【正文】 安全狀況等級評定 （八） 第四十四條 錯邊和棱角度是壓力容器中的常見幾何缺陷 ， 主要影響壓力容器的受力狀況 ， 產(chǎn)生應(yīng)力集中 ， 國內(nèi)外各制造標準對于錯邊和棱角度都有允許范圍的規(guī)定 。 本次修訂參照 GB15098的容限值適當放寬給出了一個尺寸范圍表 ，包含在此范圍表內(nèi)的錯邊和棱角度的容器 ， 可定為 2級或 3級 。 在規(guī)定的操作條件下和檢驗周期內(nèi)能安全使用的定為 4級 ， 否則定為 5級 。 圓形缺陷是一種體型缺陷 ， 對焊縫強度的影響較小 。 其中 ， 適用于只要求局部探傷的壓力容器的表3和適用于要求全面探傷的壓力容器 、 低溫壓力容器和罐車的表 4均是按 GB15098和 JB473094放寬 1級得到的 。 制造標準允許的焊縫埋藏缺陷 ， 不影響定級 ， 超出制造標準的圓形缺陷與相應(yīng)的安全狀況等級 ， 見表 3和表 4。 相對圓形缺陷來講 ， 非圓形缺陷的危險性比較大 ， 尤其是未熔合和未焊透 ， 很可能在使用過程中引發(fā)新的裂紋 。 此外，《容檢規(guī)》還增加了如下規(guī)定： ①、 “ 對所有超標非圓形缺陷均應(yīng)測定其長度和自身高度，并在下次檢驗時對缺陷尺寸進行復驗。要確定缺陷是否擴展，就要測定缺陷高度，隨著無損檢測技術(shù)的發(fā)展，缺陷測高已經(jīng)取得較大的進展。這里所指的有效方式，既包括缺陷定期的自身高度測量監(jiān)控，也包括應(yīng)用聲發(fā)射、缺陷應(yīng)力分析和安全性評價等新技術(shù)、新成果。 16 安全狀況等級評定 （九 ） 表 5 一般壓力容器非圓形缺陷與相應(yīng)的安全狀況等級 表 6 有特殊需要的壓力容器非圓形缺陷與相應(yīng)的安全狀況等級 缺陷位置 缺陷尺寸 安全狀況等級 未熔合 未焊透 條狀夾渣 3 球殼對接焊縫，圓筒體縱焊縫，以及與封頭連接的環(huán)焊縫 H≤, 且H≤2 。 L≤3T H≤ 且 H≤4 。 L≤4T H≤ 且 H≤4 。L≤12T 缺陷位置 缺陷尺寸 安全狀況等級 未熔合 未焊透 條狀夾渣 3或者 4 球殼對接焊縫，圓筒體縱焊縫，以及與封頭連接的環(huán)焊縫 H≤, 且H≤2 。 L≤2T H≤ 且 H≤2 。 L≤2T H≤ 且 H≤4 。L≤6T 17 安全狀況等級評定 （十） 第四十六條 母材中的夾層如果與自由表面平行 ， 則可近似看成多層包扎的壓力容器 ， 滿足使用條件 ， 不影響定級；如果與自由表面的夾角小于 10176。 ， 則對壓力容器有較大危害 ， 檢驗人員可采用超聲檢測或應(yīng)力分析等方法綜合判定 ， 確認夾層不影響容器安全使用的 ， 可定為 3級 ， 否則定為 4級或 5級 。 18 安全狀況等級評定 （十一） 第四十八條 耐壓試驗是對壓力容器安全性能的綜合測試 。 如果進行修復 ， 修復后必須再次進行耐壓試驗 ，直到合格為止 。 ① 、 壓力容器使用單位應(yīng)向國家安全監(jiān)察機構(gòu)提出申請 。 ② 、 在用壓力容器缺陷安全評定采用國家安全監(jiān)察機構(gòu)逐項批準的方式 。 評定單位應(yīng)具有檢驗資格 。 19 石化系統(tǒng)壓力容器檢驗概況 壓力容器使用量大面廣，是國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)。 20多年來 ,通過逐步制訂和完善各類法規(guī)標準，開展以斷裂力學為基礎(chǔ)的缺陷評定與壽命預測工作，爆炸事故從七、八十年代的 205起 /年降低到九十年代初期 130起 /年。 20 壓力容器檢驗的目的和注意點 檢驗目的 ① 、 找出危險源 （ 缺陷 、 損傷 ） ：預測可能失效模式 ｛ 強度失效 （ 脆性破壞 、 塑性破壞 、 疲勞斷裂 、 蠕變斷裂 、 腐蝕斷裂 ） 、 剛度失效 、 失穩(wěn)失效 、 泄漏失效 ｝ ；制定合理的無損檢測方案和確定適宜的理化檢驗方法；探討無損檢測可靠性 。 三類主要缺陷及其破壞形式 ① 、 體積型缺陷：死缺陷 （ 制造遺漏埋藏缺陷 ） ；活缺陷（ 沖刷 、 點蝕 、 腐蝕 ） 、 腐蝕與沖刷速率； ② 、 平面型缺陷：應(yīng)力腐蝕裂紋 、 氫致開裂 、 冷熱裂紋 、 再熱裂紋 、 疲勞裂紋 、亞臨界擴展速率； ③ 、 彌散型損傷：白點 、 蠕變開裂 、 材質(zhì)劣化 、 氫腐蝕 。 檢驗注意點： ① 、 設(shè)計的特殊要求； ② 、 選材的特殊要求； ③ 、 制造工藝的特殊要求； ④ 、 使用工況和環(huán)境變化；⑤ 、 其它 （ 重要度 、 設(shè)計 、 制造 、 安裝 、 使用管理水平等 ） 。其中強度失效是最主要失效形式（包括韌性斷裂、脆性斷裂、疲勞斷裂、蠕變斷裂、腐蝕斷裂）。（選用材料、壁厚不當，腐蝕減薄、超壓運行等） ②、脆性斷裂是指變形量很小，應(yīng)力值遠低于材料強度極限時發(fā)生的斷裂。）。（結(jié)構(gòu)不良、操作失當，制造質(zhì)量差。（焦炭塔筒體變形。 22 安全評估與壽命預測技術(shù)進展 七十年代，合肥通用所等單位率先將斷裂力學用于在用壓力容器的缺陷評估與壽命預測，編制 CVDA84規(guī)范，該規(guī)范與國外同期的缺陷評定規(guī)范（如日本 WES280 英國BSPD649 國際焊接學會 IIWX74974等）是建立在以 DM模型和寬板試驗為基礎(chǔ)的 COD設(shè)計曲線基礎(chǔ)之上，是安全的工程評定方法。 “ 七五、八五 ” 期間在J積分失效評定曲線和通用失效評定曲線的斷裂評定方法、體積型缺陷極限載荷與安定性分析評估研究、接管高應(yīng)變區(qū)缺陷安全評估方法及綜合安全狀況等級評定研究等方面取得突破， 國標《含缺陷壓力容器安全評定》對體積性缺陷評定采用了極限載荷與安全性分析為基礎(chǔ)的研究成果，對平面缺陷斷裂評定采用三級技術(shù)路線。 23 安全評估與壽命預測技術(shù)進展 ⑴ 在用壓力容器抗應(yīng)力腐蝕開裂技術(shù)研究，通過 07MnCrMoVR 16MnR鋼對 H2S和 OCr18Ni 00Cr17Ni14Mo2鋼對 Cl— 等典型鋼種和介質(zhì)的應(yīng)力腐蝕敏感性、開裂及裂紋擴展速率 (da/dt)的影響因素及控制參量的研究，探索防止或減緩產(chǎn)生 SSCC的方法，以提出抗應(yīng)力腐蝕安全評估工程方法； ⑵ 在用壓力容器在典型介質(zhì)中腐蝕疲勞剩余壽命評估技術(shù)研究 ，通過常用鋼種腐蝕裂紋擴展速率的收集分析與試驗驗證相結(jié)合 ， 提出腐蝕疲勞安全評估的指導性意見； ⑶ 典型臨氫裝置氫損傷評定與壽命預測技術(shù) ， 利用掛片研究 ， 提出熱壁加氫反應(yīng)器氫損傷評價方法 、 提高壽命措施及剩余壽命評定方法； ⑷ 應(yīng)變疲勞剩余壽命技術(shù)研究 ， 以循環(huán) J積分作為應(yīng)變疲勞裂紋擴展速率參量并研究其工程計算結(jié)果 ， 結(jié)合模擬試樣試驗研究 ， 考慮外載影響提出壽命評估方法； ⑸ 實用延壽技術(shù)研究 ， 將表面技術(shù)用于壓力容器的延壽領(lǐng)域 ， 利用表面改性 、 表面涂 、 鍍 、 覆技術(shù)隔離或減緩介質(zhì)環(huán)境對壓力容器的作用 。 1998～ 2022年 ， 合肥通用所 、 華東理工大學 、 浙江工業(yè)大學等單位 ，對二十余家大型企業(yè)的近千臺帶缺陷壓力容器進行了安全評估 ， 尤其是對四十余臺高溫高壓臨氫環(huán)境下壓力容器 ， 百余臺濕 H2S環(huán)境及無水液氨環(huán)境下壓力容器 ， 二十余臺硝酸鹽環(huán)境下催化再生器等的安全評估與綜合延壽技術(shù)應(yīng)用取得了重大進展 24 壓力容器裝置系統(tǒng)風險評價技術(shù) 風險評估 RBI技術(shù)是近三十年來國際上新興的一門學科 ，其基本思路是采用系統(tǒng)論的原理和方法 ， 對系統(tǒng)中固有的或潛在的危險發(fā)生的可能性與后果進行科學分析的基礎(chǔ)上 ， 給出風險排序找出薄弱環(huán)節(jié) ， 以確保本質(zhì)安全和減少運行費用為目標 ， 優(yōu)化檢驗策略的一種管理方式 。1996年 API公布了 RBI基本資源文件 API BRD 581的草案 ，2022年 5月又公布 API 581正式文件 。 十多年來 ， 西方發(fā)達國家甚至亞洲的韓國 、 新加坡等國家和地區(qū)的石化煉油廠廣泛應(yīng)用了 RBI方法進行成套裝置中的承壓設(shè)備的檢驗與維修 ， 使得風險和檢驗維修費用都大幅度下降 。 因此隨著診斷技術(shù)的發(fā)展和設(shè)備多年的運行經(jīng)驗 ， 這種新型的風險檢驗概念被引進國際上大中型石化能源工業(yè) ， 用于提高設(shè)備運行的可靠性并降低檢驗成本 ， 并經(jīng)過實踐檢驗被證明為一種高效的風險分析工具：風險評估所提供的成果是優(yōu)化的檢驗策略 ， 即通過識別可能的潛在高風險概率的設(shè)備 ， 采用針對性的檢驗技術(shù)來進行檢測 ， 編制與風險相適應(yīng)的檢驗規(guī)程 。 2022年 3月合肥通用機械研究所壓力容器檢驗站 (GMRI)、 法國國際檢驗局 (BV)與中國石化茂名分公司組成項目組 ， 采用BV先進的軟件及數(shù)據(jù)庫 ， 首次在中國國內(nèi)石化企業(yè)開展定量RBI的應(yīng)用工作 ， 進行高溫高壓化工 、 石化工藝過程裝置風險評估 (包括大連 WEPEC ARDS裝置 ， 金陵石化凡士林加氫裝置 ， 茂名石化公司乙烯裂解裝置和煉油加氫裂化裝置等 )解決實際生產(chǎn)問題 。 檢驗依據(jù)： 檢驗準備：檢驗單位的技術(shù)方案 、 設(shè)備 、 人員準備；現(xiàn)場聯(lián)系協(xié)調(diào)人員的確定；被檢設(shè)備的停工 、 盲板 、 置換 、 搭架 、 打磨 。 ② 質(zhì)保體系有效運轉(zhuǎn) 。 宏觀檢驗：結(jié)構(gòu)形式檢查；幾何尺寸檢查；表面情況檢查 （ 腐蝕 、 泄漏 、 保溫層 、 襯里 、 裂紋 、 咬邊 、 局部變形 ） 。 強度校核： 1 缺陷評定：壓力容器及壓力管道安全評估與壽命預測技術(shù)和標準規(guī)范 ， 目前國內(nèi)主要用 ASME第十篇： IWB3640用于奧氏體壓力管道 、 IWB3650用于鐵素體壓力管道 。 1 氣密性試驗； 1 安全附件檢驗 （ 檢驗單位校驗或是用戶自行處理 ） ； 1安全狀況等級和檢驗周期的確定。 齊魯化工二廠氨合成塔進出口物料換熱器 主要技術(shù)參數(shù)：操作壓力： ； 操作溫度： 160℃ ；容器規(guī)格： ф 1050 （ 12 7） 14294； 材質(zhì)： KTEN60MA； 屈強比： ；介質(zhì)：氮氣 、 氫氣 。 齊魯檢測中心檢測發(fā)現(xiàn)：環(huán)縫發(fā)現(xiàn)多條裂紋 ， 深度在 30mm左右 。 板材發(fā)現(xiàn)大面積龜裂 ， 外表面第一層層板已裂穿 。 MT檢測表面裂紋； ③ 、 進行強度和失效分析 。 經(jīng)檢驗和失效分析后 ， 目前已安全使用一個檢驗周期 ， 取得較好的經(jīng)濟效益和社會效益 。 主要特征： ⑴ 煙氣露點溫度高于壁溫時 ， 形成含硝酸鹽的酸性水溶液； ⑵ 再生器操作壓力較低 ， 往往焊前不預熱 、 焊后不熱處理 ， 有很大的殘余應(yīng)力； ⑶ 硝酸鹽酸性溶度環(huán)境構(gòu)成陽極溶解型應(yīng)力腐蝕開裂環(huán)境； ⑷ 、 金相與斷口分析表明裂紋為沿晶開裂 ， 明顯的應(yīng)力腐蝕開裂特征 。 預防對策： ① 、 定期對再生器的煙氣成份 、 露點溫度 、 冷凝液 PH值及壁溫測試分析； ② 、 升壁溫避開應(yīng)力腐蝕環(huán)境； ③ 、 降低焊縫中的焊接殘余應(yīng)力； ④ 、 定期對再生器進行在線超聲波檢測 。 由于在線檢測工作條件苛刻 （ 溫度較高 ） ， 只能采用抽查方式 ， 在線檢測可以幫助業(yè)主制定檢修計劃 ， 確定停車檢修時間和確定拆除內(nèi)襯的部位 ， 從安全性和經(jīng)濟性兩個角度為業(yè)主解決了生產(chǎn)中的問題 。通常在高溫、高壓、臨氫條件 (所謂高溫、高壓、臨氫條件是指溫度＞ 250℃ ，氫分壓＞ ） 下工作，使用條件十分惡劣。據(jù)不完全統(tǒng)計國內(nèi)在用熱壁加氫反應(yīng)器已達上百臺。 由于熱壁加氫反應(yīng)器主體材料面臨著介質(zhì)腐蝕、應(yīng)力腐蝕、氫腐蝕、氫脆、回火脆化和蠕變脆化等一系列問題，同時目前國內(nèi)的熱壁加氫反應(yīng)器已使用了 6～ 20年，其危險性在逐年遞增。 堆焊層表面裂紋 不銹鋼堆焊層金屬的表面裂紋表現(xiàn)在表面產(chǎn)生并向母材方向擴展 。 32 照片 1 堆焊層裂紋宏觀形貌 3 照片 2 堆焊層裂紋微觀形貌 200 連多硫酸應(yīng)力腐蝕開裂 在臨氫設(shè)備中，由連多硫酸（ H2SXO6， X＝ 3～ 6） 引起不銹鋼應(yīng)力腐蝕開裂更具危險性。 33 照片 3 人孔頂蓋密封槽底裂紋形貌 60 照片 4 人孔頂蓋密封槽底裂紋微觀形貌 200 ⑷ 鉻鉬鋼的回火脆化 Cr－ Mo鋼長時間地保持在 325～ 575℃ 或在該溫度范圍緩慢地冷卻時，出現(xiàn)材料損壞、性能劣化現(xiàn)象，通常稱之為高溫回火脆化。其特征是沿晶破壞形態(tài)、沖擊韌性的降低和脆性轉(zhuǎn)變溫度向高溫側(cè)遷移。回火脆化是可逆的，將脆化的材料加熱到 600℃ 以上急冷，鋼材可以恢復原來的韌性；但一旦產(chǎn)生裂紋則是不可逆的。且冷卻后的反應(yīng)器氫不斷往界面處濃縮，產(chǎn)生很大的垂直應(yīng)力，有人測試過大約有 14kg/mm2的垂直應(yīng)力。由于材料氫脆現(xiàn)象等因素的疊加，在比較薄弱的部位產(chǎn)生剝離。 ②、兩條焊道的搭接部位為剝離裂紋最容易出現(xiàn)的部位，剝離裂紋大多為片狀，且基本平行于堆焊層的熔合面。 35 典型壓力容器在用檢驗（三） 在用熱壁加氫反應(yīng)器的檢驗 對于不銹