第四節  壓力試驗與致密性試驗

壓力容器經制成或檢修后，在交付使用前，必須進行檢驗。這是因為容器在制造過程中，從材料選取、加工焊接、組裝，直到熱處理，對原材料和各工序雖然都有工序檢查和檢驗，但因檢查方法及范圍的局限性，可能存在材料缺陷和制造工藝缺陷。

檢驗技術包括：焊縫缺陷的檢驗、設備結構的檢驗、壓力試驗和致密性試驗等，這里僅介紹壓力試驗和致密性試驗。

一、壓力試驗

1.壓力試驗的目的

壓力試驗的目的是：驗證超過工作壓力條件下密封結構的嚴密性、焊縫的致密性以及容器的宏觀強度。容器經過壓力試驗合格以后才能交付使用。

2.壓力試驗的方法及要求

壓力試驗有兩種：液壓試驗和氣壓試驗。一般采用液壓試驗，對不允許有微量殘留液體及由于結構原因不能充滿液體等不適宜做液壓試驗的容器須進行氣壓試驗。對需要進行熱處理的容器，必須將所有的焊接工作全部完成并經過熱處理以后，才能進行壓力試驗。

(1)試驗裝置及過程

壓力試驗前容器各連接部位的緊固螺栓必須裝配齊全、緊固妥當，必須用兩個經校正的量程相同的壓力表，并裝在試驗裝置上便于觀察的部位。壓力表的量程在試驗壓力的2倍左右，但不應低于1.5倍或高于4倍的試驗壓力。液壓試驗的裝置如圖1-8所示。

液壓試驗時應先打開放空口，充液至放空口有液體溢出時，表明容器內空氣已排盡，再關閉放空口的排氣閥，待容器壁溫與液體溫度接近時緩慢升壓至設計壓力，確認無泄漏后繼續升壓至規定的試驗壓力，保壓不少于30min，然后將壓力降至規定試驗壓力的80％，并保持足夠長的時間(一般不少于30min，但不得采用連續加壓以維持試驗壓力不變的做法，也不得帶壓緊固螺栓)檢查所有焊接接頭及連接部位，如發現有滲漏則需修補后重新試驗。

壓力容器液壓試驗時無滲漏、無可見的異常變形，試驗過程中無異常的響聲即認為合格。

氣壓試驗時應緩慢升壓至規定試驗壓力的10%且不超過0.05MPa，保壓5min后對所有焊接接頭和連接部位進行初步泄漏檢查，如有泄漏修補后重新試驗。初次泄漏檢查合格后，再繼續緩慢升壓至規定試驗壓力的50％，然后按每級為規定試驗壓力的10％的級差逐漸增至規定的試驗壓力，保壓10min后將壓力降至規定試驗壓力的87%，并保持足夠長的時間(一般不少于30min，但不得采用連續加壓以維持試驗壓力不變的做法，不得在試驗時緊固螺栓)，再次進行泄漏檢查，如有泄漏則需修補后再按上述規定重新試驗。

氣壓試驗經肥皂液或其他檢漏液檢查無漏氣、無可見異常變形即為合格。

(2)試驗介質及要求

① 液壓試驗。凡是在壓力試驗時不會導致發生危險的液體，在低于其沸點溫度下都可作為液壓試驗的介質，液壓試驗的介質一般是水，水的可壓縮性很小，若容器一旦因缺陷擴展而發生泄漏時，水壓立即下降，因而用水作試壓介質既安全又廉價，且操作也較為方便，故得到了廣泛使用。液壓試驗時應注意以下幾點：

a.一般采用清潔水進行試驗，對奧氏體不銹鋼制造的容器用水進行試驗后，應采取措施除去水漬，防止氯離子腐蝕，無法達到這一要求時，應控制水中氯離子的含量不超過25mg／L；

b.若采用不會導致發生危險的其他液體作試驗介質時，液體的溫度應低于其閃點或沸點；

c.碳素鋼、正火15MnVR和16MnR鋼制容器液壓試驗時，液體溫度不得低于5℃；其他低合金鋼容器，液體溫度不得低于15℃，其他鋼種的容器按圖樣規定；

d.液壓試驗后，應及時將試驗介質排凈，必要時可用壓縮空氣或其他惰性氣體將容器內表面吹干。

② 氣壓試驗。氣壓試驗所用氣體應為干燥、潔凈的空氣、氮氣或其他惰性氣體。對高壓及超高壓容器不宜采用氣壓試驗。氣壓試驗應注意以下幾點：

a.有可靠的安全措施，該措施需經試驗單位技術總負責人批準，并經本單位安全部門現場檢查監督；

b.碳素鋼和低合金鋼制容器，試驗用氣體溫度不得低于15℃，其他鋼種的容器按圖樣規定；

c.試驗時若發現有不正常情況，應立即停止試驗，待查明原因采取相應措施后，方能繼續進行試驗。

3.試驗壓力的確定及試驗應力的校核

壓力試驗是在高于工作壓力的情況下進行的，所以在進行試驗前應對容器在規定的試驗壓力下的強度進行理論校核，滿足要求時才能進行壓力試驗的實際操作。

(1)試驗壓力試驗壓力是進行壓力試驗時規定容器應達到的壓力，其值反映在容器頂部的壓力表上。試驗壓力按如下方法確定。

液壓試驗時試驗壓力為

    （1-7）

氣壓試驗時試驗壓力為

    （1-8）

式中pT——容器的試驗壓力，MPa；

p——容器的設計壓力，MPa；

［σ］——容器元件材料在試驗溫度下的許用應力，MPa；

［σ］t——容器元件材料在設計溫度下的許用應力，MPa；

t——容器的設計溫度。

在確定試驗壓力時應注意以下幾點：

①式（1-7）、式（1-8） 最大值取1.8；

② 容器銘牌上規定有最大允許工作壓力時，公式中應以最大允許工作壓力代替設計壓力；

③ 容器各元件(圓筒、封頭、接管、法蘭及緊固件等)所用材料不同時，應取各元件材料的［σ］/［σ］t比值中最小者；

④ 立式容器臥置進行液壓試驗時，其試驗壓力應為按式(1-7)確定的值再加上容器立置時圓筒所承受的最大液柱靜壓力，容器的試驗壓力(液壓試驗時為立置和臥置兩個壓力值)應標在設計圖樣上。

(2)應力校核液壓試驗時圓筒的應力應滿足的條件為

  （1-9）

氣壓試驗時圓筒的應力應滿足的條件為

  （1-10）

式中σT——試驗壓力下圓筒的應力，MPa；

pT——按式(1-7)或式(1-8)確定的試驗壓力(不包括液柱靜壓力)，MPa；

Di——圓筒內徑，mm；

δe——圓筒的有效厚度，mm；

——焊接接頭系數；

σs(σ0.2)——圓筒材料在試驗溫度下的屈服強度(或0.2%屈服強度)，MPa。

二、致密性試驗

致密性試驗的目的是檢查容器可拆連接部位的密封性能及焊縫可能發生的滲漏。包括氣密性試驗和煤油滲漏試驗。

對劇毒介質和設計要求不允許有微量介質泄漏的容器，在液壓試驗合格后還要做氣密性試驗(氣壓試驗合格的容器不必再做氣密性試驗)，氣密性試驗的試驗壓力可取設計壓力的1.05倍。試驗時緩慢升壓至規定的試驗壓力后保壓10min，然后降至設計壓力，對所有焊接接頭和連接部位進行泄漏檢查，小型容器也可浸入水中檢查，如有泄漏則需修補后重新進行液壓試驗和氣密性試驗。

對常壓容器或不便采用其他方法檢查的容器可采用煤油滲漏試驗來檢驗其密封性，煤油滲漏試驗有時也可作為大型設備的密封性初檢手段。煤油滲漏試驗時，先將待檢面的焊縫清理干凈，并涂刷白堊粉漿，待充分晾干后在另一側面涂刷2～3次煤油，使表面得到足夠的浸潤，經過0.5h后在白堊粉側的表面如果沒有油漬出現，即為實驗合格。若出現油漬則說明有缺陷，待修補后重新試驗。修補缺陷時，要注意防止煤油受熱起火。