淺談壓力容器焊接成品的致密性檢驗和承壓能力檢驗

文 宇 劉 英

（安徽省霍邱縣水務局 霍邱 237400）（安徽省水利科學研究院 蚌埠 233002）

1 前言

壓力容器、鍋爐、管道及儲罐等承壓容器焊接結構件焊完后，要進行密封性檢驗，包括焊縫的致密性檢驗和壓力容器的承壓能力檢驗。下面針對承壓容器在焊接制造完成前后這個階段，闡述如何進行壓力容器焊接成品的焊縫致密性檢驗和承壓能力檢驗。

2 焊縫致密性檢驗

2.1 煤油試驗

煤油試驗適用于敞開的容器和儲存液體的儲器以及同類其他產品的密封性檢驗。試驗時在便于觀察和焊補的一面涂白堊粉，待干燥后在焊縫另一面涂煤油，試驗過程中涂2～3次，持續15min～3h。涂油后立即開始觀察白堊粉一側，如在規定時間內，焊縫表面未出現油斑和油帶，即判定為合格。碳鋼和低合金鋼焊接構件做煤油試驗所需時間推薦值見表1。

表1 碳鋼和低合金鋼做煤油試驗所需時間推薦值

2.2 載水試驗

適用于不受壓的容器或敞口焊接儲器的密封性試驗。試驗時，仔細清理容器焊縫表面，并用壓縮空氣吹凈、吹干。氣溫不低于0℃的條件下，在容器內灌入溫度不低于5℃的凈水，然后觀察焊縫，持續時間不得少于1h。在試驗時間內，焊縫不出現水流、水滴狀滲出，焊縫及熱影響區表面無“出汗”現象，即為合格。

2.3 沖水試驗

適用于難以進行水壓試驗和載水試驗的大型容器。試驗時，用出口直徑不小于15 mm的消防水帶往焊縫上沖水。水射流方向與焊縫所在表面夾角不小于70°。試驗水壓應不小于0.1 MPa，以造成水在被噴射面上的反射水環直徑不小于400mm。試驗時的氣溫應高于0℃、水溫高于5℃。對垂直焊縫應自上而下進行檢查，沖水同時對焊縫另一面進行觀察。

2.4 沉水試驗

只適用于小型焊接容器，如汽車油箱等的密封性檢驗。試驗時將工件沉人水中20～40mm深處，然后試件內充滿壓縮空氣，觀察焊縫處有無氣泡出現，出現氣泡處即為焊接缺陷存在的位置。

2.5 吹起試驗

用壓縮空氣流吹焊縫，壓縮空氣壓力不小于0.4MPa，噴嘴與焊縫距離不大于30mm，且垂直對準焊縫，在焊縫另一面涂以l00g/L的水肥皂液，觀察肥皂液一側是否出現肥皂泡以發現缺陷。

2.6 氨氣試驗

適用于可封閉的容器或構件。試驗時，在焊縫上貼以浸透5%硝酸銀（汞）水溶液的試紙（其寬度比焊縫寬度大20mm）。在焊件內部充入含10%（體積含量）氨氣的混合壓縮空氣（其壓力按焊件的技術條件制定），保壓3～5min，以試紙上不出現黑色斑點為合格。

2.7 氨氣檢漏

是一種靈敏度很高的密封性檢驗方法，用以檢查致密性要求較高的焊縫。檢查時，將容器抽真空，然后噴射氨氣或在容器內通入微量氨氣，由專用氨氣質譜檢漏儀進行檢漏。

3 壓力容器承壓能力檢驗

3.1 常用檢驗方法簡介與比較

壓力容器的承壓能力檢驗有水壓試驗和氣壓試驗。

水壓試驗，即以水為介質進行的超壓水壓試驗，是通過向設備或系統充水加壓，在加壓中及加壓后，觀察設備或系統有無滲漏破裂，或明顯變形的一種檢驗方式，主要是檢查壓力容器承壓部件的強度和嚴密性。其目的是檢查設備的完善程度，暴露缺陷，避免帶有嚴重缺陷的壓力容器承壓部件投入運行或繼續運行。試驗最常用的加壓介質是室溫下的水，試驗壓力要超過設備額定工作壓力或設計壓力。當對管道進行水壓試驗時，宜用閥門將管道分成幾段，依次進行試驗。為了檢查強度，試驗壓力比工作壓力大幾倍或相當于材料屈服極限的壓力值。試驗時應注意觀察應變儀，防止超過屈服點。試驗后的焊接試件必須經過退火處理，以消除因試驗而引起的殘余壓力，然后依次進行試驗。

氣壓試驗一般用于低壓容器和管道的檢驗，氣壓試驗比水壓試驗更為靈敏和迅速。由于試驗后產品不用排水處理，因此氣壓試驗特別適用于排水困難的容器和管道。氣壓試驗的危險性比水壓試驗大。水壓試驗的試驗壓力為工作壓力的1.5倍，氣壓試驗則為1.25～1.5倍。水壓試驗和氣壓試驗的方法及要求見表2。

3.2 水壓試驗具體試驗方法

在壓力容器承壓能力檢驗中，實際運用較多的是水壓試驗，下面就水壓試驗的具體試驗方法做一簡介。

3.2.1 進行水壓試驗的目的和場合

在壓力容器制造、安裝、修理、改造及定期檢驗中，都需要進行水壓試驗：

（1）制造過程中的水壓試驗包括受壓元件單件水壓試驗、受壓部件或組件水壓試驗、設備總體水壓試驗等，在無損探傷合格及熱處理以后進行。

（2）安裝過程中的水壓試驗在承壓設備及系統組焊安裝完畢，經無損探傷合格及熱處理以后進行。

（3）修理改造中的水壓試驗是在壓力容器移裝，或受壓元件經過重大修理改造，經無損探傷及熱處理后進行。

（4）定期檢驗中的水壓試驗是指在用鍋爐及移動式壓力容器，每6年至少進行一次水壓試驗；固定式壓力容器每兩次內外部檢驗后至少進行一次水壓試驗。

3.2.2 水壓試驗壓力及水溫水質

水壓試驗壓力應以能考核承壓部件的強度，暴露其缺陷，但又不損害承壓部件為佳。通常規定，承壓部件在水壓試驗壓力下的總體應力不得超過材料在試驗溫度下屈服點的90%。具體的水壓試驗壓力如表3所示。

水壓試驗應在周圍環境溫度高于5℃時進行，否則應采取防凍措施。試驗用水的溫度應高于空氣露點的溫度，以防鍋爐或容器表面結露；但水溫也不宜過高，以防汽化及造成過大的溫差應力。為了防止合金鋼制造的承壓部件在水壓試驗時造成脆性破裂，水壓試驗水溫應高于該鋼種的韌脆轉變溫度。

水壓試驗用水的水質應潔凈。對奧氏體不銹鋼制造的承壓部件進行水壓試驗時，應嚴格控制水中的氯離子含量，以防止產生嚴重的應力腐蝕。一般要求試驗用水的氯離子含量不能超過25mg／L，試驗合格后應立即將水漬清除干凈。

3.2.3 水壓試驗過程

水壓試驗前，被試設備各連接部位的緊固螺栓必須裝配齊全，緊固妥當。應配置兩個經過校驗準確可靠的壓力表，其量程應為2倍的試驗壓力，安裝于被試設備頂部便于觀察的位置。

表2 水壓和氣壓試驗方法及要求

被試設備內部應充滿水，滯留在器內的氣體必須排除干凈。被試設備的外表面應保持干燥。

水壓試驗時，壓力升降應緩慢進行。當壓力升至0.3MPa～0.5MPa時，應停止升壓，進行初步檢查；當壓力升至工作壓力時，應停止升壓檢查有無異常情況，無異常時方可升壓至試驗壓力。對焊制鍋爐和壓力容器，在試驗壓力下保持20min（鍋爐）或30min（容器），然后降至工作壓力進行全面檢查。檢查期間壓力應保持不變，不得采用連續加壓方式來維持壓力不變。

3.2.4 水壓試驗合格標準

水壓試驗檢查合格的標準是：在承壓部件金屬壁和焊縫上沒有水珠；水壓試驗后，用肉眼觀察不到殘余變形。對設計要求測定水壓試驗殘余變形的容器，徑向殘余變形不超過0.03%，或容積殘余變形不超過容積全變形的10%；對鉚縫和脹口來說，在降到工作壓力時不漏水。材料抗拉強度≥540MPa的容器，應經表面無損探傷抽查無裂紋。

3.2.5 水壓試驗主要安全注意事項

（1）試驗現場應有可靠的安全防護設施，并經單位技術負責人和安全部門檢查認可。水壓試驗過程中不得進行與試驗無關的工作，無關人員不得在試驗現場停留。

（2）在試驗壓力下，任何人不得靠近被試設備。

（3）試驗過程中不得帶壓緊固螺栓或向受壓元件施加外力。

（4）不得擅自以氣壓試驗代替水壓試驗，以防設備在試驗中破裂造成爆炸事故。

4 結語

壓力容器由于密封、承壓及介質等原因，容易發生爆炸、燃燒起火而危及人員、設備和財產的安全及污染環境的事故，搞好壓力容器焊接成品的致密性和承壓能力檢驗對保證其安全尤為關鍵和重要