压力容器制造质量检验控制的分析研究

何旺，谭云华，陈太军，邓清

（东方电气集团东方锅炉股份有限公司， 四川 德阳 618000）

压力容器是指盛装气体或液体，承载一定压力，且压力值及容积满足有关规定的密闭设备，其承载的介质通常为高压、高温、有毒或有腐蚀性、易燃或易爆的气体或液体。压力容器的失效会导致爆炸、高温或有毒气体或液体的释放等恶性事件，对人员的生命安全造成严重威胁，并造成巨大财产损失及环境污染。压力容器失效事故时有发生，很多是因为压力容器产品实物本身存在质量问题造成的。把好压力容器产品的实物质量对确保压力容器的安全使用具有非常重要的意义。

本文依据标准要求，结合实际工作，就如何通过把关压力容器产品制造过程中的关键工序的质量检验，达到保证完工产品质量的效果，进行了总结和归纳，形成“一翻、三查、三按、三检”的以流转卡为主线的质量管控模式。对于压力容器制造过程质量控制提供借鉴和参考价值。

1 关键工序的意义以及关键工序的界定

压力容器结构复杂，制造工序多，质量管控难度大。如果质检人员按照大海捞针的方式对每道制造工序进行检查，不仅导致质检力量分散，难以完成检测任务，也达不到检验的目的；同时还可能造成操作者对质检人员的依赖，弱化自互检功效。检查人员把关关键工序质量，不仅能起到“好钢用在刀刃上”的作用，还可以促使操作者养成自互检的习惯，逐步形成人人参与质量管理的理念。

“关键工序”是指在产品加工过程中，对产品主要使用功能、安全状况有重大影响的特殊工序，一旦该工序质量把关失误将造成重大损失。作者通过梳理压力容器制造流程，分析出以下十道压力容器制造关键工序：原材料确认、壳体纵环缝装配、管板加工、热处理、划线、装配（包括外壳与管系装配、管箱与管系装配）、内部清洁度检查、水压试验、完工检查、发货检查。

2 压力容器产品质量管控模式

压力容器类别多样，使得产品结构复杂多样，个性化强，产品加工制造难度大，制造检验工序多，个别零部件还存在二次/多次加工情况。此外，因存储介质不同，质量控制存在诸多特殊要求，这些都给压力容器质量控制带来困难。工艺流转卡是产品制造加工流程的重要控制方式，涉及产品制造的全周期，故选择“以流转卡为主线”质量管控模式易于执行，可概括为：“一翻、三查、三按、三检”，具体如下：

“一翻”指翻阅流转卡，核查检查前的工序已经执行完并检查合格；

“三查”指查临改（工艺/设计临时更改单）、查NCR（不符合项报告）、查产品试样报告；

“三按”指按标准、按图纸、按工艺对实物进行检查；

“三检”指对实物的产品标识、几何尺寸、外观质量进行检查。

3 关键工序的检验

为了保证最终完工产品质量和避免重大质量损失，必须有效把关压力容器制造关键工序质量检验。现就压力容器制造过程的十道关键工序质量检验阐述如下：

3.1 原材料的确认

原材料性能是压力容器长久运行的重要前提，一旦错用将带来巨大安全隐患或巨额处理代价，因此必须实施投料前的原材料确认。确认时，主要依据图纸和流转卡要求，按照材料发放记录，核实产品标识和原材料标记移植，确保产品和原材料具有可追溯性。

3.2 壳体纵、环缝装配检查

按照GB150.1，壳体纵向接头（简称纵缝）属于A类焊接接头，壳体环向接头（简称环缝）属于B类焊接接头。A、B类焊接接头是压力容器最主要的承压焊缝。焊缝的装配质量是影响焊缝质量的关键因素之一。做好纵缝、环缝的装配检查至关重要。

壳体纵缝装配检查时注意检查纵缝的错边量应符合GB150.4第6.5.1条的要求。

壳体筒节环缝装配检查前，首先要对照图纸检查筒节质量，包括筒节的直径、圆度、壁厚、棱角度、筒节长度、错边量、周长等，应符合图纸和GB150.4第6.5.1，6.5.2，6.1.10，6.5.11条的要求。然后，根据筒身下料的排版图，检查筒节装配的顺序和相互位置，特别是纵缝错开的相互尺寸，避免十字焊缝，焊接接头的布置应符合GB150.4第6.5.5条的要求；环缝的错边量，应符合GB150.4第6.5.1条的要求。

3.3 管板加工的检查

管板是容器产品中重要部件，其用途是隔开管程和壳程的流体，并为换热管和拉杆以及管程的分成隔板提供固定支撑点。如果管板失效，将会影响到容器产品的正常运行。

管板检查，首先要核对标记移植，确保实物、图纸、流转卡一致；其次，管板初车后，按照图纸要求测量待堆焊面的凹深深度；最后，管板精加工后，按照图纸要求检查管板，包括堆焊面凹深深度，管板堆焊层的硬度，管板的几何尺寸、管孔直径，孔桥宽度，粗糙度等，应符合图纸要求。

3.4 热处理检查

热处理是指采用适当的方式对金属材料或工件进行加热、保温和冷却以获得预期的组织结构与性能的工艺。通过热处理可以松弛焊接残余应力；稳定结构的形状和尺寸，减少畸变；改善母材、焊接区的性能，提高焊缝金属的塑性；降低热影响区的硬度；提高断裂韧性；改善疲劳强度；改善蠕变特性；恢复或提高冷成形中降低的屈服强度；提高抗应力腐蚀的能力；进一步释放焊缝金属中的有害气体，特别是氢气，防止延迟裂纹的发生。压力容器制造中常采用的热处理有成形受压元件的恢复性能的热处理和焊后热处理。热处理的效果直接决定产品的性能。

热处理的检查是压力容器制造过程中非常重要的一项检查。热处理检查分热处理前检查、热处理过程中检查、热处理后检查。

热处理前检查主要包括：核实产品标识，确保即将热处理的实物、流转卡、热处理工艺一致；翻阅流转卡，核查热处理前的工序已执行完并合格，需特别注意无损探伤已经合格；核查NCR以及NCR的处置情况；核查是否存在临改，以及临改的执行情况；产品实物以及试样的摆放，应满足工艺文件的要求，特别注意热电偶的布置是否符合工艺文件的要求；仪器仪表的选用应满足产品的要求，检定合格且在有效期内。特别注意仪表的类型需符合产品质量管理体系的要求，如按ASME标准制造的产品，选用的热电偶应是按照ASME体系要求进行计量检定合格并在有效期内。

热处理过程中检查主要是监控热处理炉正常运行，实物热处理的曲线走向符合热处理工艺的要求。

热处理后的检查主要是检查产品有无过烧（颜色异常）、胀粗和异常变形等现象，对怀疑可能产生脱碳的部位，可委托材研所进行现场金相检验；审核产品实物的热处理的曲线和记录，需符合热处理工艺的要求。

3.5 划线检查

划线检查指按照图纸要求对工人采用划线工具在容器产品实物上标识的接管等附件位置线的正确性进行的检查。划线检查合格后才在产品上开孔，装配接管。如果管孔、附件位置错误，产品到工地将无法正常安装。容器产品上关键部件的划线检查主要有外壳孔线检查和封头孔线检查。

划线检查前，需通过流转卡核查外壳划线或者封头划线前的工序已执行完并合格（特别是焊缝试样、封头母材试样，返修涉及到的热处理和探伤，都需合格），核查是否存在尺寸变化的临改。划线检查时，首先要核对产品标识，确保实物、图纸、流转卡一致；其次根据排版图，检查划线的基准是否符合排版图的要求，四象限是否正确；最后才根据图纸和临改，对产品实物上的划线尺寸逐一进行检查。

注：化工容器产品一般都会有一张标注接管周向分布的《方位图》。划线检查时，需要将《装配图》和《方位图》相互结合，才能正确确定接管的位置。通过《装配图》可以确定接管沿产品轴向的位置，《方位图》才能确定接管沿产品周向的位置。

3.6 总装检查

容器产品的总装包括外壳组件与管系组件的装配、管箱组件与管系组件的装配。

装配检查时，首先翻阅流转卡，核查外壳组件、管系组件、管箱组件已合格，特别注意核查探伤的结果，NCR的处置结果以及试样的结果；其次核查产品标识，确保实物、图纸、流转卡一致；最后按照装配图纸要求核对管系、外壳和管箱的相互方位，需符合图纸的要求。

注：管系组件和外壳组件套装过程中，需要采用管道镜观察滚轮在套装过程中是否被损坏。

3.7 内部清洁度的检查

压力容器产品通常都是密闭设备，换热管的内径一般都很小，壁厚很薄，内部存在异物可能导致换热管爆管和磨损加快。内部清洁度决定着容器产品的正常运行和使用寿命。容器产品的内部清洁度检查主要包括外壳清洁度、管程清洁度、管系清洁度检查。

在组件装配前，分别对管系、外壳和管箱的内部清洁度进行检查，不允许有异物残留。对管程以及外壳封头上有人孔的产品，水压试验后需打开人孔盖，对内部清洁度进行二次检查。

注：换热管机加去除余量后，需采用内窥镜或者手电筒对换热管的内部进行检查，看是否残留有铁屑等异物。

3.8 水压试验的检查

压力容器制造完成后进行水压试验的目的是检查完工容器的宏观强度、焊缝致密性和密封件的密封性，并改善其防脆断性能。选材正确、结构合理、计算可靠、按规范要求检验合格的容器，通常在正常运行中能够保证安全使用。但检验合格的产品只说明没有规范不允许的缺陷，但是可能存在规范允许存在的缺陷。在正常运行中，特别是在交变载荷作用下可能会引起安全事故。所以在运行前对压力容器的超压试验（超过设备设计压力的试验，如水压试验）是检验设备能安全使用的有效手段。

压力容器产品水压试验前须核实流转卡上水压前的工序已执行完毕。需特别注意核查无损探伤、热处理、试样已合格，临改已执行，NCR已处置合格并关闭。

水压试验检查首先核实压力表的选用需满足图纸和GB150.4第11.4.9条的要求，试验的温度应符合GB150.4第11.4.9.3条的要求；然后再按照图纸、工艺和标准要求对水压试验过程进行检查，其结果应符合GB150.4第11.4.9.4，11.4.9.5条的要求。

注：压力表的类型需符合产品质量管理体系的要求，如按ASME标准制造的产品，选用的压力表应是按照ASME体系要求进行计量检定合格并在有效期内。

3.9 完工检查

完工检查又称最后检验，是指产品完工后，按照标准、图纸和工艺的要求，对产品的实物质量进行的最后一次全面检查，并对产品实物的最终质量进行评判。只有经完工检查合格的产品才能提交给业主。所以，完工检查是容器产品制造检验过程中关键工序中的关键工序。

完工检查的时机，应最接近产品最终提交给业主的状态，同时又能对产品的外观和几何尺寸进行检查。综合考虑，应在产品喷底漆后进行。

如何做好产品的完工检查？可以简述为“三检三注意”。

“三检”指检查实物的产品标识、几何尺寸和外观质量；

“三注意”指注意对临改执行情况进行检查、注意检查的全面覆盖性、注意对关键零件/位置的检查。

注：容器产品强调过程质量控制，但是过程控制不能取代最终的完工检查。完工检查时，要注意对临改的执行情况进行检查；按图纸，对最终的产品几何尺寸逐一检查，不要漏项；注意对关键零件/位置进行检查，如密封面、法兰的质量、开口接管内部清洁度等。

3.10 发货检查

发货检查是对产品是否具备发货条件的确认，以及产品装车后发运前外观质量的检查，是压力容器出厂前的最后一道质量关。发货检查合格，产品就将发运给用户。

只有资料审查合格和实物检查合格的压力容器产品，才具备发货条件。资料核查是对压力容器在生产过程中产生的质量证明文件进行审查。实物检查是核查压力容器的《流转卡》上每个工序是否都已签字。

发货检查可以简述为“一拍、两查、三注意”。

“一拍”指压力容器外观质量检查合格后，对产品当时的外观和产品的状态进行拍照。

“两查”指核查压力容器的资料、实物都合格；

“三注意”是指注意检查压力容器上氮气压力表的压力；注意检查发运前产品最后的外观质量；特殊产品发货前，注意对内部清洁度再次检查。

注：《流转卡》是记录实物过程质量合格的载体，每道工序合格后，操作者或者操作者和检查员才在流转卡上签字。所以产品实物合格可以通过核查《流转卡》核实。

4 结束语

压力容器产品质量保障得益于制造过程各关键工序的质量管控，有效把控关键工序质量检验，是确保压力容器完工质量的有效措施，不仅涉及产品运行安全，还可节约返工成本。本文通过分析提炼的压力容器制造过程十道关键工序质量检验要点，有助于提升企业质量检验的规范操作，避免重大质量错漏检，提升压力容器制造企业的质量把关能力。

◆参考文献

[1] GB150.1～150.4-2011，压力容器[S].

[2] ASME 第Ⅷ卷1册，压力容器[S].

[3] TSG21-2016，固定式压力容器安全技术监察规程[S].

[4] 王婧，李慧平，杨祎. 压力容器焊接质量控制[J].石油和化工设备，2018，(7)：60-62.