第五節  壓力容器的維護和檢修

壓力容器在化工生產中數量多，工作條件復雜，危險性大。因此，加強壓力容器的技術管理、精心操作和維護，定期進行檢查是非常重要的。

一、壓力容器的維護與檢查

為了用好、管好和修好壓力容器，容器操作人員須經過安全技術培訓，熟悉生產工藝流程，懂得壓力容器的結構原理，嚴格遵守安全操作規程，明確操作要點，能及時分析和處理異常現象，這是保證壓力容器安全使用的基本環節。這里簡要介紹壓力容器的維護與檢查的一般知識。

1.壓力容器的正確使用

正確和合理使用壓力容器主要包括以下幾方面：

① 啟用壓力容器，一定要檢查各閥門的開關狀態，壓力表的數值，安全閥和報警裝置的靈敏性；

② 在開關進、出口閥門時，要核實無誤后才能操作，操作要平穩，閥門的開啟與關閉應緩慢進行，使容器有一個預熱過程和平穩升降壓過程，嚴防容器驟冷驟熱而產生較大的溫差應力；

③ 壓力容器不得超壓、超溫、超負荷運行，定時查看壓力表、流量表、溫度表的讀數，注意設備內的工藝參數變化，發現異常應及時調整至工藝控制指標范圍以內；

④ 當容器的主要受壓元件發生裂紋、鼓包、變形，容器近處發生火災或相鄰設備管道發生故障，安全附件失效，接管管件斷裂，緊固件損壞等情況之一時，應立即采取安全保護措施并及時向有關領導報告。

2.壓力容器的科學管理

化工生產是連續性生產，為使設備長周期運轉，關鍵要對壓力容器做好科學管理，管理內容主要有兩大方面：

① 建立、健全壓力容器技術檔案，如原始技術資料，使用檢修記錄，技術改造、拆遷和事故記錄及操作條件變化時應記錄下變更日期及變更后的實際操作條件下的運行情況；

② 技術管理制度，如廠、車間、班組人員的崗位責任制，安全操作規程，事故報告制度，定期檢驗制度等。

3.維護檢查主要內容

維護檢查主要是運行中及停車后的維護與檢查。

(1)運行中的經常性檢查運行中的經常性檢查對全廠設備的定期檢修、更新，起著至關重要的作用，檢查重點內容見表1-8。

(2)壓力容器的定期檢查

壓力容器定期檢查就是在容器的使用過程中每隔一定的期限，采用各種適當而有效的方法，對容器的各個承壓部件和安全附件進行檢查和必要的試驗，以便及早發現問題，并予以妥善處理，防止在運行中發生事故。壓力容器的定期檢查根據其檢驗項目、范圍和期限分為外部檢查、內部檢查和全面檢查。

① 外部檢查。容器的外部檢查通常在運行中進行，當發現有危及安全的現象及缺陷時(如受壓元件開裂、變形、嚴重泄漏等)，應予停車。外部檢查既是檢驗人員的工作，也是操作人員日常巡回檢查的重要內容。壓力容器的檢驗人員對容器外部檢查每年至少一次。外部檢查的主要內容有：

a.容器的防腐蝕層、保溫層及設備銘牌是否完好；

b.容器外表面有無裂紋、變形、局部過熱等不正常現象；

c.容器接管焊縫、受壓元件及密封結構等有無泄漏；

d.安全附件是否齊全、靈敏、可靠；

e.緊固螺栓是否完好，基礎有無下沉、傾斜等現象。

② 內部檢查。容器的內部檢驗需要停車進行。通過檢驗，對存在的缺陷要分析原因和提出處理意見，需要檢修的由修理人員修復后再進行復驗。壓力容器的內部檢驗每三年進行一次，但有強烈腐蝕介質、劇毒介質的容器檢驗周期應予縮短；運行中發現有嚴重缺陷的容器、制造質量差及上次檢驗發現缺陷提出監控要求的容器應縮短檢驗周期。容器內部檢驗的主要內容有：

a.外部檢查的全部內容；

b.容器內外表面、開孔接管處有無介質腐蝕或沖刷磨損等現象；

c.容器的所有焊接接頭、封頭過渡區和其他應力集中的部位有無裂紋，必要時采用超聲波或射線檢測焊接接頭的內部質量；

d.對有襯里的容器，發現襯里損壞、有可能影響容器本體時，應去掉襯里對容器作進一步檢查；

e.對腐蝕、磨損等有懷疑的部位測量其壁厚，并進行強度校核，對可能引起金屬金相組織變化的容器，必要時進行金相和表面硬度測定;

f.高壓、超高壓容器的主要緊固螺栓，應進行外形宏觀檢查，并用磁粉和著色法檢查有無裂紋。

③ 全面檢查。容器全面檢驗的主要內容除了內外部檢驗的項目外，還要進行壓力試驗，并根據容器的特性確定對主要焊接接頭進行無損檢測抽查或全部焊接接頭進行無損檢測。對壓力很低、體積較小且介質為非易燃或無毒的壓力容器，經宏觀檢查和表面檢測未發現缺陷，可以不作射線或超聲波檢測抽查。壓力容器的全面檢驗規定每六年進行一次，通過全面檢驗對設備的技術狀況作出全面評價，并確定能否使用。

容器檢驗結束后，檢驗人員及檢驗單位應及時整理檢驗資料，寫出檢驗報告，并納入壓力容器技術檔案。第三類壓力容器及當地壓力容器安全監察機構規定的其他容器，其檢驗報告還應抄報當地壓力容器安全監察機構。

二、壓力容器的檢修

壓力容器的檢修通常為計劃檢修，根據檢修內容、周期和要求的不同，分為小修、中修和大修。還有一種為計劃外檢修，是在生產過程中設備突然發生故障或事故，必須進行不停車或停車的計劃外檢修。這里重點介紹一些常見故障及修理方法。

1.積垢原因及修理方法

(1)化工生產過程中設備工作表面形成積垢原因

① 水垢。水垢通常是指附著在設備傳熱表面上的一層不溶性鹽類，因溫度升高時從水中結晶析出。

② 晶體積附。當設備的工作條件適合溶液析出晶體，傳熱表面即可積附由物料結晶形成的垢層。

③ 機械物雜質或有機物沉積。流體中的塵埃、泥沙、植物碎屑、脫落的金屬腐蝕產物等稱為機械雜質；藻類、菌類、各種原生動物等稱為有機物。當機械雜質和有機物較多時，就會在設備內沉積，形成疏松、多孔或膠凝狀污垢。

④ 產品分解。有機物料在加熱、水解、膠化等生產過程中，可分解出焦化物而附著于設備工作表面，形成較硬的垢層。

⑤ 結構材料的腐蝕。常見的是以氧化鐵為主體的鐵銹，基本不溶于水，隨著腐蝕的不斷進行，設備工作表面附著的銹層就會越來越厚。

(2)清理設備工作表面的積垢

可根據污垢的性質和工作量的大小選用適宜的方法，目前常用的除垢方法有機械清理法、化學清洗法和高壓水沖洗法。

① 機械清理方法(見圖1-9)：利用器械或使用簡單工具的手工清理除垢的方法。該法用于管子內部清洗，在一根圓棒或管子的前端裝上與管子內徑相同的刷子、鉆頭、刀具等插入到管內，一邊旋轉一邊向前(或向下)推進以除去污垢。這種方法對設備的材料沒有腐蝕性，但其效率低于化學清洗法。若清理換熱器管內的積垢，可用管式沖水鉆，當管徑較大時，可用鉸錐式刀頭。對于設備或瓷環內部的積垢，也可用噴砂法進行清除。

② 化學清洗方法(見圖1-10):利用化學溶液與污垢作用而除去積垢的方法。這種方法效率高，適用于復雜裝置及大型設備的清洗，可在不拆卸設備的情況下進行，且不損傷金屬襯里，應用極為廣泛。化學清洗方法常見的有循環法和浸漬法，化學溶液可為酸性或堿性，視積垢的性質而定。目前又有一種泡沫清洗技術可以解決大容積設備的清洗。

③ 高壓水沖洗方法(見圖1-11):利用高壓水流沖擊力除垢的方法，可用于設備殼體內壁、管束的管外空間及其他零部件外表面積垢的清理。清洗用的水流經高壓泵加壓后由噴槍以高速噴出，迫使污垢脫離金屬表面。當積垢較堅硬時，可在噴水中混入細石英砂提高水流的沖刷力。這種方法沖洗效率較高，應用十分廣泛。

2.泄漏原因及修理方法

化工生產一般是在氣相和液相下進行，介質需用管道輸送。在生產和輸送過程中，由于設備和管道密封不良，腐蝕嚴重或操作不當等原因，往往造成物料泄漏。容器泄漏通常有四種類型：靜密封點泄漏、焊接點泄漏、腐蝕和磨損引起的泄漏及鑄件缺陷泄漏。典型泄漏原因及修理方法如下。

(1)對高溫、高壓下密封連接結構選擇不當對于受高溫高壓的法蘭、墊片、螺栓等即使正確操作，緊固很好，也仍然泄漏不止或由于熱應力等經常發生泄漏。這就需要重新研究法蘭、墊片、螺栓等的結構和材質等是否合理。另外，高壓密封連接件有著極高的配合要求，不能調配，金屬墊片不允許重復使用，以保持配合嚴密性從而減少泄漏。

(2)由于管系的熱應力等異常應力而引起的法蘭或螺栓的損傷這種損傷使墊片受壓面發生變化而產生泄漏，修理方法是增加管系的可撓性（如溫度補償器）。

(3)連接件的熱膨脹不均勻由于法蘭、墊片、螺栓的熱膨脹不均，法蘭部位易產生溫度梯度，也易發生泄漏。因此要緩和法蘭部位的溫度梯度，均化熱膨脹。

(4)法蘭剛性不足，墊片配合面產生缺陷原因是法蘭變形后，不能均勻壓緊墊片壓面而產生泄漏。修理方法是提高法蘭的剛性，降低墊片系數(參閱第二章法蘭連接中的相關內容)。

(5)法蘭平行性不好，中心偏差由安裝不當或機械損傷使墊片與密封面不貼合處泄漏。修理方法是重點加工墊片配合面或更換法蘭，校正法蘭的平行性和中心線。

(6)螺栓強度不夠、松動或腐蝕由于高溫螺栓易發生蠕變或因振動、熱變化、應力緩和而松動，另外螺栓外部易產生腐蝕從而發生泄漏。修理方法是更換螺栓材質，增大螺栓尺寸，使熱變化均勻，經常緊固螺栓，若發生腐蝕，則更換新螺栓。

(7)墊片承受壓力不足、腐蝕、變質或材質產生缺陷由于各種綜合情況而引起墊片承壓力不足；因介質的作用，墊片產生腐蝕或隨使用時間的增加，墊片發生變質等使連接部位發生泄漏。修理方法是緊固螺栓，改變尺寸或材質，更換墊片。

(8)帶壓堵漏法(不停車帶壓密封技術)當中、高壓管道、法蘭、閥門和設備等發生泄漏時也可采用特制夾具填充密封劑堵漏，此法操作簡單，應急措施好，堵漏設備和器具的安裝見圖1-12。

以法蘭為例，整個堵漏過程見圖1-13。在圖1-13中，Ⅰ為有介質泄漏的法蘭；Ⅱ為安裝好夾具并開始注入密封劑；Ⅲ為密封劑注射完畢，泄漏被堵住。

3.壁厚減薄的原因及修理方法

化工生產中造成設備壁厚減薄的主要原因是腐蝕、沖蝕和磨損，其中最常見的是腐蝕減薄。其減薄形式有全面性和局部性兩種，全面性壁厚減薄是由均勻腐蝕或磨損造成的。如果設備的壁厚已小于最小允許厚度，設備應降壓使用或報廢停用。

局部性壁厚減薄是由局部腐蝕、沖蝕或磨損造成的。一般減薄速度較快，易形成局部穿孔泄漏。當局部減薄比較嚴重時，可對減薄部位進行挖補修理。

4.局部變形的原因及修理方法

局部變形是指設備殼體上出現局部凹入或凸出等現象，使設備的可靠性降低。

造成局部變形的主要原因是結構或操作上的不合理。例如設備在開孔時，未按規定補強，焊縫交叉過于密集等。在操作不當時設備局部過熱，使材料強度降低，使相應部位也產生塑性變形。

修理方法主要采用壓模矯正器矯正局部凸出變形，如圖1-14所示。

對碳鋼設備，工作壓力不大，局部變形不嚴重又未產生裂紋時，可施加靜壓力或用沖擊的方法對局部變形進行熱矯形。矯正可一次完成，也可數次完成，在矯正過的壁面上可敷焊一層低碳鋼板，防止此處再度變形。

5.裂紋

裂紋是指設備殼體發生開裂現象，導致設備出現泄漏。有諸多原因可使設備產生裂紋，如：局部變形、應力集中、應力腐蝕、氫損害、載荷以及材料缺陷等。裂紋種類可分三大類。

(1)未穿透的裂紋若裂紋深度小于壁厚的10％且不大于1mm，可以用砂輪把裂紋磨掉，并與金屬表面圓滑過渡。裂紋深度不超過壁厚的40％，可在裂紋深度范圍內鏟出50°～60°的坡口后補焊。裂紋深度已超過壁厚的40％(又稱窄裂縫)，可在整個壁厚內開出坡口并進行補焊。

(2)穿透的窄裂縫裂紋寬度在15mm以下的稱為窄裂縫，補焊時根據設備壁厚而定。當壁厚小于12～15mm時可采用單面坡口，壁厚大于12～15mm時應采用雙面坡口。設備上的各部位(除應力集中的部位外)都可以采用補焊方法修理。

(3)穿透的寬裂縫裂紋寬度在15mm以上的稱為寬裂縫，采用挖補修理的方法，即將缺陷部位挖除并補焊上新板的修理方法。

上述三類裂紋的補焊均參照原設備圖紙和技術條件，并執行NB/T 47015—2011《鋼制壓力容器焊接規程》。

6.靜電電擊和火花

靜電是指在生產和運輸過程中，在物料、設備裝置、人體、器材和構筑物上產生和積累起來的電荷。靜電的產生與很多因素有關，如：固體的帶電、粉體的帶電、液體的帶電、氣體的帶電、感應帶電(如人體帶電)等。

靜電會給生產造成嚴重的損失和危害，因為靜電火花常成為引起燃燒、爆炸的能源。因此，易燃、易爆危險場所可能產生靜電的物體，應采取靜電接地。對非易燃、易爆危險場所內的物體，如因其靜電會妨礙生產操作、影響產品質量或使人體受靜電電擊時，也應采取靜電接地。

有關靜電接地的其他規定，可按《化工企業靜電接地設計技術規定》執行。

壓力容器修理后還應進行檢驗，即對修理質量進行檢查。拆開后的設備要按照原圖紙和化工工藝要求進行組裝。然后進行水壓試驗和氣密性試驗。最后撤除檢修時的臨時設施，清理雜物和垃圾，保證安全文明生產。