；（2）將手拉葫蘆聯接到環吊副鉤上，測力計懸掛在手拉葫蘆吊鉤上，將導向柱吊耳與測力計連接；（3）提升手拉葫蘆，保持合適的提升力，拆除導向柱；（4）利用環吊將導向柱吊至135′平臺并傾翻至水平狀態儲存；（5）清洗檢查過渡套螺紋，涂抹脂，對新的O型密封環涂抹脂，清洗導向柱安裝孔，并目視檢查其螺紋，不得有損傷；（6）將手拉葫蘆聯接至所需更換的導向柱上，提升環吊副鉤將導向柱吊從水平狀態傾翻至垂直狀態；（7）將導向柱吊裝至安裝孔位置，對中后安裝導向柱；（8）拆除手拉葫蘆、測力計等工具。
方案二的操作分為以下步驟：（1）拆除短導向柱的錐形頭，將專用工具聯接到環吊副鉤上并就位至短導向柱頂端，操作專用工具拆除錐形頭并吊至135′平臺儲存；（2）將導向柱吊耳旋入延伸導向柱吊裝孔，拆下專用工具，將手拉葫蘆環吊副鉤連接，將測力計懸掛在手拉葫蘆吊鉤上，將導向柱吊耳與測力計連接；（3）操作環吊副鉤，將延伸導向柱翻轉至豎直狀態，并移動至壓力容器短導向柱安裝孔正上方。下降導向柱，當下端進入短導向柱頂部后要特別小心，當延伸導向柱底部接觸到短導向柱頂部后（測力計讀數開始降低），停止下降；（4）將導向柱拆裝把手插入導向柱插孔，手動下壓延伸導向柱到位，旋轉把手使延伸導向柱與導向柱嚙合；（5）拆除手拉葫蘆、測力計等工具。
對比兩種方案，方案一工作較為簡單，但工作步驟多，工作量較大，花費時間和人力較多；方案二工作步驟較少，花費的時間和人力較少，涉及水下操作，對操作人員技能要求較高，操作難度相對較大，但可以通過加強培訓來提高人員的工作技能。
4.4 導向柱運輸安裝對比
根據目前工程實際，三門核電1號機組在大型設備（蒸汽發生器、反應堆壓力容器、穩壓器等）吊裝完成以后已經將反應堆廠房穹頂安裝就位并焊接完成，屏蔽墻澆筑完成。因此，更換的導向柱需要通過附屬廠房吊裝口和設備閘門運輸至反應堆廠房換料水池。
導向柱運輸的路徑：導向柱運至107′平臺，通過附屬廠房吊裝口運至附屬廠房135′平臺，再通過設備閘門運至135′平臺，最終運輸至換料水池。設備閘門的直徑只有4.9m，吊裝區域空間有限，方案二中長度為4950mm的延伸導向柱比方案一中長度為9515mm的長導向柱導更容易傾翻，吊運難度更小，更容易實現導向柱的吊入、安裝工作。
關鍵詞:壓力容器 設計 技術問題
中圖分類號:TH49 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)05(c)-0095-01
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).
[2] 馬炳賢.壓力容器設計若干技術問題解析[J].硫磷設計與粉體工程,2011(6).
【關鍵詞】 高溫變形 蠕變 復合鋼板 焊縫高溫變化 理論基礎
1 高溫變形機理分析
對于復合鋼板壓力容器所使用的不銹鋼復合鋼板而言，其屬于第二類固溶體，在蠕變的過程和位錯的結構方面與純金屬是相一致的，對于蠕變變形而言，也主要是通過位錯滑移、晶界滑移等方面的機理實施的，然而蠕變機理方面存在的差異，導致溫度、應力和蠕變階段方面的變化，對蠕變變形所起到的作用也是不同的。
1.1 位錯滑移蠕變
在整個蠕變的過程中，其中非常重要的蠕變變形機理之一就是位錯滑移。具體而言，首先在蠕變的初級階段，一般在位錯密度方面往往是非常低的，受到了溶質原子、第二相粒子等各種其它雜質的阻礙，進而出現了塞積的現象，導致位錯運動仍然受到阻礙。在溫度較高的情況下，隨著蠕變變形量方面的增加，位錯的密度也會提升，而亞結構也出現細化。在這種情況下，位錯是十分容易借助外界所提供的熱激活能和空位擴散，進而跨越雜質的障礙，繼續滑移，如果溫度升高，熱激活過程就越活躍，沖破雜質產生的障礙所需要的外應力也越少，進而更容易出現位錯滑移。
1.2 晶界滑動蠕變
在蠕變變形的過程中，晶界滑移實際上是一種重要的協調機制。一般在常溫的情況下，對于晶界的滑動變形而言往往是非常不明顯，是不易被發現的，甚至這種變化是可以忽略不計的。然而，在高溫的情況下，因為晶界上的原子是十分容易擴散的，在受力以后是十分容易滑動的。實際上，在溫度逐漸升高、應力逐漸降低，并且晶粒度逐漸減小的情況下，對于蠕變的整個過程而言，晶界滑動的作用和影響也是不斷增大的，甚至是可以占據到總蠕變變形量的二分之一，以此同時，對于蠕變斷裂而言，晶界的變形也是有著十分重大的作用的。對于晶界滑動的協調機制而言，蠕變的擴散需要通過晶界滑動進行具體的協調，或者說晶界滑動需要通過擴散蠕變進行具體的協調，進而保持材料的連續。相反在晶界上就可能會出現一定的空隙或者形成物質堆積。
2 高溫斷裂的影響因素
2.1 溫度對蠕變斷裂的影響
因為溫度對于熱激活能的影響是比較大的，溫度越高，所形成的空洞的速度也就越快，空洞的密度也越大，縮短了空洞和空洞之間的交匯所需要的時間，使得發生蠕變的機率也有所提高。依據損傷力學的基本原理，對于金屬的損傷而言，其主要是與晶格間微裂紋的萌生以及增長的過程相對應的，在不發生變化或者變化緩慢的載荷作用的情況下，對于損傷的具體演變而言可以呈現時間的函數，溫度越高金屬的損傷呈現的就越明顯。
2.2 載荷對蠕變斷裂的影響
對于試樣的蠕變行為而言，載荷的增加是具有一定的影響力的。在應力不斷提高的情況下，空洞的尺寸也是有所增大的，相應空洞的密度也有所增加。但是，應力的影響與溫度相比，溫度的影響是相對較大的。在理論方面看，在空位所形成的半徑為 R 的球形空洞的過程中，如果想要使得系統能量保持穩定，其臨界的半徑實際上應與應力成反比，而與空洞單位面積的表面成正比。因此，臨界半徑是隨著應力的不斷增大而減小的，或者說，在改變應力，而其它的條件不變的情況下，在應力提高的情況下，空洞長大的時間也就更多。
3 復合鋼板壓力容器焊縫高溫變化
在分析復合鋼板壓力容器的焊縫部位在高溫的情況下，產生蠕變的具體機理中，要將復合鋼板壓力容器焊接的過程和具體材料在高溫的情況下發生蠕變的具體機理結合起來。復合鋼板壓力容器在高溫環境下作業時，焊縫的蠕變變形主要受位錯滑移、原子擴散、晶界變形與滑移等方式影響著，致使出現焊接缺陷處，這種缺陷生長并交匯連接，最終形成蠕變微裂紋，直到斷裂。
3.1 焊接缺陷處的高溫蠕變的分析
在復合鋼板壓力容器焊接以后，在焊縫復層與過渡層的界面、過渡層與焊縫基層的焊接界面以及過渡層焊縫、焊縫各區域的熱影響區會出現比較多的焊接缺陷。在這里，過渡層與復層焊縫的熱影響區的缺陷是最嚴重的。其主要的原因在于，在長期的高溫環境下，操作會有很大壓力，這種壓力會引發環向與軸向的應力作用，而熱影響區是最薄弱的部位，蠕變的發展會相對迅速，使其最先產生高溫蠕變，并逐漸擴展至整個焊縫熱影響區。當然，在復合鋼板壓力容器的焊縫高溫蠕變的過程中，無非刻意去把蠕變整個過程分成各個階段，因為在實踐中，有可能整個焊縫的各個部位會同時出現蠕變的情況，只是不同部位的蠕變的強度不同罷了。
3.2 焊縫晶界缺陷的高溫蠕變的分析
在復合鋼板壓力容器的焊縫部位，會有兩方面的情況出現。第一方面，在復合鋼板焊縫的過渡層的晶界上有大量的碳滯留，與Cr、Mo等第二相粒子形成碳化共晶雜質；第二方面，在高溫環境下，焊縫的復層與過渡層、過渡層與基層的晶界面上，會形成大量第二相粒子，在焊接熱影響區則會有諸如MnS夾雜。在上述的碳化物和MnS等共晶雜質上，其空洞會優先形核。通過研究表明，奧氏體鋼中的空洞會在晶界上、碳化物上形核。
4 結語
影響金屬材料的高溫蠕變的因素是多方面的，像溫度、材料中含有的化學成分、冶金工藝、組織結構和熱處理方式等都是影響的因素。然而，復合鋼板壓力容器的焊縫所產生的高溫蠕變，除上述影響因素外，還和焊縫焊接的工藝、焊縫的結構和金相組織有密切的關系。復合鋼板壓力容器的焊接，不但增加了過渡層的焊接，還有其他金屬的焊接，焊后會留下很多的焊接上的缺陷，過渡層焊縫的熱影響區在這種情況下是最容易形成蠕變空洞的，導致蠕變裂紋的出現。
參考文獻：
[1]黃晶，劉宇光，張濤等.厚板焊接殘余應力的試驗研究[J].中國艦船研究，2009，4（5）：33-37.
關鍵詞：壓力容器；檢驗；問題；措施
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.13.019
0 導言
為保證壓力容器的安全使用，對設計、制造、安裝、使用及檢驗過程中，應制定措施強化管理，從而保證其安全使用。壓力容器屬耐耗類設備，在使用過程中應做好檢驗工作，及時發現使用中存在的問題，并針對問題采取相應措施來處理。
1 壓力容器檢驗中存在的問題
1.1 自身質量方面的問題
壓力容器自身就存在的質量問題，主要是容器上的問題，例如設備零部件的剛性及穩定性差、強度也低，支撐件被腐蝕；壓力容器密封不好；閥門有漏水漏氣現象；壓力容器本身沒有防護及檢驗的措施；設備的支撐方式不合理等。這些問題會導致設備操作人員發生中毒、燙傷等安全問題。
（1）表面缺陷問題。壓力容器表面缺陷主要有裂紋、缺口等，表面缺陷主要來自壓力容器的制造和加工過程及其投入使用過程，工作人員的人身安全和設備在生產中的使用效率都受到了極大的影響。壓力容器的表面存在缺陷，需即使進行修復處理，在容器投入使用之前，查找問題并認真分析解決，保證其安全使用。
（2）壓力容器腐蝕問題。壓力容器腐蝕問題發生時，容器的表面和結構連接處會產生點狀和分散銹蝕等問題。被腐蝕部分的深度大于等于10mm、腐蝕范圍內的直徑大于等于300mm以上的情況，為嚴重腐蝕；當腐蝕為點狀，范圍內直徑小于等于300mm、面積在50cm2以下，為腐蝕較輕[1]。容器的腐蝕較為嚴重時，要及時處理，處理之后仍不合格，則要進行報廢；容器腐蝕較輕時，要根據實際情況進行處理。
（3）容器焊縫問題。容器在焊接的部位不連續，當容器受到應力較大的外力時，連接的部分容易發生裂縫問題；此外，壓力容器在工作過程中，所需的壓力及溫度在不斷變化，承受載荷也在變大，相應承受的強度就增加，從而產生焊縫，極大影響了壓力容器的正常工作。
1.2 壓力容器日常維護問題
一些壓力容器的使用單位缺少專門的管理機構和專職的工作人員，容器的操作人員沒有進行相應培訓；此外，容器運行時，他們沒有對容器的使用環境、外界控制方法、維修方法等進行嚴格注意。一些單位僅僅在檢查期間，才臨時進行容器的檢驗，日常缺乏完備的檢驗標準和定期定量的檢驗計劃，導致壓力容器在檢驗中無據可依。
1.3 環境與人員問題
壓力容器在檢驗時，還有h境方面問題，首先是檢驗的空間太小，其次是容器的工作通風不良好，最后容器內部的溫度也不適合檢驗。此外，這樣的檢驗環境對工作人員的身體也有傷害。部分檢驗工作人員還不具備專業的檢驗檢測技術，會在決策過程中產生失誤，檢驗過程中因自身原因犯錯等。
2 壓力容器檢驗過程中的措施分析
2.1 采用磁粉檢驗表面缺陷
磁粉檢驗方法是利用工件表面的不連續性產生的漏磁場對磁粉產生作用，來檢驗壓力容器表面是否有缺陷，由于鐵元素在壓力容器的原材料中普遍存在，所以一般都會使用磁粉檢驗法，這種方法具有速度快、靈敏度高、檢驗成本相對較低等優勢，并且對于容器表面缺口及裂紋也能準確檢驗，哪怕是檢驗容器組成部位折疊處及夾層等部位。一般設備單位都選擇此法，但其也有一定的局限性，比如只能用于檢驗鐵磁性材料。
2.2 射線檢驗整體尺寸
在檢驗壓力容器時射線檢驗方法應用比較廣泛，主要對壓力容器表面缺口、裂紋、氣孔及其部位存在的焊縫等問題進行檢驗。此外，還可對壓力容器的局部或者整體尺寸進行檢驗，這種方法具有精確、直觀的特點，直接能得到圖像及結果，對實際應用有較好的指導意義，但對壓力容器的零部件如棒材、鍛件和管材的檢驗，仍不到位，因此還需進一步的開發射線檢驗法的深層用法[2]。
2.3 超聲波檢驗內部缺陷
超聲波檢驗方法作用在于檢驗容器內部存在的裂縫，利用超聲波在容器內部進行傳導，根據超聲波在傳播過程中，聲波具有表面反射的性質以及聲波的變化，來發現容器表面或內部的缺陷，超聲波檢驗與射線檢驗方式相比，穿透力更強和靈敏度更高，且檢驗檢驗速度快、指向明確、效率高、成本低，檢驗效果也很好。此外，對容器內部的焊縫及潛在缺陷也具有較高的靈敏度，實際應用價值高且檢驗風險小，值得推廣。
2.4 滲透檢驗部位缺陷
在對壓力容器材料是否有非疏松特點、非多孔特質檢驗時，通常使用滲透檢驗方法，比如檢測陶瓷、塑料、鋼鐵及有色金屬等材料，需要通過去除劑、滲透液和顯像劑等作用，應用毛細管現象的原理，從而使容器表面的缺陷顯現。在整個過程中，如果壓力容器表面有裂紋或裂縫，液體會滲透進去，再清楚表面的液體，容器的完整性就可以通過顯像劑來暴露出來[3]。此外，為保證準確的檢驗出壓力容器的缺陷部位，就需要使用質量上佳的滲透液、顯像劑，在檢驗時要符合科學規范的流程，這種方法使得檢測的結果更準確，并且擁有較廣的探測范圍，相對于以上幾種方法，還能檢測到不能涉及的范圍，從而使壓力容器的潛在風險得以避免。
2.5 做好壓力容器檢驗質量改善
在對檢測壓力容器時，評判壓力容器質量的唯一標準就是檢驗的檢測質量。只有檢驗檢測質量可靠，壓力容器的安全運行才能得到保障。因此，為了使檢驗質量得到保證，需要合理控制各項檢測數據，如果發生高于正常值情況，對相應部位進行及時修復，在完成修復后，還要進行復檢，只有達到標準才能夠開始后續工作。
3 結束語
總的說來，只要平時的檢驗中注重監管，對壓力容器檢驗中出現的問題，應認真找出問題原因及解決方法，采用先進的檢驗方法，有效處理并檢驗成功，才能促進壓力容器的更有效使用。
參考文獻：
[1]高原，劉海光.壓力容器檢驗常見問題分析及應對措施[J].化工管理，2014（09）.
[2]吳久江，劉濤，高寧寧.壓力容器檢驗中的常見問題及解決對策分析[J].中國：高新技術企業，2012（09）.
關鍵詞：壓力容器；有限元軟件；仿真
引言
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.
[3]呂景貴.有限元方法及其軟件的幾個應用[D].浙江：浙江大學碩士學位論文，2006.
關鍵詞：壓力容器；質量保證體系；質量控制
中圖分類號：O213.1文獻標識碼： A 文章編號：
壓力容器是現在工業生產過程當中必不可少的一種承壓設備，在人們的日常生活、科學研究以及工業生產的過程當中都廣泛被應用，常使用在有毒、易爆和易燃的工況中，在腐蝕介質和一定的壓力、溫度條件下，能夠使設備受到破壞和失效，導致事故的發生，引起中毒、火災、爆炸和環境污染等問題，給人民和國家的生命財產安全造成巨大的損失。
一、壓力容器的概述
1、概念。所謂壓力容器，指的就是盛裝的液體或者是氣體，是一種能夠承載壓力的設備，在電力、醫藥、化工和煉油等工業中都發揮著非常重要的作用，最高的工作壓力范圍等于或大于0.1MPa，容積與壓力的乘機應當等于或者是高于標準的沸點、液點，設備的正常使用條件非常復雜，在運行、制造以及設計的過程當中，如果不能得到有效的質量保證，就很容易造成安全事故的發生，引起環境污染、中毒、火災、爆炸等重大險情的發生。
2、結構組織。在壓力容器的制造過程當中，必須要對工作的任務進行分組、分工和協調合作，建設有效的質量管理組織，任命質量管理工作的主要管理工程師，在質量管理的過程當中加強對質量檢驗人員的培訓和資質管理，充分保證產品的質量。
二、壓力容器制造的質量保證體系
壓力容器的質量保證體系指的就是在生產過程中對產品進行檢驗檢查和監督的執行機構，主要包括從材料、圖樣、質量改進、壓力試驗、理化檢驗等方面的環節，只有不斷健全完善壓力容器制造的質量保證體系，才能使得壓力容器產品的制作質量不斷提高，一方面，需要保證工作人員的質量，質量保障責任人也就是工程質量管理的主要責任人，在自己的崗位上需要行使自己的崗位職責，嚴格把好產品生產的質量關，很多企業借用的是外單位人員的報崗制度，加強對責任人隊伍的建設，嚴格把好質量關，是保證壓力容器產品制造質量的關鍵所在，另外，也需要給予質量保證工程師在質量上的否決權，在當前的很多私營企業當中，不少企業都存在著企業領導決定質量的原則，導致質量保障工程師并不能夠根據實際的情況對產品質量進行保障。要想真正做到使質量控制師取得一定的工作效果，就需要各個企業和相關部門的共同努力，建立健全質量保證體系，在壓力容器生產資質的申請過程當中，嚴格檢查和督促取證企業的實際運行情況，對能夠影響到壓力容器制造質量的相關環節要求加強控制，保證壓力容器的生產制造質量。
三、壓力容器制造的質量控制
1、原材料的質量控制。壓力容器能夠被廣泛應用到社會不同的行業當中，其工況惡劣且復雜，如易爆、易燃、劇毒、高腐蝕、疲勞載荷、高壓、低溫、高溫等，這些惡劣的使用條件決定了其所用的原材料具有較多的種類，并且對其質量要求很高。根據壓力容器所具有的這些特點，相關工作人員必須要從原材料的入廠檢驗著手，始終堅持所有零部件所使用原材料的可追蹤性和可靠性。原材料在進廠之后，需要按照相關的訂貨協議對供貨商所提供的證明書進行相關的質量復查，保證原材料的各項性能指標能夠準確符合材料的供應標準，確定符合標準之后再對其進行入庫的編號，建立原材料入庫檔案，并根據相關的標準規定為原材料打鋼印，為了避免原材料出現銹蝕等現象，在打上鋼印之后需要涂上一層防銹的涂料，之后對其進行合理擺放。
2、制作過程的控制。在壓力容器的制作過程當中，加強對工藝的控制具有非常重要的作用，同簡單的產品加工工藝相比較，壓力容器的制造過程具有單臺套多品種的特點，這就需要制造廠針對不同的壓力容器編制不同的工藝文件，在制定出合理正確的工藝之后，在施工的過程當中要嚴格執行工藝流程，完成每個工序之后，檢驗員和操作者在工藝流程上要進行簽字認可。
3、焊接質量的控制。在很大程度上，焊接的質量會直接關系到壓力容器的使用壽命和安全，嚴格控制好焊接的質量是壓力容器保證制作質量的關鍵所在，首先，必須要建立起焊接材料發放、回收、保管等的制度，保證所購進的材料能夠有產品合格證和質量證明書，經過驗收和檢查之后，才能按照相關的要求對其進行入庫登記。要求從事壓力容器工業生產的焊工必須要持證上崗，在證件有效期內承擔符合證件規定類別的焊接工作。
4、無損檢測質量控制。無損檢測也被稱作探傷，壓力容器在制造的過程當中常常會用到探傷的方法，主要包括滲透、磁粉、超聲以及射線幾種形式，在進行無損檢測時，首先必須要明確設計要求的合格標準以及探傷的方法，分析看該方法是否可以執行，也可以根據圖紙的具體要求來實行探傷的方法，另外，在進行無損檢測時，實踐經驗會顯得非常重要，不同的人利用同一個機器進行操作，所得到的結果可能就會不同，那些經驗較為豐富的工作人員所得出的正確率往往會很高。探傷儀器的質量如何對于探傷的結果也能夠產生很大的影響，使用質量不合格的儀器就很容易會造成誤判。
5、焊后的熱處理控制。壓力容器在制造的過程當中往往會需要進行相應的熱處理操作，在進行熱處理操作時，必須要注意控制降溫、保溫和升溫三個階段的溫度和速度，為了可以保證能夠達到熱處理的預期效果，就應當對熱處理的工藝進行正確的編制，對關鍵的工藝參數作出較為嚴格明確的限制，嚴格執行熱處理的工藝規范要求，做好記錄憑證，并對熱處理的儀表進行定期的檢查。
四、結語
壓力容器制造的質量主要包括安裝質量、制造質量以及設計的質量，但影響最為關鍵的就是制造質量，為了能夠盡量降低企業的生產成本，使質量管理體系能夠更加系統化和科學化，生產出符合國家標準和設計要求的相關產品，就需要建立起符合本單位生產要求的壓力容器制造質量管理體系，建立健全壓力容器的質量保證體系，改變傳統的管理方式，由傳統的管結果轉變為現在的管過程，把好產品的質量關，避免產生不合格產品，嚴格控制影響壓力容器制造的生產環節，確保壓力容器的制造質量。
參考文獻：
[1] 蒲亨前,陳澤盤；鍋爐壓力容器焊接質量控制系統的建立與質量控制[A].中西南十省區（市）焊接學會聯合會第九屆年會論文集[C].2008.
