第六、七章 压力容器定期检验_压力容器定期检验
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第六章 压力容器定期检验
第一节 压力器定期检验的内容与要求
压力容器的定期检验是指在容器的设计使用期限内，每隔一定的时间，即采用适当有效的方法，对它的承压部件和安全装置进行检查或做必要的试验。
一、压力容器定期检验的目的压力容器在使用过程中，由于长期承受压力及其他—些载荷，有的还要受到腐蚀性介质的腐蚀，或在高温、深冷的工艺条件下工作，容器的承压部件难以避免地会产生各式各样的缺陷。这些缺陷，有的是运行中产生的，有的是原材料或制造中的微型缺陷发展而成的。压力容器的这些缺陷如果不能及早发现并采取一定措施加以消除，任其发展扩大，必将在继续使用过程中发生断裂破坏，导致严重的爆炸事故 实行定期检验，是及早发现缺陷、消除隐患、保证压力容器安全运行的一项行之有效的措施。通过定期检验，能达到以下几个方面的目的：
1．了解压力容器的安全状况，及时发现问题，及时修理和消除检验中发现的缺陷，或采取适当措施进行特殊监护，从而防止压力容器事故的发生，保证压力容器在检验周期内连续地安全运行。
2．通过定期检验，进一步验证压力容器设计的结构、形式是否合理，制造、安装质量如何以及缺陷的发展情况等。
3．及时发现运行管理中存在的问题，以便改进管理和操作。
因此，为了防止事故的发生，确保压力容器安全经济运行，压力容器的使用单位除了加强对压力容器的日常使用管理和维护保养外，还要定期对压力容器进行全面的技术检验，对压力容器技术状况做出科学的判断，以确定压力容器能否继续使用。
二、压力容器定期检验的周期
压力容器的检验周期应根据容器的技术状况、使用条件和有关规定来确定。(压力容器安全技术监察规程)将压力容器的定期检验分为外部检查、内外部检验和耐压试验。其检验周期具体规定如下：
1．正常情况下的检验周期(1)外部检查：每年至少一次。
(2)内外部检验：安全状况等级为1—3级的，每隔6年至少一次；安全状况等级为3—4级的，每隔3年至少一次。
一般，对于安全状况为4级的压力容器应提出相应的监 控条件和措施，其监控时间不宜过长；定为5级的容器，在未经修理缺陷处理之前，不可再作为承压设备使用。(3)耐压试验：每10年至少一次。
2．检验周期予以缩短的情况
有下列情况之一的压力容器，内外部检验期限应予适当缩短：
(1)介质对压力容器材料的腐蚀情况不明，或介质对容器材料的腐蚀速率大于0.25mm／年，以及设计者所确定的腐蚀数据严重不准确的；(2)材料焊接性能差，在制造时曾多次返修的，如碳钢容器在制造时超过三次以上返修，奥氏体不锈钢超过两次以上返修的；(3)首次检验的；
(4)使用条件差，管理水平低的；
(5）使用期超过15年，经技术鉴定，确认不能按正常检验屑期使用的；(6)检验人员认为应该缩短检验周期的。
有下列情况之一的压力容器，内外部检验合格后，还必须进行耐压试验：(1)用焊接方法修理或更换主要受压元件的；(2)改变使用条件且超过原设计参数的；(3)更换衬里在重新衬里前；(4)停止使用两年重新复用的；(5)新安装的或移装的；(6)无法进行内部检验的；
(7)使用单位对压力容器的安全性能有怀疑的。
3．检验周期可以适当延长的情况
有下列情况之一的压力容器，内外部检验期限可以适当延长;(1)非金属衬里完好的，但其检验周期不应超过9年；
(2)介质对材料的腐蚀速率低于0.1mm／年的或有可靠的耐腐蚀金属衬里的压力容器，通过一至两次内外部检验，确认符合原要求的，但检验周期不应超过10年；
(3)装有触媒的反应容器以及装有填充物的大型容器，其定期检验周期由使用单位根据设计图样和实际使用情况确定。
4.压力容器定期检验中特殊情况处理(1)不能如期检验的情况
压力容器定期检验周期确定后，使用单位和检验单位应如期进行检验。但有时由于生产工艺状况或其他特殊原因，容器不能按期进行内外部检验或耐压试验时，使用单位必须申明理由，提前三个月提出申报，经使用单位技术负责人批准，由原检验单位提出处理意见，报省级主管部门审查同意，送原《压力容器使用证》发证机构备案后，方可延长检验时间，但一般不得超过12个月。(2)缺陷安全评定问题
压力容器定期检验中发现了严重缺陷，由于种种原因在短期内无法修复更换或根本无法修复，特别是一些大型的关键设备，一旦报废更换，使用单位在经济上较难承受。在这种情况下，可通过缺陷评定，判定容器中严重缺陷的扩展速度，确定容器的使用寿命。要进行缺陷安全评定工作，使用单位必须提出书面申请，说明原因，经使用单位主管部门和所在省级质量技术监督部门锅炉压力容器安全监察机构同意后，方可委托具有资格的压力容器缺陷评定单位承担。评定单位必须对缺陷的检验结果、缺陷的评定结论和压力容器的安全性能负责。最终的评定报告和结论经评定单位技术负责人审查批准，并同时报送使用单位和使用单位主管部门，以及使用单位所在地省、地(市)级锅炉压力容器安全监察机构备案。
三、压力容器定期检验内容
《在用压力容器检验规程》具体、明确地规定了压力容器定期检验的内容。
1．外部检查
外部检查是指不停机的在线检查，以宏观检查为主，必要时再进行测厚、壁温检查和腐蚀性介质含量测定等。外部检查的内容包括：(1)压力容器本体检查
主要检查容器外表面有无裂纹、局部变形等缺陷，有无过热、泄漏等现象。检查的重点部位是容器的本体和几何形状不连续处，如焊缝及热影响区，接口部位及补强部位，局部受热或受冷部位。对于绕带式或多层包扎式容器还需检查检漏孔、信号孔是否有漏液或漏气现象发生，同时还应疏通检漏管。(2)外表面腐蚀情况检查
主要是检查容器各承压部件是否发生腐蚀。检查的重点部位是经常暴露在外的部位，易与腐蚀性介质接触的部位、平时不易维护保养的部位。(3)压力容器保温层的检查 主要检查保温层能否起到保温的作用．有无破损、脱落、潮湿、跑冷等现象。检查的重点部位是容器的底部、容器与接管连接的部位。(4)容器与相邻管道或构件的检查
主要检查连接管道或构件是否对容器造成额外的附加载荷，压力容器与相邻管道或构件有无异常振动、响声、相互摩擦等现象。(5)容器安全附件检查
主要检查压力容器所配备的安全附件是否齐全，是否灵敏可靠，是否在有效检验期限内。应注意同一系统同一压力等级上各压力表读数是否一致，安全阀与排放口之间是否处于全开状态。
对于盛装液化气体的压力容器还需检查测温仪表、液位计以及紧急切断阀是否齐全，是否灵敏可靠；对于盛装有毒介质的压力容器，需检查防爆片是否按规定装设。还应检查安全附件连接处有无泄漏现象。(6)容器支座或基础的检查
主要检查容器的支承或支座是否损坏，大型容器还应检查其基础是否下沉、倾斜、开裂，紧固螺栓是否松动等。
(7)其他检查内容
除上述内容外，外部检查中还要对容器的排污、疏水装置进行检查；对容器运行中稳定情况进行检查；安全状况等级为4级的压力容器，还要检查其实际运行参数是否符合监控条件。对盛装腐蚀性介质的压力容器，如果发现容器外表面油漆大面积剥落，局部有明显腐蚀现象，应对容器进行壁厚测定。
外部检查工作可由使用单位或检验单位进行。使用单位进行外部检查的人员应经过培训和考核，考核的办法和外部检查所用的检查记录表格，由使用单位根据检验的内容，结合本单位在用压力容器的特点制定。外部检查报告由使用单位保存，其内容应包括检验日期、检验情况、发现的问题以及处理意见等。
2．内外部检验
压力容器的内外部检验是指专业检验人员在容器停止运行的条件下进行的检验，检验的目的是尽早发现容器内外部所存在的缺陷，包括在本次运行中新产生的缺陷以及原有缺陷的发展情况，以确定容器能否继续运行和为保证容器安全运行所必须采取的相应措施。内外部检验的内容包括：
(1)外部检查的全部内容。
(2)容器的结构检查。
在进行结构检查时，应重点检查的部位有： 1)简体与封头的连接。要仔细检查筒体与封头的连接采用何种连接方式，是焊接还是法兰连接，是对接焊接还是角焊接或搭接。
2)开孔及其补强。检查容器是否按规定开设了人孔、检查孔、排污孔，孔形是方形，还是圆形或椭圆形，开孔处是否按规定补强。
3)焊缝布置情况。检查焊缝有无交叉、焊缝间距离是否过小。4)支座与支承。检查支座与支承形式是否符合安全要求。
在弄清容器结构形式的基础上，对照有关规范、标准判断该台容器结构是属于禁用范畴，还是属于合理或不合理的范畴。若容器结构属于禁用的，检验人员应详细记录予以评定；若容器结构属于不合理范畴，应对可能造成局部应力集中的部位做进一步的检查，如表面探伤，必要时采用射线探伤或超声波探伤，查清表面或焊缝内部是否存在缺陷。
(3)几何尺寸检查
压力容器使用一段时间后，由于运行中压力、温度的波动及载荷的长期作用，容器的一些几何尺寸可能会发生变化，如同一截面上最大直径与最小直径差(即不圆度)，封头凹凸量，直立容器和球形容器支柱的铅直度，绕带式压力容器相邻钢带的间隙等，这些尺寸可能会在容器运行过程中发生变化；封头或筒体的直径有可能发生鼓包或鼓胀变形。对于运行中可能发生变化的尺寸，应重点检查和复核。
而对于一些不会发生变化的尺寸，如焊缝对口错边量、焊缝余高、焊缝宽度、角焊缝的焊脚高度、焊缝间距、不等厚板的超差量、封头直边高度和纵向皱折等，如已进行过检查，有据可依，检查中一般不再重复检查。
(4)表面缺陷检查
表面缺陷是指容器在制造、使用过程中，对容器内外表面母材和焊缝部位造成的机械损伤、腐蚀、变形开裂等现象。检查时应对各种类型的表面缺陷逐一进行检查。
1)腐蚀与机械损坏检查。检查时要求测定其深度、直径、长度及其分布，并标图记录。对非正常的腐蚀，应查明原因。2)表面裂纹检查。表面裂纹是造成压力容器失效的危害性最大的缺陷，应选用正确的检验方法，对容易出现表面裂纹的部位进行检查。
对于内表面的焊缝(包括近缝区)，应以肉眼或5～10倍放大镜检查裂纹。若容器壳体材料的抗拉强度大于540MPa或Cr-Mo钢制的，有奥氏体不锈钢堆焊层的，或介质对容器材料有应力腐蚀倾向的，则应进行不小于焊缝长度20％的表面探伤检查。如表面探伤中发现了缺陷，应增加表面探伤的比例。如仍发现有裂纹存在，则对该容器焊缝进行100％的表面探伤检查，同时对已发现内表面裂纹的部位还应对其相应外表面的焊缝进行探伤。
对于应力集中部位、变形部位、异种钢焊接部位、补焊区、工卡具焊迹、电弧损伤处和易产生裂纹部位，应重点检查。
对于有晶间腐蚀倾向的，除了宏观检查外，还应视容器使用期的长短，辅以硬度测定或金相检验。
对于绕带式压力容器，钢带始、末端焊接接头应进行表面裂纹检查。
3)焊缝咬边检查。咬边对焊缝的危害除减小焊缝截面、削弱强度外，主要是会引起应力集中，当应力集中严重时还可能伴生焊趾裂纹。因此，对焊接敏感性材料，还应注意检查可能发生的焊趾裂纹。
4)变形与变形尺寸测定。
(5)壁厚测定
壁厚测定是压力容器定期检验的一项重要内容，这不仅由于它操作方便，而且可以发现许多问题，为深入分析提供依据，也是强度校核的依据。壁厚测定时应注意： 1)测厚部位应有代表性，一般应选择这些部位：液位经常波动部位；易腐蚀、冲蚀部位；制造成形时壁厚减薄部位和使用中产生的变形部位；表面缺陷检查时发现的可疑部位。2)常规测厚点的选择每次检验时尽量一致，这样可使检测数据具有对比性，也可简化检测报告标图工作。
3)对于宏观检查中发现的缺陷经打磨后的测厚点或错边及棱角度严重超标处的测厚点，除标明测点序号，还应标明其坐标位置，以便下次检验时能够准确定位复核。4)在对临氢介质的压力容器测厚时，如发现壁厚“增值”，应考虑氢腐蚀的可能性，此时，要借助硬度测定或金相检验进一步查明材质是否劣化。
5)测厚时，如遇到母材存在夹层缺陷，应增加测定点，或用超声波探伤仪查明夹层分布情况，以及夹层与母材表面的倾斜夹角，以便了解缺陷对强度的削弱程度并为评定安全状况提供可靠的依据。
(6)材质检查
对压力容器材质应考虑两项内容，一项是压力容器选材(即材料的种类和牌号)是否符合有关规程和规范的要求；另一项是经过一定时间的使用后，材质变化(劣化)后是否还能满足使用要求。因此，材质检查的内容包括：
1)材料种类和牌号。根据《压力容器安全技术监察规程》的要求，在选用制造压力容器材料时应考虑容器的操作条件(温度、压力、介质特性)，对不同操作条件的压力容器，选用的材料种类和牌号应有所不同，所以，应查明容器材料的种类和牌号。一般可通过对原始出厂资料文件的审查查明，如果使用单位对容器原始资料保管不善，出厂技术文件已经丢失，对于低压、盛装无害介质、常温下使用的无特殊要求的钢制压力容器，可按A3钢强度的下限值进行强度校核；而对于高压或盛装易燃、有毒、强腐蚀性介质或低温、高温下使用的有特殊要求的压力容器和槽、罐车，则必须查明材质；对于检验后需要对缺陷进行焊接修复处理的压力容器，也必须查明材质。测定方法可根据具体情况，采用光谱分析估算材料的种类，也可采用化学成分分析的方法检查材料各合金元素的含量。2)材料在使用过程中的劣化。主要检验材料在使用过程中内部质量及性能的变化。可采用硬度测定法测定材料的硬度，也可采用金相法测定材料的组织结构来判断材料劣化与否。
(7)对有覆盖层的压力容器的检查
有覆盖层的压力容器，包括有保温层、涂层、堆焊层、金属衬里的压力容器。在对有覆盖层的压力容器检查时，应注意以下几点：
1)检验时保温层是否拆除，应根据使用工况和外部环境条件而定。有下列情况之—者，可不拆除保温层：制造时对全部焊缝表面探伤合格；对有代表性的部位局部抽查，未发现裂纹等缺陷；壁温在露点以上；外部环境没有水浸或跑冷；外表面有可靠的防腐蚀措施；有类似使用经验的；检验员认为没有必要的。
2)有金属衬里的压力容器，如发现衬里有穿透性腐蚀、裂纹、局部鼓包或凹陷，检查孔已流出介质，应局部或全部拆除衬里层，查明本体的腐蚀状况或其他缺陷。3)用奥氏体不锈钢堆焊衬里的，应检查堆焊层的龟裂、剥离和脱落等。
4)对于非金属材料作衬里的，如发现衬里破坏、龟裂或脱落，或在运行中本体壁温出现异常，应局部或全部拆除衬里，查明本体的腐蚀状况或其他缺陷。
5)对于内外表面均有覆盖层的容器，应先检查内表面，如发现有裂纹等严重缺陷，则应在外表面局部或全部拆除覆盖层，进行检验。
(8)焊缝埋藏缺陷检查
焊缝埋藏缺陷即为焊缝内部的缺陷。根据以宏观检查、壁厚测定为主的原则，一般可不进行焊缝埋藏缺陷的检查。但对下列几种情况，应进行射线探伤或超声波探伤抽查，以确定焊缝内部是否存在缺陷：
1)制造中焊缝经过两次以上返修或使用过程中曾经补焊过的部位。2)检验时发现焊缝表面裂纹的部位，或使用单位和检验人员认为有必要进行探伤检验的部位。
3)错边量和棱角度严重超标的部位。
4)使用中出现焊缝泄漏的部位及其两端延长部位。
检测方法和抽查数量，由检验员根据具体情况确定。当采用射线探伤检查时，现场应划出警戒范围，设置安全标志，以免人员遭受射线辐射。
(9)安全附件和紧固件检查
在外部检查中，对安全附件的检查只是一般的运行检查，而在内外部检验中对安全附件和紧固件的检查是停机检查，故检查的重点和要求有所不同。
内外部检验时，对拆卸的安全阀、紧急切断阀等要进行解体检查、修理和调整，必要时还需进行耐压试验和气密性试验；按规定校验安全阀的开启压力、回座压力；爆破片应按有关规定进行更换。对高压螺栓应逐个清洗，检查其损伤和裂纹情况，必要时应进行表面无损探伤；应重点检查螺纹及过渡部分有无环向螺纹。
在内外部检验中，若发现安全附件无产品合格证和铭牌，或性能不符合要求，或逾期未校验，或爆破片已超过使用期限等，—律不得使用。
3．强度校核
强度校核以常规的强度理论为依据，通过强度校核以确定允许最高工作压力，或提出能否继续使用的建议和修理措施。
(1)必须进行强度校核的容器
压力容器的强度校核，并不是每次检验都需进行。只有当容器存在下列情况时，才必须对被检容器进行强度校核。
1)容器壳体存在大面积腐蚀；
2)检验中发现容器强度计算资料不全或强度设计参数与实际情况不符； 3)焊缝错边量和棱角度严重超标；
4)容器结构不合理，且已发现存在严重缺陷； 5)检验员对容器强度有怀疑。
强度校验后，再次检验时，如无异常情况，—般可不再重复校验。
(2)强度校核的有关原则
强度校核的方法及有关参数的选取，应符合下述原则规定： 1)国外进口容器或国内制造已使用多年的容器，只要有据可查，可按原设计标准或按当地当时的标准和设计规范进行校核，但原标准中有明显错误的不应引用。若原设计没有注明所依据的强度设计标准或没经过强度计算，原则上可根据容器的用途或类型，按当时的有关标准进行校核。
2)压力容器材料牌号不明时，许用应力可按该容器同类材料的最低标准值选取；焊缝系数不明的，可根据焊缝的实际结构形式和检验结果，参照原设计规定选取；腐蚀裕度不清的，可按该类材料的最大腐蚀速率予以选取。剩余壁厚按实测的最小值减去到下一个检验周期的两倍腐蚀量，作为强度校核的壁厚。
3)强度校核时，筒体内径按实测最大内径值选取；壁温取实测最高壁温，低温容器可按常温值选取。强度校核压力一般取压力容器实际最高工作压力；装有安全装置的，校核用压力不小于其开启压力(或爆破片的爆破压力)；盛装液化气体的，强度校核压力应取当地最高环境温度下该液化气体的饱和蒸汽压或取原设计压力。
4)强度校核时，应考虑附加载荷。特别是对于一些大型容器，如球罐、塔器或经常振动的容器。
5)强度校核应由具有经验的设计人员或检验员担任，并出具有设计审核资格人员签字的强度校核计算书。
4．耐压试验
压力容器内外部检验合格后，按检验方案的要求或根据被检容器的实际情况还要考虑进行必要的耐压试验。根据压力容器使用工况、安装位置等具体情况，由检验人员确定液压试验或气压试验。耐压试验应遵守《压力容器安全技术监察规程》《液化石油气汽车槽车安全管理规定》的有关要求。
四、定期检验的要求
1．对检验单位和检验员的要求
由于压力容器是一种盛装易燃、有毒介质并有爆炸危险的特殊设备，因此从事压力容器定期检验工作的检验单位和检验人员就须有一定的资格。《在用压力容器检验规程》规定：压力容器定期检验工作必须由有资格的检验单位和考试合格的检验员承担，其资格认可和考试规则应符合《锅炉压力容器检验机构资格认可规则》及《锅炉压力容器检验员资格鉴定考核规则》的要求。经资格认可的检验单位和鉴定考核合格的检验员，可以从事允许范围内相应项目的检验工作。超出允许范围所进行的检验工作，检验后所出具的《在用压力容器检验报告书》，无论签章手续齐全与否，一概视为无效。同时，该检验单位和检验员要为此承担相应的后果和责任。
检验单位应保证检验质量，包括对检出缺陷处理后的再检验质量。检验时应有详细记录，检验后应出具《在用压力容器检验报告书》。保证检验质量是对检验单位最基本的要求，否则，检验后的压力容器的安全质量得不到保证，反而给压力容器埋下事故隐患，也就失去了检验的意义。因此，为保证检验质量，检验单位必须不断提高检验水平，对检验报告严格把关，对检验结果负责。同时，《在用压力容器检验规程》规定：凡明确有检验员签字的检验报告书必须由持证检验员签字方为有效。这既是检验员的权限，也是检验员的责任，表明检验员对检验报告的正确性负责，这就要求检验员刻苦钻研专业知识和检验知识，不断提高业务素质，在检验工作中担当起自己的责任。
2．检验前的准备工作
为保证检验结果的可靠性和正确性，做好检验前的准备工作是十分必要的。检验人员要与使用单位密切合作，做好停机后的技术性处理和检验前的安全检查，确认符合检验工作要求后，才可进行检验。
(1)使用单位的准备工作
压力容器使用单位应根据生产工艺特点和压力容器的安全状况制订压力容器年度检验计划，并报主管部门和当地质量技术监督部门锅炉压力容器安全监察机构。使用单位主管部门应负责督促落实，质量技术监督部门负责监督检查。通过与检验单位的协调，具体落实检验日期。检验前，使用单位应做好以下准备工作。1)技术资料准备
为了了解、掌握被检容器设计、制造、投用后的运行以及以往检验状况，检验工作开始前，使用单位应主动配合检验单位，为审查被检容器的技术资料提供必要的方便。需审查的技术资料有如下一些文件：容器设计资料，包括设计图样、设计及安装(使用)说明书、强度计算书等；制造安装质量证明资料，包括制造日期、产品合格证、制造质量证明书、竣工图、质量技术监督部门锅炉压力容器检验单位出具的安全质量监检报告，对于现场组装的大型容器还应提供现场组装质量证明文件及竣工验收记录，国外进口的压力容器还应有质量技术监督部门锅炉压力容器安全监察机构审核签发的进口压力容器安全性能检验报告；运行操作资料，包括使用单位压力容器登记卡片、运行操作记录(包括开停车记录，以及有关运行参数，介质成分，载荷变化情况，运行中出现的异常情况的资料)；历次检验资料，包括 历次检验报告和记录、安全附件定期校验资料和质量证明资料；修理、改造资料，包括重大修理、改造方案及批准文件、施工记录、检验报告、竣工图等。
由于种种原因，有些在用压力容器的技术资料可能不
全，甚至没有。然而压力容器的技术资料是说明压力容器原始质量及安全状况的凭证，也是压力容器安全管理的重要资料，因此一定要尽最大努力予以补齐，仍达不到要求的应通过检验补全设备简图、技术数据、设备缺陷情况等，作为该容器的技术资料予以存档。2)检验现场准备
检验工作开始前，使用单位必须做好现场的—切准备工作。
①压力容器停机后，首先应切断与容器有关的电源，拆除保险丝，并设置明显的安全标志。切断容器与其他设备连接的通路，特别是与可燃或有毒介质设备连接的通路，不但要关闭阀门，还必须用盲板严密封闭。
②将容器内部的介质全部排净。对于盛装易燃、助燃、毒性或窒息性介质的容器，还必须进行置换、中和、消毒、清洗等技术处理，并经取样分析，分析结果应达到有关规范和标准的规定。
③对影响内外表面检验的附件或其他物体应按检验要求进行清理或拆除。需要进行检验的表面，特别是腐蚀部位和可能产生裂纹性缺陷部位，应彻底清扫干净，并按要求进行打磨。
④搭设必要的脚手架或轻便梯。
⑤使用单位还应做好安全防护工作。安全防护工作是压力容器定期检验得以顺利进行的保证，所以对安全防护工作决不能因“麻烦”而“偷工减料”，应按有关规程的要求做好各项安全防护工作。如对能够转动的或其中有可动部件的压力容器，应锁住开关，固定牢靠；为检验而搭设的脚手架、轻便梯等设施，必须安全牢固；检验中如需现场射线探伤时，应隔离出透照区，设置安全标志。(2)检验单位的准备工作
为了保证检验工作顺利开展，不耽误检验工期，保证检验质量，检验单位也必须做好如下准备工作： 1)制定检验方案
检验单位应认真仔细审查使用单位提供的压力容器技术档案，根据掌握的被检压力容器的情况，制定出相应的检验方案，确定检验项目、检验程序及检验方式、方法等，并按规定予以审批认可。
在制定检验方案时，应考虑如下几个方面的问题：
①要了解容器的用途和结构。因为根据容器的结构和使用特性，可以分析出容器在使用过程中哪些部位和部件使用条件恶劣，容易产生缺陷，在检验中予以注意。
②考虑容器的工作介质和工作温度，介质不同或同一介质浓度不同，对容器的腐蚀和对防腐层的破坏作用均不相同。对于介质为腐蚀性的容器，应重点检查容器底部、接管周围、焊缝表面和有表面缺陷的部位，因为这些部位介质浓度较高，腐蚀程度比其他部位严重。考虑工作温度，主要是对高、低温容器要引起重视，如高温容器要注意检查是否发牛过烧、脱碳、蠕变等现象。
③考虑容器的安装位置，这主要是考虑安装地点、周围环境等因素对安全的影响。如室外容器要检查风吹、雨淋、日晒的影响；承受风载的容器要检查其拉撑杆、紧固件是否完好；安装地质条件不理想的容器，要注意检查基础下沉、地面开裂等现象；周围环境污染严重的容器，要注意检查外表面的腐蚀情况。2)配置必要的检测仪器设备
检验单位根据检验方案中确定的检验项目和检验程序，选择配置相应的检测仪器、设备，其仪器、设备应在相应的检定周期内，保证现场使用灵敏可靠和检测数据、结果准确无误。3)配备相应的检验力量
检验单位还应根据压力容器的类别、检验项目的多少、检验技术难易程度，确定有相应资格的检验人员和配备某些专业项目的检验人员。
3．检验的基本要求
《在用压力容器检验规程》规定了在用压力容器检验的基本要求，其内容是：(1)外部检查应以宏观检查为主，必要时可进行测厚、壁温检查和腐蚀介质含量测定等。(2)内外部检验应以宏观检查、壁厚测定为主，必要时可采用表面探伤、射线探伤、超声波探伤、硬度测定、金相检验、应力测定及耐压试验等。
定期检验明确提出以宏观检验为主(内外部检验时增加厂壁厚测定为主的内容)。并不是取消其他检验方法，什么情况下认为有必要采用相应的检验方法，应由宏观检查情况而定，当检验员发现宏观检查的问题较大，或对检验结果有怀疑时，应采用其他检验方法作进一步的检验。
4．检验时的安全要求 压力容器的定期检验，重点是内部检验，检验员需进入容器的内部，稍有不慎，就会造成机毁人亡的事故。因此，为确保被检设备、检验设备及检验人员的安全，检验单位和使用单位都应充分重视检验中的安全问题，精心组织制定周密的安全措施，防患于未然。(1）必须进行安全隔离
安全隔离就是将检验人员进入的工作场所与某些可能产生事故的危险性因素严格隔绝开来，即切断压力容器、设备之间，以及与物料、水、电、气等动力部分的联系。隔断用的盲板要有足够的强度，以免被运行中的高压介质鼓破，隔断位置要明确指示出来。切断与容器有关的电源后，应挂上严禁送电的明显标志。(2)必须加强通风
在进入容器前，应将容器上的人孔和检查孔全部打开，使空气对流——定时间。检查中也应保证通风，一般情况下应保证自然通风，必要时应强制通风。(3)必须定期进行安全分析
检验前，虽然对容器进行了清洗、置换、中和等技术处理，并经取样分析合格，但随着检验工作的进行，可能会产生新的不安全因素，因此，应根据具体情况，定期取样，进行安全分析。检验过程中容器内部气体成分的安全分析主要包括：
1)易燃气体含量分析。爆炸下限>4％(体积比)的易燃气体的容器内空间合格浓度应
2)氧含量的分析。容器内部空间的气体含氧量应在18％～23％(体积比)之间。
3)有毒气体含量分析。主要以TJ 36—79《工业企业设计卫生标准》中表4“车间空气中有害物质最高容许浓度值”为准。
在压力容器内有多种毒物存在的情况下，应注意毒物的联合作用问题。此外，在取样分析时，要注意采样的位置，要深入现场调查，根据容器内的具体情况和介质的性质，在最具代表性的部位取样。4)必须注意安全用电
进入容器检查时，应使用12V或24V的低压防爆灯或手电筒。检测仪器和修理工具的电源超过36 V时，必须采用绝缘良好的胶皮软管，并有可靠的接地。5)必须有专人监护
检验人员进入容器内工作时，由于存在中毒、窒息、触电、燃烧爆炸等危险因素，同时人员进出困难，联系不便，因此容易造成发生事故而不能及时被发现的情况，导致事故扩大而造成不应有的伤亡损失。所以，在检验过程中，必须要有专人在容器外监护，并有可靠的联络措施。监护人员应坚守岗位，尽责尽职。6)必须做好安全防护
检验人员在进人检验场所前，应穿戴好安全工作服，不可穿打滑或带铁钉的鞋。进行射线探伤时，应计算出安全距离和采取可靠的屏蔽措施，并做好辐射区的警戒工作。在进行耐压试验和气密试验时，不得在升卸压过程中进行检验。
5．对检验报告书的要求
检验单位的检验人员，应按《在用压力容器检验报告书》规定的内容，根据所检验的项目，认真、准确地填写检验报告书。检验员应认真分析有关资料和检验结果，签署检验报告，并盖检验单位印章，在容器投入使用前送交使用单位。
《在用压力容器检验报告书》由质量技术监督部门规定格式，根据具体情况决定填写的份数，但最少应填写两份，分别由检验单位和使用单位保存，且应保存至设备寿命终止。检验报告书的内容应包括：
(1)在用压力容器检验结论报告；(2)在用压力容器原始资料审查报告；(3)在用压力容器内外部表面检查报告及缺陷部位图；(4)在用压力容器壁厚测定报告；
(5)在用压力容器磁粉探伤报告及探伤部位图；(6)在用压力容器渗透探伤报告及探伤部位图；(7)在用压力容器射线探伤报告及探伤部位图；(8)在用压力容器超声波探伤报告及探伤部位图；(9)在用压力容器化学成分分析报告；(10)在用压力容器硬度测定报告；(11)在用压力容器金相分析报告；(12)在用压力容器安全附件检验报告；(13)在用压力容器耐压试验报告；(14)在用压力容器气密试验报告。
第二节 压力容器的检验方法
压力容器技术检验的内容很多，需采用各种不同的检验方法。在检验过程中，各种检验方法要灵活使用，根据缺陷的性质有针对性地选择检验方法，这样才能对压力容器的安全性能做出全面、正确的评价。
一、直观检查和量具检查
直观检查和量具检查通常称为宏观检查，是对在用压力容器进行内、外部检验常用的检验方法。宏观检查的方法简单易行，可以直接发现和检验容器内、外表面比较明显的缺陷，为进一步利用其他方法做详细的检验提供线索和依据。因此，正确、合理地发挥宏观检查的作用对保证压力容器的使用安全有着重要的意义。
1．直观检查
直观检查是凭借检验人员的感觉器官对容器的内、外表面进行检查，以判断是否存在缺陷。通过直观检查可以判断容器结构与焊缝布置是否合理；容器有无整体变形和凹陷、鼓包等局部变形；容器表面有无腐蚀、裂纹及损伤；有无成形组装缺陷；焊缝是否有表面气孔、弧坑、咬边等缺陷；容器内、外壁的防腐层、保温层、衬里等是否完好，等等。
直观检查的方法有以下几种：(1)目视检查
目视检查就是用肉眼直接观察容器的表面情况。肉眼能迅速扫视大面积范围，并且能够察觉细微的颜色和结构的变化。对肉眼检查有怀疑的部位，可用5～10倍放大镜进一步观察。(2)灯光检查
为了能有效地观察到器壁表面变形、腐蚀凹坑等缺陷，可用手电筒贴着容器表面平行照射，此时容器表面的微浅坑槽能清楚地显示出来，鼓包和变形的凹凸不平现象也能够看得更加清楚。如果被检查的部位比较狭窄，无法直接观察时，可以利用反光镜或内窥镜伸入容器内部进行检查。(3)锤击检查
锤击检查是用一把重约0．5 kg的手锤轻轻敲击容器或其他部件的金属表面，根据锤击时所发出的声响和手感小锤弹跳的程度来判断检查部位是否存在缺陷。如果锤击时发出的声音清脆而且小锤的弹跳情况良好，表示被敲击的部位没有重大缺陷。如果敲击时发出闷浊的声音，则可能是被敲击的部位或其附近有重皮、皱折、夹层或裂纹等缺陷。锤击检查时还可以用小锤尖头刨挖金属壁上被腐蚀的深坑，以便测量腐蚀的深度。
直观检查是压力容器最基本的检验方法，通常在其他检验方法之前进行，是进一步检验的基础。但是，这种检验方法的效果在很大程度上取决于检验人员的经验和分析判断能 力，因此，要做好直观检查，检验人员除应掌握容器材料、结构、制造工艺、焊接等基本知识外，还必须在实践上不断积累经验，增强对缺陷的分析判断能力。
2．量具检查
量具检查是根据需要使用各种不同的工量具对容器的内、外表面进行直接测量，以确定缺陷的严重程度。量具检查是直观检查的补充手段，通过量具检查，可以测定容器表面腐蚀的面积和深度，沟槽和裂纹的长度，变形程度，以及容器本体和受压元件的结构尺寸是否符合要求等。量具检查常用的方法有：
(1)用平直尺或弧形样板紧靠容器表面，测量、检查容器部件的平直度或弧度，以确定它的轴向或周向的变形程度。
(2)用游标卡尺或塞尺测量容器被磨损的沟槽或腐蚀坑的深度、鼓包的高度，以确定容器表面磨损、腐蚀及局部变形的严重程度。
(3)用多功能焊缝检查尺测量焊缝成形尺寸。
(4)用超声波测厚仪测量壁厚。采用超声波测厚仪测量容器上发生均匀腐蚀、片状腐蚀或密集斑点腐蚀等部位的剩余壁厚，简单方便，可直接读出厚度值，且测量精度高。
二、无损探伤
在压力容器的材料和焊缝中，常常存在着不易发现的缺陷，要想知道这些缺陷的位置、大小、性质，而又不破坏容器，就需用无损探伤的方法。无损探伤是在不损伤被检工件的情况下，利用材料和材料中缺陷所具有的物理特性来检测其内部或表面是否存在缺陷的方法。压力容器常用的无损探伤方法有磁粉探伤、渗透探伤、射线探伤和超声波探伤。1．磁粉探伤
磁粉探伤是利用铁磁性材料在缺陷处的导磁率不同因而磁阻不同的原理来检验缺陷的。当工件磁化后，工件内部及周围将产生磁场，若工件表面或近表面存在缺陷，磁力线通过缺陷处就会产生磁阻，于是缺陷处的磁力线绕过缺陷暴露在空气中，形成漏磁场。如果此时在工件表面撒上铁磁粉，则漏磁场会吸住部分磁粉，形成一条磁粉痕迹，根据磁粉痕迹的形状、大小，来判断缺陷的情况。
磁粉探伤只适用于铁磁性材料，非铁磁性材料的工件无法进行磁粉探伤。磁粉探伤属于表面探伤，主要用来检测表面缺陷和近表面缺陷。它对表面裂纹等线性缺陷的探伤灵敏度较高，但缺陷的显现程度与缺陷同磁力线的相对位置有关，当缺陷与磁力线垂直时显现得最清楚，当缺陷与磁力线平行时则不易显现出来。因此，为了能检查发现构件上各种不同方向的线性缺陷，至少要把构件在相互垂直的两个方向上磁化。
探伤时，先将待检查构件表面上的水、油、砂以及疏松的铁锈等全部清理干净，然后根据待检查构件的具体情况，选用适当的磁化方法和磁化电流。在磁化电流通过后，施加磁粉，从被检查构件表面上磁粉的积聚形态，基本上可以判别缺陷的大小。2．渗透探伤
渗透探伤是利用液体具有毛细作用的原理，采用渗透性较强的液体，喷涂在被检工件表面上，如果工件表面有缺陷存在，渗透液体便渗入其中。然后将工件表面多余的渗透液体除掉，在工件表面涂上一薄层吸附性强的显像剂，这时渗入缺陷内的渗透液可被显像剂吸附出来，在工件表面显现出缺陷来。
渗透探伤按渗透液材料的不同，分为荧光渗透探伤法和着色渗透探伤法。荧光渗透探伤的渗透液中含有荧光物质，缺陷的观察要用荧光灯使渗入缺陷内的荧光物质发出荧光，观察时要求场地光线暗淡。着色探伤的渗透液中含有色泽鲜艳的染料(如红色染料)，缺陷的观察是在可见光下进行的。
渗透探伤属于表面探伤，适于检查表面裂纹等表面开口状缺陷。渗透探伤应用范围广泛，铁磁性材料、非铁磁性材料、有色金属材料等均可使用，且不受部件几何形状、尺寸大小的限制，缺陷的显示也不受缺陷方向的限制，一次探伤可同时探出不同方向的表面缺陷。进行渗透探伤表面检查时，应先将构件待查部位清理干净，受检表面及附近30mm加的范围内不得有铁锈、油垢、漆皮等附着物，以便使渗透剂能顺利进入缺陷。清洗后，待表面干燥，再用刷涂或喷涂的方法把渗透液均匀地施加于探伤面上，并留有充分的渗透时间。然后把留存在构件表面上的渗透液清除干净，再在上面涂刷或喷上一层显像剂，待显像剂干燥后立即进行检查，仔细观察显像剂上显示出来的缺陷形状。
进行渗透探伤时，探伤面和渗透液的温度一般应在10℃～50℃之间。3．射线探伤
射线探伤是利用射线对物体具有穿透的能力，以及物体对所透过的射线有使其衰减的特性。当射线通过有缺陷部分时，其强度衰减较通过无缺陷部分的强度衰减程度小。由于射线穿过有缺陷部分和无缺陷部分强度衰减程度的不同，反映在底片上的影像也不相同，于是可以显示出金属内部缺陷的存在。目前常用的射线探伤手段有X射线探伤和γ射线探伤两种。波长较短的丁射线比X射线的穿透能力更强，可以穿透很厚的材料，且丁射线源的尺寸较小，比X射线设备宜于搬运。但γ射线发现缺陷的灵敏度比X射线略低，底片清晰度也较差，且其辐射不能随时关掉，为安全防护带来很大麻烦。
射线探伤是检查焊接接头内部缺陷的一种准确而可靠的方法，它可以显示出缺陷形状、平面位置和大小。利用射线探伤获得的底片分析焊接接头缺陷，具有直观性，底片又可 存档备案，因此射线探伤广泛用于在用压力容器的检验。一般来讲，射线探伤对气孔、夹渣、未焊透等体积型缺陷较灵敏。在进行射线探伤时，要注意安全防护，防止射线对人体的过度辐射。
4．超声波探伤
超声波探伤是利用超声波能透人金属材料，并在由一截面进入另一截面时，可在界面边缘发生反射、折射的特性来检查焊接接头缺陷的一种方法。当超声波束通过探头自工件表面进人内部遇到缺陷时，会发出反射波束，在荧光屏上形成脉冲波形，根据这些脉冲波形的不同特征可以判断缺陷的位置和大小。
超声波探伤的适用范围较广，焊件、锻件、铸件均可使用，同时也适用于非金属材料。由于超声波的穿透能力强，因此特别适用于检查大锻件、大铸件、厚焊缝中的内部缺陷。超声波探伤较射线探伤具有更高的灵敏度，易发现危险性的线状或平面状缺陷，尤其对裂纹更为敏感；另外超声波探伤设备轻便，探伤速度快，成本低，超声波对人体无伤害，因此，超声波探伤是广泛采用的——种探伤方法。但在超声波探伤之前必须将探伤表面打磨光洁，探头表面也应平整光滑；探伤时判断缺陷性质的直观性差，对缺陷尺寸定量判断困难，近表面缺陷不易发现，探伤结果与操作人员的技术水平和责任心有关。
压力容器的探伤技术还有涡流探伤、声发射检测技术等。涡流探伤是以电磁感应原理为基础的，当工件经过通以交流电的线圈时，工件表面或近表面有缺陷部位的涡流将发生变化，导致线圈的阻抗或感应电压发生变化，从而得到关于缺陷的信号，从信号的幅值及相位等即可对缺陷进行判断。涡流探伤能确定缺陷的位置和相对尺寸，但难以判定缺陷的类型。
声发射技术是根据容器受力时材料内部发生的应力波判断容器内部结构损伤程度的一种新的无损检测方法。它与射线探伤、超声波探伤等常规检测方法的主要区别在于声发射技术是——种动态无损检测方法，它能连续监视容器内部缺陷发展的全过程，因而这项技术近二十年来在容器检测方面的应用发展很快。但声发射检测设备比较昂贵，而且如果缺陷没有扩展，它是无法检测到的，所以它不能代替常规的无损检测方法。
三、力学性能试验
在压力容器检验中，—般不进行力学性能试验，但当容器构件材质不明，无法确定材料的机械强度和其他力学性能时，可以取样进行力学性能试验。力学性能试验包括拉伸试验、冲击试验和弯曲试验。1．金属拉伸试验
拉伸试验是检验金属材料性能的重要试验项日之一，通过拉伸试验可以测出材料的比例极限口旷弹性极限口σe、屈服极限σs、抗拉强度σb、伸长率δ和断面收缩率φ，从而了解材料的弹性、塑性、断裂及变形时的性质。拉伸试验时，试样的制备、试验方法、材料性能的测定等，均应符合GB228-87《金属拉伸试验方法》的规定。2．金属冲击试验
金属材料受到速度很快的冲击负荷的作用时，其塑性和韧性都会降低，冲击试验即可测定材料承受冲击负荷的能力。冲击韧性αk对材料的一些缺陷很敏感，它能反映出材料的宏观缺陷和显微组织的微小变化，因此，冲击韧性αk是用材料制成带缺口的试样，在摆锤冲击试验机上测定的。另外，冲击韧性对脆性转化很敏感，可以用低温冲击试验测定钢的冷脆性。
金属常温冲击试验时的试样制备、试验要求和结果处理等，应符合《金属夏比(V形缺口)冲击试验方法》的规定。要考核材料在低温下承受冲击负荷的能力和确定材料的脆性转变温度，必须做低温冲击试验。低温冲击试验采用的标准是《金属低温夏比冲击试验方法》，它根据低温试验的要求对试验条件、试验方法作了特殊的规定。3．金属弯曲试验
弯曲试验是检验金属承受规定弯曲程度的弯曲变形能力，并显示其缺陷。弯曲试验时，试样制备、试验方法、试验结果判定等，应符合《金属弯曲试验方法》的规定。
四、化学成分分析
在用压力容器检验中，化学成分分析的目的在于复核和验证材料的元素含量是否符合该材料的技术标准，或者在焊接或返修补焊时借此制订焊接工艺，或者用以鉴定在用压力容器壳体材质在运行一段时间后是否发生变化，为合理地确定压力容器的安全状况等级提供依据。
化学成分分析的结果是否正确，在很大程度上决定于取样的方法和试样是否符合要求。如果是在压力容器的壳体或零件上取样进行材质的化学成分分析，则应根据分析的目的，在能充分代表该压力容器材料真实情况的部位取样。取样前，应对取样部位的表面进行彻底的打磨和清理，使其露出金属光泽，然后采用“钻削”的方法，用手电钻钻取金属屑。为了采得足够的金属屑，通常需在几处下钻，每处下钻的深度一般不超过2～3mm。
如果需要分析在用压力容器运行后材质的变化情况，则应在检验人员通过直观检查或其他检验方法所确定的特定部位取样。由于材质的变化通常在容器接触介质一侧的壳体表 面，因此，一般采用“刮削”的方法，在对取样表面进行慎重清理后，刮取表面的金属屑，以检查材料表面层的化学成分。
对于常规的化学成分分析，可参照《冶金产品化学分析方法标准的总则及—般规定》进行。目前，在很多情况下，常采用钢铁成分的快速分析方法，并配以相应的快速分析仪。对于腐蚀产物的分析，需应用微量或半微量分析技术。
如果不需要确定材料的化学成分数据，还可以采用光谱分析，即根据金属发出的各种谱线和强度，鉴别出金属中所包含的元素。光谱分析采用携带式看谱镜和电弧发生器，可快速地对容器材料进行现场分析，准确无误地确定材料中的元素成分。光谱分析通常适用于定性和半定量分析，用于区分元素种类不同或元素含量差别较大的材料，具有快速、简便的特点。
五、金相分析
金相组织是指金属材料的内部组织结构，是抛光的金相膜片经过适当的浸蚀后在显微镜下显示出来的微观结构。由于在一定的条件下，金属材料的性能主要取决于其化学成分和组织结构，因此，金相分析如同化学分析一样，是评价材质优劣的一种重要手段。压力容器经过多年的运行后，在压力、温度和介质的联合作用下，组织结构可能发生变化，如因过热引起严重变形、苛性脆化，长期高温造成金属石墨化或热脆，在腐蚀环境下产生晶间腐蚀或应力腐蚀裂纹等。组织结构的变化导致材料性能的变化，从而影响压力容器的安全运行。因此，对有可能出现这些情况的压力容器，有必要进行金相检验。
在用压力容器现场金相检验的主要程序是：首先，根据检验的目的选择有代表性的检验点；然后在检验部位用砂轮打磨出乎整的金属磨面，并按顺序用从粗到细不同号的纱布或研磨膏打磨金属磨面，用抛光液或抛光膏将磨面抛光成镜面；再根据不同钢种，采用合适的试剂对磨面进行浸蚀，显露金相组织；最后，进行金相检验。
金相检验分为宏观金相检验和微观金相检验两种。宏观金相检验是用肉眼或低倍(5～10倍)放大镜对待检部位进行观察，操作简便，但观察效果往往不够理想。微观金相检验是用电子显微镜观察待检部位的金属组织状况及周围的缺陷情况，必要时采用金相复膜技术，即用特制的薄膜将金相磨面上的组织结构复制下来，带回实验室进行观察分析，必要时进行显微摄影，将检验结果保存下来。
在用压力容器的断口金相检验，还可以帮助我们判定腐蚀、断裂的类型，分析造成容器失效的原因。
六、耐压试验和残余变形测定
压力容器的耐压试验即通常所说的水压试验和气压试验，是一种验证性的综合检验，它不仅是产品竣工验收时必须进行的试验项目，也是定期进行容器全面检验时的主要检验项目。耐压试验的目的是检验容器受压部件的结构强度，验证是否具有设计压力下安全运行所需要的承压能力，同时通过试验可检查容器各连接处有无渗漏，以检验容器的严密性。
压力容器耐压试验原则上应以水压试验为主，因为耐压试验的目的是检验压力容器的强度，耐压试验时的试验压力要比它的最高工作压力还高，所以容器在耐压试验时发生破裂的可能性比使用时的更大。为了减轻容器在耐压试验时破裂所造成的危害，应选用破裂时爆炸能量低的介质作为试验介质。由于液体的爆炸能量比气体的小得多，又因为水的来源和使用都比较方便且具有作为耐压试验介质的各种性能，所以常用水作为耐压试验的介质。只有由于结构或支承原因，不能向容器内安全充灌液体，以及运行条件不允许残留液体的压力容器，才能以气体作为试验介质，进行气压试验。
1．水压试验
以水为介质进行水压试验时，其所用的水必须是洁净的。奥氏体不锈钢压力容器用水进行水压试验后，应立即将水渍去除干净。无法达到这一要求时，则应控制水中的氯离子含量不超过25×10-6。(1)试验温度
为防止压力容器在水压试验过程中因温度过低而发生低应力脆性破坏，试验时必须控制试验介质温度和环境温度，保证水压试验时容器的壁温高于容器材料的无延性转变温度。根据《压力容器安全技术监察规程》的规定，碳素钢、16MnR和正火15MnRV制压力容器，水压试验时水的温度不得低于5℃；其他低合金钢制压力容器，水压试验时水的温度不得低于15℃，如果由于板厚等因素造成材料无延性转变温度升高，则需相应提高水的温度。其他材料制压力容器水压试验温度按设计图样规定。铁素体钢制低温压力容器水压试验时水的温度不得低于受压元件及焊接接头进行夏比冲击试验的温度再加20℃。(2)试验压力
压力容器耐压试验的目的是验证它是否具有承受设计压力(或最高工作压力)所需的强度，因此试验压力必须高于容器的设计压力(或最高工作压力)，同时应保证压力容器水压试验时，壳体平均一次总体薄膜应力值不超过试验温度下材料屈服极限的90％，以免发生整体屈服，因此压力容器水压试验的压力与容器设计压力(或最高工作压力)的比值规定如下： 1)内压容器 钢制和有色金属制压力容器的水压试验压力PT=1.25P(p)为容器的设计压力，对在用压力容器为最高工作压力，下同)；铸铁压力容器的水压试验压力PT=2．OOp。钢制低压容器水压试验压力取1．25p和p十0．1 MPa二者中较大值。
对于不是按内压强度计算公式决定壁厚的压力容器(如考虑稳定性等因素设计的)，应适当提高水压试验压力。
对设计温度大于等于200℃的钢制或大于等于150℃的有色金属制压力容器，水压试验压力PT按下式计算： PT=PT[σ]／[σ]t 式中：pT'——设计温度下的耐压试验压力，MPa； pT—试验温度下的耐压试验压力，MPa； [σ]——试验温度下材料的许用应力，MPa； [σ]t-—设计温度下材料的许用应力，MPa。
当[σ]／[σ]t的值大于1．8时，取1．8。2)外压容器和真空容器
外压容器和真空容器按内压容器进行水压试验，试验压力PT=1．25p。3)夹套容器
带夹套的容器，应在图样上分别注明内筒和外筒的试验压力。对于内筒，当内筒设计压力为正值时，按内压容器确定试验压力；当内筒设计压力为负值时，按外压容器确定试验压力。
夹套按内压容器确定试验压力。在确定了试验压力后，必须校核内筒在核试验压力下的稳定性，如不能满足稳定要求，则在做夹套水压试验时，须在内筒保持一定压力，以便整个试验过程中，内筒和夹套的压力差不超过规定值。
(3)试验程序与方法 1)试验准备工作
压力容器进行水压试验前，应先将容器内部的残留物清除干净，特别是与水接触后能引起器壁腐蚀的介质必须彻底除净。外部有保温层或其他覆盖层的容器，为了不影响对器壁渗漏情况的检查，最好将这些覆盖层拆除。有衬里的容器，经检查后确认衬里完好无损，可以不拆除衬里。
试验前容器外表面应保持干燥，容器上各连接部位的紧固螺栓必须装配齐全，紧固妥当。试验系统至少应有两个量程相同并经过校验合格的压力表，并装在试验装置上便于观察的部位，试验现场应有可靠的安全防护设施，并经单位技术负责人和安全部门认可。一切准备就绪后，停止与试验无关的工作，疏散与试验无关的人员。2)试压和检查
由容器下部一接管口往容器内注水，并在容器顶部设排气口，使容器内的空气不断由此排出。直到确认容器已被水充满，气体已全部排净，并且容器壁温与水温相同后，才能缓慢升压。
先将压力缓慢升至最高工作压力，确认无泄漏后继续升压到规定的试验压力，并根据容积大小保压10～30分钟，然后降至最高工作压力，保压进行检查，保压时间不少于30分钟，重点检查各连接处有无泄漏，容器有无局部或整体的异常变形。检查期间压力表应保持不变，不得采用连续加压以维持试验压力不变的做法。
水压试验完毕后，将容器卸压至零，打开排气阀和排水阀将容器内水排净，然后打开各孔盖，让容器自然通风晾干。如果容器的工作介质遇水后会对器壁产生腐蚀，或有其他特殊要求的容器，放水后应用压缩空气将内壁吹干。(4)试验结果评定 压力容器水压试验后，符合下列情况，即认为合格： 1)容器本体和各处焊缝、连接部位无渗漏； 2)容器无可见的异常变形； 3)试验过程中无异常的响声。
2．气压试验
由于气体的压缩性比液体大得多，容器一旦发生破裂，在同样容积和承压能力条件下，气体的爆炸能量比液体大数百乃至数千倍，所以气压试验具有较大的危险性。为此，压力容器凡是可以采用水压试验的就不用气压试验。只有对于不适宜作水压试验的容器才采用气压试验。
气压试验所用气体应为干燥、洁净的空气、氮气或其他惰性气体。对于具有易燃介质的在用压力容器，若用空气作为试验介质，则必须对容器进行彻底的清洗和置换。(1)试验温度
对于碳素钢和低合金钢制造的压力容器，气压试验时气体温度不得低于15℃；其他材料制造的压力容器，其试验用气体温度应符合设计图样规定。(2)试验压力
气压试验的试验压力PT=1．15p。对于设计温度大于等于200℃的钢制或大于等于150℃的有色金属制压力容器，试验压力Pt按下式计算： Pt'=Pt[σ]/[σ]t’
当σ]/[σ]t的值大于1．8时，取1.8。(3)试验程序和方法 1)试验准备工作
气压试验前的准备工作与水压试验的相同，此外，由于气压试验时的危险性更大，因此试验单位的安技部门应派有关人员到场，进行现场监督。2)试压与检查
气压试验过程中，压力必须缓慢上升，至规定试验压力的10％，保压5～10分钟，并对所有焊缝和连接部位进行初次检查；如无泄漏可继续升压到规定试验压力的50％，如无异常现象，其后按每级为规定试验压力的10％的级差，逐级升压到试验压力，并根据容积大小保压10～30分钟；然后将压力降至设计压力，保压进行检查，其保压时间不少于30分钟。在此期间，不得采用连续加压以维持试验压力不变的做法。(4)试验结果评定
压力容器按规定程序进行气压试验后，经肥皂液或其他检漏液检查无漏气、无可见的异常变形为合格。
3．残余变形测定
测定残余变形的目的是为了观察容器在耐压试验时是否发生了残余变形，其残余变形值是否超过规定范围。对于比较重要的压力容器，规定在耐压试验的同时，要测定它的残余变形，并要求容器在耐压试验时，其径向残余变形率不超过0．03％，或容积残余变形率不超过10％。
残余变形的测量方法主要有以下几种：(1)直径变形测量
圆筒形压力容器在内压的作用下，如果产生残余变形，一般都在周向，表现为容器直径成比例地增大。因此测定残余变形的最简单方法是用内径千分卡尺或其他量具准确地测量容器在耐压试验前后的内径，然后算出它在直径方向的残余变形。
测量时，在筒体的同一截面选取3～4个测点，较长的容器还应多选测几个截面。耐压试验前后必须在同—点上测量。这种方法虽然比较简单，但测量误差较大，特别是对于直径较小的容器，由于它允许的残余变形的绝对值也小，因而不易准确测得。所以这种方法只能用于大直径容器。(2)电阻应变测量
电阻应变测量是把被测容器的变形转换为电阻丝的变形，通过测量电阻丝变形前后的电阻值来确定容器的变形。电阻应变测量主要用于测量构件在载荷作用下所产生的应变，由于它直接测得的是构件中的变形，所以同样可以用来测定残余变形。耐压试验中，当容器内的压力降至零以后，各测量点残留的变形即为容器耐压试验时所产生的残余变形。
这种方法的测量精度高，不受环境的影响，并且可以测量容器局部的变形情况。但技术复杂，成本较高。(3)容积变形测量
测定压力容器在耐压试验前后容积的变化，可以确定它的残余变形。用容积变形法来测定容器的残余变形，被广泛用于小型高压容器，特别是气瓶的检验，通常有以下两种测量方法：
1)内测法
通过测定容器在试验压力下所进入的水量及卸压后排出的水量来计算容器的容积全变形和容积残余变形。这种方法目前在国内广为应用，其优点是装置简单，操作方便，容器外部泄漏、变形易于检查发现。其缺点是计算繁琐，测试和计算中的误差因素较多，其中最主要的是试验系统中残留气体的影响，造成残余变形值偏大，故准确性较差。2)外测法
外测法是将容器浸没在一个水套中，通过耐压试验前后水套溢出水量的变化，测定容器的容积残余变形。这种测量方法的主要优点是能直接读得容积的变形值，因而计算方便，也不受试验系统中残留气体的影响，测量误差较小。但测量装置较为复杂，由于水套有较长的密封周边，故装拆较费工时，而且由于试验时整个容器浸没在水中，其外部无法在耐压试验时进行检查。
七、气密性试验
气密性试验又称致密性试验，试验的目的是检验压力容器的严密性。对于介质为毒性程度为极度、高度危害或设计上不允许有微量泄漏的压力容器，除进行耐压试验外，还应在安全装置、阀门、仪表等安装齐全后进行总体气密性试验。对于已经作过气压试验并且合格的压力容器，一般可不再作气密性试验。
气密性试验使用的加压介质应是干燥、洁净的空气、氮气或其他惰性气体。具有易燃介质的在用压力容器，若容器内有残留易燃气体存在，则不得使用空气作为试验介质。为了保证容器不会在气密性试验中发生破裂爆炸，造成大的危害，气密性试验必须在容器经过水压试验并合格以后进行。
气密性试验压力通常为容器的设计压力，试验时气体的温度应不低于5℃。试验前将容器上的全部安全装置和阀门装配齐全，不参与气密性试验的部分或设备必须用盲板隔断。为防止容器在试验中破裂而造成伤害，试验场地应划定安全防护区，要有明显的安全标志和可靠的防护措施。
试验时，应缓慢通气，当压力达到试验压力的10％时，应暂停进气，对连接密封部位及焊缝等进行检查，若无泄漏或异常现象可继续升压。升压应分梯次逐级提高，每级之间适当保压，以观察有无异常现象。压力达到试验压力后，应保压10～30分钟，保压过程中试验压力不得下降。检查容器各连接部位及焊缝有无泄漏，确认无泄漏即为合格。试验完毕后，应缓慢将气体排净。
压力容器气密性的检查方法有多种，如在被检查的部位涂刷肥皂水，检查肥皂水是否鼓泡，或在试验介质中加入1％的氨气，将被检查部位表面用5％硝酸汞溶液浸过的纸带覆盖，如果有不严密的地方，氨气就会泄漏而使纸带的相应部位形成黑色的痕迹。此法较为灵敏、方便。再有，可在试验介质中充入氦气，如果有不严密的地方，可用氦气检漏仪在被检部位表面检测出氦气。氦气检漏仪可以发现气体中含有万分之一的氦气，因此，灵敏度较高。小型容器还可浸入水中检查，被检部位置于水面下约20～40 mm深处，检查是否有气泡逸出。
八、应力应变测试
压力容器的应力分析通常采用两种方法，—种是理论分析力法，运用材料力学和弹性理论求得应力的理沦值；另一种是采用实验方法，测出构件在载荷作用下表面或内部各点的真实应力状态。实验应力分析的方法主要有电阻应变测量 法和光弹性方法等。(1)电阻应变测量法
电阻应变测量法简称电测法，它通过测定指定部位在加载过程中的变形量，根据应力、应变关系(即虎克定律或广义虎克定律)，确定该部位表面的应力状态。变形的测量过程是：将电阻应变片粘贴在容器被测部位表面上，当容器承压变形时，应变片随受压部件同时变形，其电阻值发生改变，在一定限度内，应变片电阻值变化与它的变形量成正比，因此，可将电阻变化转换为被检部位的应变，通过电阻应变仪直接得到所测点的应变值。再根据应力与应变关系的物理方程，即可将测得的应变值换算成所测部位的实际应力值。电测法可以进行大规模的多点应变测量，准确测定容器构件表面上任一点的应变，还可以利用应变花测得平面状态下某些点的主应力大小和方向。因此，通过电测法可以进行应力测量，从而找到容器的应力集中部位，了解整台容器承压时的应力分布。
通常，电阻应变测量与耐压试验同时进行。在容器承受内压时，由于内壁变形的测量涉及电阻应变片的防水、绝缘及在压力下的电阻改变等问题，解决起来比较困难，所以一般薄壁容器都测量外壁的应变量。
电阻应变片的布置应考虑两个方面的问题，一个是合理、正确地选定测点位置，即应变片应布置在应力较大的部位或者是有代表性的截面处，如应力集中的开孔接管处，有边缘应力和力矩存在的筒体与封头的连接部位，存在残余应力的焊接接头部位，或存在超标缺陷的部位。应变片布置的数量，一般由最大应力或应力梯度决定，出现最大应力的部位可多布置一些应变片，应力梯度大的部位应变片可布置密一些。为了对应力进行比较，还可在理论分析的基础上，在应力正常部位布置一些辅助测量点。
另一方面的问题是确定每个测量点上布置应变片的数量及各应变片粘贴的方向。每一测量点应布置几个应变片和它们的粘贴方位主要根据测量点处的应力状态和主应力方向来决定。对单向应力状态，只需布置一个应变片；当测量点处为主应力方向已知的平面应力状态时，需布置两个应变片，应变片的粘贴方向分别与主应力方向一致；当测量点处为主应力方向未知的平面应力状态时，则需布置三个应变片，应变片的粘贴方位常采用直角应变花或等角应变花形式。压力容器表面都处于平面应力状态，故一般测量点上需布置两个或三个应变片。
在粘贴应变片之前，应先对测量点进行打磨、划线和表面处理，然后再进行贴片、固化、导线编号与连接，并接人预调平衡箱进行预调平衡检查。如果仪器工作正常，则将已接好测量导线的预调平衡箱接人应变仪，并逐点进行加载前的电桥预调平衡。当一切准备工作确认无误后，方可按拟定的加载方案进行测量。(2)光弹性方法
光弹性方法就是用光学灵敏材料制成与实物相似的模型，或在实际构件上粘贴光学灵敏材料，在相应载荷下，用偏振光照射并通过计算便能得到表面及内部的应力变化规律。这种方法求得的应力分量具有足够的精确度，直观性强，可靠性高，适用性广泛，能求出各种复杂条件下的全部应力状态，特别是对于形状复杂、载荷复杂、理论计算困 难，并有应力集中的构件，更显示出它的优越性。
第三节 压力容器的缺陷检查与评定
一、常见缺陷及其检查
压力容器比较常见的缺陷是腐蚀、裂纹和变形。
1．腐蚀
腐蚀是压力容器在使用过程中最容易产生的一种缺陷，它是由于金属与所接触的介质产生化学或电化学反应作用而引起的。压力容器绝大部分是由金属材料制造的，在使用过程中会与环境介质作用，产生一定程度的腐蚀损坏，特别是石油化工生产中的压力容器，常常在高温、高压、磨损等不利因素下操作，腐蚀对压力容器的危害性尤为突出。就腐蚀的破坏形态而言，常见的有均匀腐蚀、点腐蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀、腐蚀疲劳和氢损伤等。不管哪种腐蚀，严重时都会导致容器的失效。(1)腐蚀的种类
压力容器运行中经常产生的腐蚀有大气腐蚀、酸碱等腐蚀性介质引起的腐蚀、应力腐蚀、疲劳腐蚀、氢脆及氢腐蚀等，产生腐蚀的原因各不相同。1)大气腐蚀
大气腐蚀一般发生在容器的外表面，在空气潮湿及器壁不洁的条件下，空气中的氧通过器壁上的水膜与金属发生电化学腐蚀，腐蚀产物最初为Fe(OH)2，它与空气中的氧继续作用生成Fe(OH)3。Fe(OH)3疏松地覆盖在金属表面，它不但不能抑制腐蚀，反而加速大气腐蚀的进行，直至钢材被腐蚀破坏。
大气腐蚀的作用与空气的相对湿度密切相关。压力容器的大气腐蚀多产生于经常处于潮湿场合的部件及易于积存水分或湿气的部位。2)酸碱等腐蚀性介质引起的腐蚀
工作介质具有明显腐蚀作用的容器，往往都采取了防腐蚀措施，如选用耐腐蚀的材料，进行表面喷涂，在内壁加衬里等等。这些容器内壁的腐蚀常常是因为防腐蚀措施遭到破 坏而造成的。
内壁有涂层或镀层的容器，常因局部防腐层破坏而遭到腐蚀。防腐层有的是安装内部构件时不小心被碰破或刮落的，有的是因局部气流速度过高而被冲刷脱落的，还有的因结构原因使喷涂质量不好而造成脱落的。因此，内壁有防腐涂层的容器，容易腐蚀的部位多为喷涂防腐层比较困难或局部气流速度过高的部位。
对于内壁装有金属或非金属衬里的容器，其腐蚀的原因是由于壳体与衬里的热膨胀系数不同，在温度及压力变化时，衬里产生凸起或开裂，使工作介质由此渗漏至壳壁而造成腐蚀。
容器内壁的腐蚀也可能是由于正常工艺条件被破坏而引起的。在正常操作条件下，容器介质对器壁并无腐蚀作用，而当操作条件不正常或使用不当时则会产生腐蚀。例如，干燥的氯对钢制容器不产生腐蚀，而当氯气中混有水分或将氯气装入内部残存水分的容器后，氯就会与水作用生成盐酸或次氯酸，对器壁产生强烈的腐蚀。3)应力腐蚀
应力腐蚀是金属材料在拉应力和特定腐蚀介质的共同作用下产生的一种腐蚀形态。应力腐蚀会使金属产生裂纹，导致容器突然破裂，所以应力腐蚀又称腐蚀开裂。
能引起应力腐蚀的拉应力，不仅是容器部件在运行过程中所产生的拉应力，如承压应力、热应力以及因结构不连续而引起的边界应力等，还包括容器在制造加工过程中所留下的残余应力，如冷加工成形所产生的应力、焊接应力等，而且在多数的应力腐蚀中，起主要作用的正是这些不均匀的拉应力，由此，应力腐蚀易发生在容器焊缝、结构不连续等部位。4)疲劳腐蚀
疲劳腐蚀是交变拉伸应力与腐蚀性介质共同作用引起的腐蚀，也称腐蚀疲劳。金属发生疲劳腐蚀时，介质的腐蚀作用与材料的疲劳相互促进，一方面腐蚀使金属表面局部损坏并促使疲劳裂纹的产生和发展；另一方面，交变的拉伸应力促使表面腐蚀的产生，这样在腐蚀与交变应力的共同作用下，裂纹不断扩展加深直至金属最后断裂。容器上容易产生疲劳腐蚀的部位应是焊缝及结构不连续等高应力部位。5)氢脆和氢腐蚀
氢在钢中的富集而使钢材变脆的现象称为氢脆。氢腐蚀是钢材受到高温高压氢作用后，引起钢的金相组织发生化学变化，使钢的强度和塑性下降的现象。氢腐蚀后的材料在晶界处伴有大量的腐蚀裂纹。氢脆及氢腐蚀是一种钢材内部组织性能变化的缺陷，难于检查和发现，所以对设备安全运行具有很大威胁。(2)腐蚀的检查
在进行腐蚀检查时，应根据腐蚀的类型，采用相应的检验方法，对容器上容易产生腐蚀的部位进行重点检查。重点检查的部位有：
1)容易积存水分、湿气或腐蚀性沉淀物的地方，包括内壁排液管周围，容器底部及“死角”，外壁支座附近等。
2)防腐层损坏处，包括涂层脱落、镀层磨损、衬里开裂或凸起的地方。3)焊缝及热影响区，开孔及结构不连续部位。
4)气体流速局部过大的部位，如弯管的外弯部、气流近路处等。
5)有可能产生应力腐蚀的部位，如焊缝渗漏、稀液有可能浓缩的部位等。
容器外壁的腐蚀一般为大气腐蚀，其腐蚀形态为均匀腐蚀或局部腐蚀，用直观检查的方法即可发现。外壁有防腐层的容器，如果防腐层完好无损且没有发现其他可疑迹象，—般不需要清除防腐层来检查金属壁的腐蚀情况。外壁有保温层的容器，如果保温层材料对容器材料无腐蚀作用，或保温层材料与器壁间有防腐层，在保温层完好无损的情况下，可以不拆除保温层，或只拆除一小部分检查外壁金属情况。但当发现渗漏或其他腐蚀迹象时，则至少应在可疑部位拆除部分保温层进行检查。
容器内壁腐蚀的检查比外壁复杂。对于内壁的均匀腐蚀和局部腐蚀，可通过直观检查来发现，即通过观察器壁的表面情况以及器内的腐蚀产物等来发现。对于应力腐蚀和晶间腐蚀，除了严重的晶间腐蚀通过锤击检查可能有所发现外，一般用直观检查是难以判断的。工艺条件有可能引起这类腐蚀的容器，内壁应进行金相检验，化学成分分析和表面硬度测定。
内壁有防腐涂层、镀层的容器，如果保护层完好无损，又没发现其他可疑迹象，可以不必清除，但对内壁检验有妨碍的构件则应予拆除。
用金属或其他塑料材料制作的防腐蚀衬里，应经过气密试验，以检查有无泄漏。容器衬里的气密试验，常用的方法有卤素试漏法、六氟化硫试漏法和氦质谱试漏法。即在容器的衬里内通入含有卤素的气体(常用的是氯仿)或六氟化硫或氦气，然后用特制的检漏仪进行检查。如果有泄漏，检漏仪即会发出音响信号，或在仪器的表盘上指示出漏气量。经过气密试验发现有泄漏的衬里，应将其全部或泄漏附近的一部分除去，以检查壳壁的腐蚀情况。
2.裂纹
裂纹是压力容器中最危险的一种缺陷，也是比较常见的缺陷，是导致容器发生脆性破坏的主要因素，同时，它还加速容器的疲劳破裂和腐蚀断裂。(1)裂纹产生的原因
压力容器的裂纹，按其产生的原因可以分为原材料裂纹、焊接裂纹、过载裂纹、疲劳裂纹、腐蚀裂纹等。
1)原材料裂纹、焊接裂纹、热处理裂纹
检查中发现的这类裂纹，大都是原材料、焊接或热处理中的微细裂纹在运行条件下发展起来的，也有个别的是制造质量控制不严而漏检的。原材料裂纹大多是材料在轧制过程中形成的，这种裂纹可以在材料内部，也可以在表面，无方向性和固定的部位。——般情况下，原材料裂纹比较少见。
焊接裂纹有的是在制造时产生的，有的是制造时微小缺陷在使用中发展而成的，也有的是在使用后焊补中产生的。因此，焊接裂纹既与焊缝本身的原始缺陷有关，也和各种外部运行因素有关。
热处理裂纹是在焊后消除应力的热处理过程中产生的，这种裂纹只发生在那些化学组成上对退火裂纹敏感的材料中，常见于低合金高强度钢容器的焊缝热影响区。2)过载裂纹
过载裂纹是外加载荷超过了金属的强度极限而产生的裂纹，常发生在部件受力最大部位或应力集中部位，如开孔边缘、扳边转角圆弧处等。由于裂纹主要由过大的应力引起，所以裂纹细长、尖锐，五分枝或分枝很少，绝大多数是穿晶裂纹。3)疲劳裂纹
疲劳裂纹是因为结构或材料存在缺陷造成局部应力过高，经过反复加载卸载或压力波动之后产生的裂纹。这种裂纹由产生到扩展以至断裂，—般都需要经过许多次的反复变载。4）腐蚀裂纹
腐蚀裂纹是在金属被腐蚀过程中伴随产生的裂纹。典型的腐蚀裂纹是苛性脆化裂纹和氢脆裂纹。苛性脆化裂纹是种特殊的应力腐蚀裂纹，一般产生在盛装热碱液的容器中。起源于金属表面的细微缝隙处，但外观上难于发现。氢脆裂纹纹是容器运行过程中因氢腐蚀及氢损害而产生的裂纹，是一种内部裂纹。(2)裂纹的检查
压力容器上最容易产生裂纹的部位是焊缝与焊接热影响区，以及局部应力过高的部位。因此，应对这些部位进行重点检查。
焊缝及焊缝热影响区常会存在焊接裂纹，应认真检查每条焊缝的表面，包括熔注金属与母材交接处和热影响区，特别是焊缝表面有缺陷的地方，如咬边、错边、弧坑等处。对于焊接返修的部位更应注意。大型球形容器由于在现场组焊，施工条件差，很多又都是采用强度较高的钢种，比较容易产生焊接滞后裂纹。这种裂纹多在熔合线附近，且与焊道平行，检验时应特别注意检查这些部位。
焊缝和焊缝附近又是容易产生疲劳裂纹的部位，特别是在焊缝的交叉口、角焊缝、接管焊缝和焊缝表面缺陷处。由于焊缝附近还存在较大的残余应力，它也是容易产生应力腐蚀的地方。国外对一些液氨储罐产生应力腐蚀裂纹的事例进行了分析，认为腐蚀裂纹与焊缝未经退火因而存在较大的残余应力密切相关。近年来，国内也发生过多起液氨储罐爆炸事故，有些则在定期检验中发现储罐内壁的焊缝周围存在大量裂纹。
局部应力过高的部位也容易产生疲劳裂纹和应力腐蚀裂纹。压力容器中较高的局部应力主要产生在结构不连续的地方，如容器的开孔周围、管板的桥带、封头的过渡部分及其附近，壳体与管板连接处、加焊附近的终止处等。
此外，有些容器还要根据它的制造与使用情况，估计可能会产生哪一类裂纹，然后重点检查容易产生这一类型裂纹的地方。例如，对于具备产生应力腐蚀裂纹条件的容器，应注意检查易于积聚腐蚀物的部位，如蒸发器，要特别注意检查有漏水现象的焊缝与胀接处，是否有碱脆裂纹。
裂纹的检查可以用直观检查和无损探伤，一些明显的表面裂纹可用肉眼观察到，多数裂纹需借助无损探伤等技术手段才能发现和确定，检验人员可根据检验的具体情况来选用适当的无损探伤方法。
3．变形
变形是指容器在使用以后整体或局部地方发生几何形状的改变。容器产生变形后，改变了原有的结构形状，在变形部位造成结构不连续和应力集中，而且变形往往伴随有其他缺陷，如壁厚减薄、裂纹、金属组织恶化等。由于变形而使容器发生破坏的情况也是比较常见的。(1)变形产生的原因
压力容器的变形缺陷常见的有局部凹陷、鼓包、整体扁瘪和整体膨胀等几种形式。局部凹陷是容器壳体或封头的局部区域受到外力的撞击或顶压而形成的表面凹坑。这种变形通常只能在壳壁较薄的小容器上产生。—般来说，凹陷不引起容器壁厚的改变，只是使某—局部表面失去了原有的几何形状。
鼓包是容器某—局部区域受到大面积的片状腐蚀，致使壁厚显著减薄，在内压作用下发生的向外凸起变形，也可因容器的局部温度过高，致使材料强度降低而产生局部鼓包这种变形将使容器这一区域的壁厚进一步减薄。
整体扁瘪是受外压的壳体，如夹套容器的内筒。在超压或超温时失去稳定性而内陷或被压瘪。发生扁瘪变形的壳体，一般都是以规则的波状形式向内凹瘪，使壳体的截面由圆形变成扁椭圆形或梅花形等各种规则的形状。
整体膨胀变形是因为容器设计壁厚不够或超压运行，致使整个容器或某些截面产生屈服变形而造成的。例如，有些充装液化气体的气桶或气瓶，常因充装过量而在温度升高的情况下，器内液体体积膨胀，压力急剧上升，因而发生整体膨胀变形，使气桶或气瓶由原来的圆筒形变成腰鼓形。长期在高温下工作的压力容器，如果材料选用不当或应力过高，也会因材料蠕变而使容器发生整体膨胀变形。(2)变形的检查
容器的变形，一般用直观检查方法即可发现。较严重的局部凹陷、鼓包以及整体扁瘪，通过肉眼观察就可发现。严重的膨胀变形，往往呈现腰鼓形，即筒体两端径向变形较小而中间部分膨胀较大，因此也可通过直观检查发现。不太严重的局部变形和整体变形，可以通过量具检查来发现，例如，用平直尺、弧形样板等工具，或用测量容器直径的方法来确定。
对于需要通过测定容器尺寸的变化以监测材料的蠕变速度的高温容器，则可以在温度较高、应力较大的部位固定一些监测点，用量具定期检验其变化情况。
4．钢材组织缺陷
钢材组织缺陷是指钢材金相组织在—定条件下发生了具有危险性的变化，也常称作组织恶化。组织缺陷造成钢材性能的显著降低。(1)常见的组织缺陷
组织缺陷的种类很多，焊接中的过烧、疏松等属于组织缺陷，运行中的腐蚀、严重变形也往往伴随有组织缺陷，如钢材脆化、过烧、脱碳等。压力容器长期在高温条件下运行，其钢材可能产生珠光体球化和石墨化。
珠光体球化又称球化珠光体。压力容器常用的各种碳素钢及低合金钢大都是珠光体钢。珠光体是铁素体与渗碳体的机械混合物，珠光体晶粒中的铁素体与渗碳体呈薄片状相互间夹。片状珠光体是一种不稳定的组织，其中的片状渗碳体有自行转变成球状并聚集成球团的趋势，当珠光体钢在高温下长期使用时，珠光体中的片状渗碳体会逐渐变成球状渗碳体，并缓慢聚集长大成球团，这种现象称为珠光体球化。珠光体球化的结果使材料的常温强度及高温强度显著降低，塑性、韧性变差，材质老化。由于低碳钢及低合金钢都会在长期高温下产生珠光体球化，其中低碳钢球化趋势尤为显著，因此，对于长期在高温下使用的压力容器，在检验中必须注意查看有无珠光体球化现象。
石墨化是低碳钢和0．5Mo钢在长期高温下发生的危险的组织变化，是钢中渗碳体在长期高温作用下自行分解的—种现象，也称为析墨现象，即： Fe3C→3Fe+C(石墨)碳钢在高于425℃温度下长期使用，就可能产生石墨化现象。石墨化与珠光体球化密切相关，珠光体球化到—定程度时，就会出现石墨化现象。根据钢材中石墨化的程度，通常将石墨化分为四级：
1级——石墨化现象不明显； 2级——明显的石墨化； 3级——严重的石墨化； 4级——很严重的石墨化。此时碳化物分解成石墨的量已增加到钢材总含碳量的60％左右。
钢中出现石墨化现象后，由于石墨本身强度极低又无塑性，因此钢材的常温及高温强度下降，特别是塑性和冲击韧性下降更为显著，使材料脆化。细晶粒钢及有冷加工硬化的钢都较易产生石墨化，而且石墨化最易发生在焊接热影响区。(2)组织缺陷的检查
单纯的组织缺陷是在金属组织内部发生和发展的，在外观上常常没有征兆，难于发现和防范，因此，在对压力容器进行检验时，当怀疑操作条件有可能造成组织缺陷时，可通过适当的检验方法检查确定。例如，对于在用压力容器材料的珠光体球化和石墨化的检查，可采用金相检验法、化学成分分析法、硬度测定法及力学性能试验法等方法进行检查，以确定组织缺陷是否存在及其严重程度。
二、缺陷处理
压力容器经过检查发现缺陷后，应根据容器的重要程度、工作条件、设计性能和制造情况，缺陷性质、部位及严重程度，进行综合分析，采取正确的处理措施。对高压容器、高强度钢容器、低温容器、剧毒介质容器、有气压试验要求的容器、以易燃介质作液压试验的容器、承受交变载荷或频繁间歇操作的容器，发现缺陷，必须从严掌握，慎重对待。
1．缺陷处理的一般原则
在用压力容器的缺陷处理应以是否符合使用为基本标准，而不能完全套用制造标准，使容器恢复到设计制造标准所要求的质量水平。因此，应从实际出发，以安全可靠、经济合理、合乎使用为原则，通过消除或处理某些有潜在危险的缺陷，提高容器的安全状况使之确能安全可靠地使用至下一个检验期或更长时间。(1)设计缺陷的处理
设计缺陷主要是容器选材不当或材质不明、结构设计不合理等。1)材质问题处理
制造压力容器承压部件所用的材料是否适合所使用的条件和环境，是对压力容器材质的基本要求。检验时如果发现使用中产生的缺陷是因选材不当造成的，且又无其他控制措施和安全保障，则容器应停止使用。如果容器材质不明，对于无特殊要求的压力容器，可按该类材料最低性能进行强度校核，通常按钢号A3材料强度的下限值进行强度校核；对于某些特殊要求的压力容器，如低温容器、高温容器、剧毒介质和易燃易爆介质的容器，因为设计上对材质要求较高、因此必须查明材质，否则应限期停止使用或改作它用。2)设计结构缺陷处理
不合理的结构可使压力容器的承压部件产生过高的局部应力，并由此产生疲劳裂纹或脆性断裂，同时，不合理的结构往往难于保证焊接质量，因而是压力容器破坏的重要原因。判定结构是否合理的主要依据是：有关的设计规范和标准；应力状态和应力水平；是否能保证焊接质量；使用中是否产生因结构或制造工艺引起的裂纹、变形等缺陷。
对于不合理的结构应作必要的处理。如：未按规定开孔补强应作补强处理；角焊缝的凹陷应圆滑过渡。对于难以修复且不能保证安全运行的应判废。(2)制造缺陷处理
制造缺陷主要是成形组装缺陷和焊接缺陷。1)成形组装缺陷处理
成形组装缺陷主要有错边、棱角、表面凹凸不平、截面不圆等，对容器安全运行影响较大的是错边和棱角。如只是一般性超标，可不作处理；严重的，应作无损探伤检查，确定是否存在其他缺陷，若确认无其他缺陷，则通过应力分析，判定能否继续使用。如果无损探伤发现有裂纹、未熔合、未焊透等其他缺陷存在，应消除缺陷或补焊修复。若错边量较大，也应作补焊修复处理。2)焊接缺陷处理
低温容器、交变载荷容器的焊缝咬边，应打磨消除。其他容器内表面焊缝咬边深度不超过0．5mm，咬边的连续长度不超过100mm，且焊缝两侧咬边的总长度不超过该焊缝长度的10％；外表面焊缝咬边深度不超过1mm，咬边的连续长度不超过100mm，且焊缝两侧咬边总长度不超过该焊缝长度的15％时，可不作处理。超过上述规定应打磨消除或打磨后补焊。
裂纹和近表面的未熔合、未焊透及沿焊缝柱状晶呈“八”字形分布的气孔等危险缺陷，应挖除并补焊，严重者应判废。对于条状夹渣、内部未熔合、未焊透等缺陷，应综合分析，酌情处理，特殊情况下，可按规定经过严格的安全评定后监督使用。(3)运行缺陷的处理
运行缺陷是容器在运行过程中，受到压力、温度和介质三者长期作用而产生的，是缺陷处理的重点。
1)腐蚀缺陷的处理
内壁发现有晶间腐蚀、应力腐蚀等缺陷的容器，一般不宜继续使用。如果腐蚀程度轻微，允许根据具体情况，在改变原来的工作条件后使用。
对于分散的点腐蚀，若腐蚀深度不超过容器计算壁厚(扣除腐蚀裕量的计算壁厚)的20％，在直径为200mm的圆周内，点腐蚀的总面积不超过40cm2，且在此范围内，沿任一条直线上的点腐蚀的长度总和不超过40mm，腐蚀点周围不存在裂纹，—般可不予处理。对于均匀腐蚀，如按剩余壁厚(扣除到下一次检验期的腐蚀裕量)校核强度合格，可不作处理。对于局部腐蚀，如按最小剩余壁厚(扣除到下一次检验期的腐蚀裕量)校核强度合格，也可不作处理。超过上述情况者，可根据具体情况作降压使用、补焊、更换或判废处理。2)裂纹缺陷处理
压力容器检验中，发现有裂纹缺陷时，首先应根据裂纹所在的部位、数量、尺寸、分布情况以及容器的工作条件等，分析裂纹产生的原因，然后根据裂纹的严重程度和容器的具体情况，确定对缺陷和对存在缺陷的容器的处理方法。
由于结构不良，局部应力过高而产生疲劳裂纹的容器、不应继续使用。因为消除原有裂纹后留下的坑痕或补焊操作都将引起该处应力进一步增加，在重新使用中还会产生新的裂纹。同理，具有应力腐蚀裂纹的容器也不应将裂纹铲除或焊补后继续使用，因为铲除裂纹后留下的槽坑或补焊区将会加剧应力腐蚀。
在特殊情况下，含有裂纹的容器，可按规定进行安全评定，根据断裂力学的分析和计算，决定容器是否继续使用或降压使用或判废。经过安全评定继续使用的容器，要有有效的监护措施，严密监视裂纹的发展情况，并适当缩短检验周期。3)变形缺陷的处理
产生变形缺陷的容器，除了不太严重的局部凹陷外，一般不宜继续使用。因为经过塑性变形的容器，器壁总有不同程度的减薄，而且变形部分的材料也会因应变硬化而降低其韧性，耐腐蚀性能也较差。对于轻微的鼓包变形，如果变形的面积不大，而且又未影响到容器的其他部分，则在容器材料可焊性较好的情况下，可以考虑采用挖补处理。4)组织缺陷的处理
当碳素钢、碳锰钢及珠光体耐热钢等钢种，在使用过程中经过分析，认为有组织劣化倾向时，应采取金相检验、硬度测定、化学成分分析等方法综合检查，确认材料的劣化程度后，慎重妥善地进行处理。
对于一般的石墨化，若材质符合设计使用要求，为防止石墨化继续恶化，应控制工况条件，特别是使用温度，保证不超温运行；若材质难以保证使用要求，原则上进行设备更新或限制条件运行。对于严重的石墨化，应立即停止使用或提出限制性措施，限期更换。
2．常用的修理方法
压力容器常用的修理方法有以下几种。(1)打磨
对容器部件表面的机械损伤、浅层裂纹、腐蚀坑、焊缝咬边等表面缺陷，可进行打磨处理。即利用砂轮等工具将表面缺陷清除干净。如果打磨深度在允许范围内，可不补焊，但打磨部分与相邻部分应圆滑过渡。打磨后，应进行表面探伤和测厚检查。(2)补焊或堆焊
如果打磨深度超过规定值，则应进行补焊。焊接裂纹、机械过载裂纹等不伴随组织变化的裂纹，如果尺寸较小，不是密集性的或大面积分布的，也可将裂纹铲除并进行补焊。对于大面积的凹坑，如局部腐蚀，若其深度不超过壁厚的1/2时，可采用堆焊修复。
进行补焊或堆焊修复时，应先用砂轮或风铲等工具将缺陷清除干净，经探伤检查确认后，再由持证焊工按焊接工艺进行补焊，最后经无损探伤检查验收。(3)挖补
中、低压容器，如果局部腐蚀严重，腐蚀深度超过壁厚的1/2，且腐蚀面积较大，可进行挖补处理，即挖除部件上包括缺陷在内的部分钢板，然后用相同材料和厚度、相同几何形状的钢板补焊在被挖之处。压力容器的轻微鼓包，也可进行挖补处理。
挖补往往带来新的缺陷及残余应力，因此，压力容器一般不提倡采用挖补方法进行修理。若必须采用时，必须注意挖补件的材料、结构、焊缝形式及焊接质量，焊后应进行局部消除应力处理。同时，应重新进行强度核算，以确定挖补后的部件能否承受原设计的温度或压力。(4)更换部件
对于薄壁容器，若局部腐蚀严重，无法采用补焊或堆焊方法进行修补，可更换筒节。更换的长度不得小于300mm。换热容器管子泄漏，可局部或整根更换管子。高压容器主螺栓、主螺母局部有毛刺、伤痕时，可打磨，但当伤痕累计超过一圈螺纹时，则应更换。(5)衬里的修复方法
带有金属衬里的容器，当衬里表面有裂纹、点腐蚀、气孔及焊缝内夹渣等缺陷时，可通过打磨法予以消除。如果打磨深度超过衬里板层厚度的20％时，则应补焊或局部更换。搪瓷等非金属衬里如有面积不大的爆瓷、剥瓷、开裂等问题，可用有机或无机物予以修补。
当衬里层有大面积鼓包时，在消除产生泄漏的缺陷后，可用水压复胀，但压力不得超过耐压试验的压力。对于小面积的鼓包，可用机械法复胀。凡经复胀的衬里，都应用着色和氨渗透检查衬里的修复质量。
3．压力容器修理工作要点
对压力容器检验中发现的缺陷进行必要的修理时，其工作要点是：
(1)修理前应仔细检查缺陷的性质、特征、范围和缺陷产生的原因，制订修理方案，并经技术负责人批准。在缺陷尚未完全判明之前，切忌边检查边修理，否则不但修理质量难以保证，甚至人为地造成缺陷的扩大。
(2)压力容器的修理，特别是挖补、更换受压部件时，必须保证受压部件原有的强度和制造时的质量要求。
(3)压力容器的补焊、挖补、更换筒节及焊接热处理等技术要求，应参照相应制造技术规范，制定施工方案及合乎使用的质量要求，焊接工艺经焊接技术负责人审查同意。在修理过程中应严格按批准的方案实施。
(4)修理所使用的材料，必须与容器母体材料相同或强度级别、焊接性能相近。修理材料应有质量证明书，能判明材料化学成分和力学性能。必要时要进行材料复验。
(5)补焊修理前，应仔细检查缺陷是否全部清除，尤其要仔细检查裂纹性缺陷是否已彻底铲除。一般应通过表面探伤，确认缺陷已完全消除后再进行补焊。完成焊接工作后，应再作无损探伤，确认修补部位符合质量要求。
(6)焊前需要预热的容器，其预热温度应根据材质和厚度来决定。预热范围应大于补焊或堆焊周边100mm，且不小于壁厚的3倍。补焊或堆焊应严格控制线能量和层间温度。有热处理要求的，应在补焊后重新作热处理。
(7)补焊或堆焊部位应略高于母材表面，然后再打磨至与母材齐平。焊缝缺陷清除后的修补长度不宜小于100mm。
(8)挖补受压部件时，补板的形状可为圆形、椭圆形或带圆角的矩形，矩形的圆角半径应大于100mm。焊接时，为了分散焊接热，可划区编号后间隔分段焊接。(9)受压部件不得采用贴补的修理方法。
(10)同一部位返修一般不得超过两次。若两次返修仍不合格，应重新拟定施焊方案，并经评定合格后实施。
压力容器修理工作结束后，应将修理记录存人设备档案中。记录内容应包括：修理的原因及修理部位简图；修理所用钢材、管件、焊条等的质量证明书，如果修理用的材料与容器原始材料不同，还应有材料代用的审批手续；修理工艺实施记录等。
三、压力容器安全状况等级评定
压力容器经定期检验后，应根据检验结果，对其安全状况进行评定，并以等级的形式反映出来，以其中评定项目等级最低者作为最终评定结果的级别。
1．压力容器安全状况等级的划分
根据压力容器的安全状况，划分为五个等级。
1级：压力容器出厂技术资料齐全；设计、制造质量符合有关法规和标准的要求；在法规规定的定期检验周期内，在设计条件下能安全使用。
2级：出厂技术资料基本齐全；设计、制造质量基本符合有关法规和标准的要求；根据检验报告，存在某些不危及安全可不修复的一般性缺陷；在法规规定的定期检验周期内，在规定的操作条件下能安全使用。
3级：出厂资料不够齐全；主体材质强度、结构基本符合有关法规和标准的要求；对于制造时存在的某些不符合法规或标准的问题或缺陷，根据检验报告，未发现由于使用而发展或扩大；焊接质量存在超标的体积性缺陷，经检验确定不需要修复；在使用过程中造成的腐蚀、磨损、损伤、变形等缺陷，其检验报告确定为能在规定的操作条件下，按法规规定的检验周期安全使用；对经安全评定的，其评定报告确定为能在规定的操作条件下，按法规规定的检验周期安全使用。
4级：出厂—技术资料不全；主体材质不符合有关规定，或材质不明，或虽属选用正确，但已有老化倾向；强度经校核尚满足使用要求；主体结构有较严重的不符合有关法规和标准的缺陷，根据检验报告，未发现由于使用因素而发展或扩大；焊接质量存在线性缺陷；在使用过程中造成的磨损、腐蚀、损伤、变形等缺陷，其检验报告确定为不能在规定的操作条件下，按法规规定的检验周期安全使用；对经安全评定的，其评定报告确定为不能在规定的操作条件下，按法规规定的检验周期安全使用，必须采取有效措施，进行妥善处理，改善安全状况等级，否则只能在限定的条件下使用。
5级：缺陷严重，难于或无法修复，无修复价值或修复后仍难以保证安全使用的压力容器，应予判废。需要指出的是，安全状况等级中所述缺陷，是压力容器最终存在的状态，如缺陷已消除，则以消除后的状态确定该压力容器的等级。压力容器只需具备安全状况等级中所述问题与缺陷其中之一，就可确定该容器的安全状况等级。
2．安全状况等级评定
检验结果作为划分安全状况等级的依据，主要包括材质检验、结构检验、缺陷检验三个检验项目的检验结果。定级时，先对各分项检验结果划分等级，最后以其中等级最低的—项作为该容器的最后等级。
(1)主要受压元件的材质检验
主要受压元件材质，应符合设计和使用要求。但在检验中常遇到“用材与原设计不符”“材质不明”“材质劣化”三种情况。当遇到这三种情况时，安全状况等级划分如下： 1)用材与原设计不符
其定级的主要依据是判断所用材质是否符合使用的要求。如果材质清楚，强度校核合格，经检验未查出新生缺陷，即材质符合使用要求，不影响定级。如使用中产生缺陷，并确认是用材不当所致，可定为4级或5级。槽、罐车等特殊容器主要受压元件为沸腾钢，定为5级。
2)材质不明
材质不明指材质查不清楚。在用压力容器中，材料的代用、混用是经常遇到的，要彻底查清，需花费较大的代价。因而对于经检验未查出新的缺陷，并按钢号A3的材料校核其强度合格，在常温下工作的一般压力容器，可定为2级或3级；如有缺陷，可根据相应的条款进行安全状况等级评定。有特殊要求的压力容器，可定为4级。槽、罐车和液化石油气储罐可定为4级或5级。3)材质劣化
压力容器使用后，如果因工况条件而产生石墨化、应力腐蚀、晶间腐蚀、氢损伤、脱碳、渗碳等脆化缺陷，说明材质已不能满足使用要求，可定为4级或5级。(2)结构检验
存在不合理结构的压力容器，其安全状况等级划分如下：
1)封头主要参数不符合现行标准，但经检验未查出新生缺陷，可定为2级或3级；如有缺陷，可根据相应的条款进行安全状况等级评定。2)封头与筒体的连接形式如采用单面焊对接结构，且存在未焊透时，根据未焊透的程度，定为3级到5级。采用搭接结构，可定为4级或5级。不等厚板对接，来作削薄处理的，经检查未查出新生缺陷，可定为3级，否则定为4级或5级。
3)焊缝布置不当(包括采用十字焊缝)或焊缝间距小于规定值，经检验未查出新生缺陷，可定为3级；如查出新生缺陷，并确认是由于焊缝布置不当引起的，则定为4级或5级。4)按规定应采用全焊透结构的角接焊缝或接管角焊缝，而没有采用全焊透结构的主要受压元件，如未查出新生缺陷，可定为3级，否则定为4级或5级。
5)开孔位置不当；经检查未查出新生缺陷，一般压力容器可定为2级或3级，有特殊要求的压力容器，定为3级或4级。若孔径超过规定，但补强满足要求，可不影响定级；补强不满足要求的，定为4级或5级。(3)缺陷检查
1)内外表面裂纹，若其深度在壁厚余量范围内，打磨后不需要补焊的，不影响定级；其深度超过壁厚余量，打磨后进行补焊合格的，可定为2级或3级。2)机械损伤、工卡具焊迹和电弧灼伤，打磨后不需要补焊的，不影响定级；补焊合格的，定为2级或3级。
变形可不处理的，不影响定级；根据变形原因分析，继续使用不能满足强度和安全要求者，可定为4级或5级。
3)内表面焊缝咬边深度不超过0．5mm、连续长度不超过100mm、且焊缝两侧咬边总长度不超过该焊缝长度的10％，外表面焊缝咬边深度不超过1．0mm、连续长度不超过100 mm、且焊缝两侧咬边总长度不超过该焊缝长度的15％；对一般压力容器不影响定级，超过时应予修复；对有特殊要求的压力容器或槽、罐车，检查时如未查出新生缺陷(如焊趾裂纹)，可定为2级或3级，查出新生缺陷或超过上述要求的，应予修复；对低温压力容器的焊缝咬边，应打磨消除，不需补焊的，不影响定级，经补焊合格的，可定为2级或3级。
4)错边量和棱角度超标，属于一般超标，可打磨或不作处理，可定为2级或3级。属于严重超标，经该部位焊缝内外部无损探伤抽查，如无较严重的缺陷存在，可定为3级；若伴有裂纹、未熔合、未焊透等严重缺陷，应通过应力分析，确定能否继续使用。在规定的操作条件下和检验周期内，能安全使用的定为3级，否则定为4级或5级。
5)焊缝有深埋缺陷的，若单个圆形缺陷的长径大于壁厚的1/2或大于9mm时，定为4级或5级；圆形缺陷的长径小于壁厚的1／2或9mm的，其相应的安全状况等级见表1和表2。非圆形缺陷与相应的安全状况等级，见表3。
6)有夹层的，若夹层与自由表面平行，不影响定级；夹层与自由表面夹角小于10°，可定为2级或3级；夹层与自由表面夹角大于10°，需计算在板厚方向投影的长度，可定为4级或5级。
7)受腐蚀的，若是分散的点腐蚀，腐蚀深度不超过壁厚(扣除腐蚀裕量)的1／5，并且在直径为200mm的范围内，点腐蚀面积不超过40cm2，或沿任一直径点腐蚀长度之和不超过40mm的，不影响定级。若是均匀腐蚀，如按剩余最小壁厚(扣除到下一次检验期腐蚀量的2倍)，校核强度合格，不影响定级；经补焊合格的，可定为2级或3级。
8)使用过程中产生的鼓包，应查明原因，并判断其稳定情况，可定为4级或5级。9)耐压试验不合格，属于本身原因的，可定为5级。
练习思考题压力容器为什么要实行定期检验制度? 2 压力容器定期进行外部检查，一般包括哪些检查项目? 3 压力容器常见的缺陷有哪些?产生缺陷的原因是什么? 4 定期检验对容器腐蚀、裂纹的检查重点放在哪些部位?一般用什么方法检查腐蚀和器壁表面裂纹?发现容器存在腐蚀或裂纹缺陷时，一般应如何处理? 5 工作介质为可燃气体的压力容器，进行内外部检验时应注意哪些安全问题? 6 有衬里的容器，应如何检查器壁的腐蚀情况? 7 压力容器缺陷处理的一般原则是什么? 8 压力容器耐压试验的目的是什么?其合格评定标准是什么? 9 气密性试验的目的是什么?容器应先作耐压试验还是先作气密性试验?为什么? 10 压力容器为何要进行安全状况等级评定?安全状况等级评定应根据哪几方面的检验结果?最终的定级应符合什么原则?
第七章 压力容器事故分析与事故处理
压力容器之所以作为一种特殊设备，除了因为它比较容易发生事故以外夕；更主要的是事故的危害性严重。运行中的压力容器一旦破裂爆炸，不仅仅是设备本身遭到破坏，而且还会造成人身伤亡和破坏周围的设施，甚至会导致更为严重的火灾事故。对事故进行调查分析就是找出造成事故的不安全因素和它们之间的相互关系和影响，从不同的角度提出预防事故的措施，从而有效地防止事故的发生。
第一节 压力容器爆炸的危害
压力容器由于设计不当、制造缺陷、管理不善或操作失误即有可能发生破裂爆炸。压力容器破裂时，内部的气体迅速泄出，同时，气体瞬间膨胀并以很高的速度释放出内在能量。如果容器工作压力较高、容积较大，则爆炸能量是巨大的，而且产生的危害是多方面的。
一、压力容器的爆炸能量 压力容器破裂时，气体泄出，瞬间膨胀释放出大量的能量。这就是通常所说的物理爆炸。如果容器内充装的是可燃的液化气体，在容器破裂后，它立即蒸发并与周围的空气形成可爆性混合气体，遇到明火或容器碎片撞击设备产生的火花或高速气流所产生的静电作用，会立即发生化学爆炸，即通常所说的二次爆炸。因此，压力容器破裂时，其爆炸能量的大小不但与它原有的压力和容器的容积有关，而且还与介质在器内的物理状态有关。容器内的介质从性态上大致可分为两类，即压缩气体和液化气体。这两类性态不同的介质在容器破裂时的爆炸过程是不完全一样的，释放的能量大小也有差别。1．压缩气体容器的爆炸能量
压缩气体在容器破裂时即降压膨胀，不发生物理状态变化。由于膨胀过程所经历的时间很短，因此可以认为没有热量的传递，即气体的膨胀是在绝热状态下进行的，所以压缩气体的爆炸能量就是气体绝热膨胀所做的功。气体绝热膨胀功可用下式计算：
K——气体的绝热指数，可根据气体的分子组成确定 其近似值：双原子气体，K=1．4，三原子和四原子气体，k=1．2～1．3。压力容器中常用的压缩气体绝热指数可由表 1查得。
就是说它的温度高于它在大气压力下的沸点。于是气、液两相失去平衡；液体迅速大量蒸发，内部处处充满气泡，体积激烈膨胀；并很快充满整个容器空间。容器壳体受到很高的压力冲击，使容器进一步破裂。这种由于压力突然下降，使原来处于平衡状态的饱和液在大气压力下过热而迅速沸腾蒸发，体积激烈膨胀而显示出的爆炸现象，称为暴沸或蒸气爆炸。发生蒸气爆炸时，延塑性好的材料制成的容器，壳体的整个形状都会发生改变，圆筒体甚至会反向卷曲；延塑性差的材料，破裂断面有时会显示出受冲击的脆性破裂的特征。
由于容器内的介质是气液两态，所以这类容器在破裂时所释放出的能量应包括饱和蒸气的爆炸能量和处于过热状态液体的爆炸能量。不过，在大多数情况下，这类容器内的饱和液体占容器内介质的绝大部分，它的爆炸能量要比饱和蒸气大得多，所以计算时可忽略不计饱和蒸气膨胀功。
蒸气爆炸一般也是在很短的时间内完成的，也是一个绝热过程。有压力的饱和液体在绝热条件下膨胀至常压时所做的功，即为处于过热状态下液体的爆炸能量，可按下式
2．可燃气体器外二次爆炸及其爆炸能量
工作介质为可燃气体的压力容器破裂时，除了器内高压气体膨胀释放能量外，往往还会产生器外二次爆炸，放出更大的能量。因为容器破裂时，器内的可燃气体大量流出，并迅速与外面的空气相混合，在一定区域内形成可爆性混合气体。由于气体高速流出产生的静电或容器碎片撞击产生的火花，为可爆性混合气体提供了起爆条件，于是在容器破裂爆炸后很快又在器外发生化学爆炸，这就是通常说的二次爆炸。这两次爆炸往往是相继发生的，中间的间隔时间很短，以致往往不能从音响上加以辨别，而且第二次化学爆炸的能量常常要比第一次气体膨胀的能量大的多。
要准确计算这部分爆炸性混合气体的爆炸能量是比较困难的。虽然容器内可燃气体的量是已知的，而且在容器破裂时又几乎全部流出，但由于可燃气体一般以球状或其他形状向四周扩散，只有外围一部分可燃气体与大气中的氧混合形成爆炸性气体，所以并不是全部可燃气体都参与爆炸反应，而可能参与反应的可燃气体量的多少与许多因素有关，如容器周围的气流情况，可燃气体的爆炸极限范围，火花出现的时间等。因此一般只能是估算，即假定参与爆炸反应的气体所占的百分比，然后按这些可燃气体的燃烧热计算其爆炸能量。当然，这样的估算是欠准确的，有时只用以确定一个大致的破坏范围。
二、压力容器爆炸的危害
压力容器爆炸造成的危害是多方面的，其破坏作用也是很大的，主要有冲击波及碎片的破坏作用；有毒介质容器破裂后造成的毒害作用；可燃气体容器破裂后造成的火灾等。1．爆炸冲击波及其破坏作用
压力容器破裂时，气体爆炸的能量除了很少一部分消耗于将容器进一步撕裂并将容器或其碎片抛出以外，大部分产生冲击波。
容器破裂时，高压气体大量喷出，使它周围的空气受到冲击而发生扰动，压力、密度、温度等发生突然变化，这种扰动在空气中传播就成为冲击波。同样，二次爆炸也会产生如此的冲击波。空气冲击波中状态的突然变化，最明显的表现是在压力变化上。在爆炸中心的一定范围内，空气压力会随时间发生迅速而悬殊的变化。开始时，压力突然升高，产生一个很大的正压力，接着又迅速衰减，在很短的时间内正压降至大气压，而且继续下降至负压。如此反复循环，但压力的变化一次比一次小得多。开始时产生的最大正压力就是冲击波波阵面上的超压△p。在大多数情况下，冲击波的破坏作用主要与这波阵面上的超压△p的大小有关。
在爆炸中心附近，空气冲击波阵面上的超压△p可以达到几个兆帕。在这样高的压力冲击下，建筑物将被摧毁，设备、管路等均会遭到严重破坏。冲击波超压对建筑物的破坏作用见表4。
实际上有些建筑物的破坏应该决定于冲击波的冲量，即正压持续期间压力曲线所包含的面积。例如像砖墙倒塌那样的一些破坏，它所经历的时间要比冲击波正压所持续的时间长，因此应按冲量的大小来考虑。但由于这方面所积累的经验数据还不多，所以一般都以超压的大小来作为判定破坏的基准。
冲击波除了破坏建筑物以外，还会直接危害在它所波及范围内的人身安全。表5是冲击波超压对人体的伤害作用。
空气冲击波对人体的伤害，除波阵面的超压以外，在它后面的高速气流也不能忽视。速度高达每秒几十米的气流夹杂着砂石碎片等杂物，往往会加重对人体的伤害。
2．碎片的破坏作用 压力容器破裂时，气体高速喷出的反作用力可以将整个壳体向开裂的反方向推出，有些壳体则可能裂成大小不等的碎块或碎片向四周分散，这些具有较高速度或较大质量的碎片，在飞出的过程中具有较大的动能，也可能造成较大的危害。如1976年4月，河北省某县化肥厂合成氨设备进行系统气密性试验时，因漏入煤气而发生器内混合气爆炸，整个系统的五台高压容器及管道全部裂成碎片，向四周飞散，最远的飞出1500m。从回收到的碎片(约百余块，占破裂设备总重的10％)估计，碎片数在千块以上。其中一块碎片飞到距离40～50m的另一车间，破窗而人，将正在操作的一名工人砸死；还有一块碎片飞出厂外，将一名过路行人的腿砸断。
碎片对人体的伤害程度或对设备的损坏程度主要取决于它的动能。碎片具有的动能与它的质量及速度的平方成正比，即：
式中：E——碎片的动能，J； W——碎片的质量，kg； v——碎片的速度，m／s。
压力容器碎片在离开壳体时常具有80～120m／s的初速，即使在飞离较远的地方也常有20～30m／s的速度。在此速度下，质量为1 kg的碎片，动能即可达200～450J，足以使人致重伤或死亡。
容器破裂时产生的碎片，还可能损坏附近的设备或管道，引起连续爆炸或酿成火灾，造成更大的危害。1979年6月，某电化厂的液氯气瓶破裂爆炸，碎片四处飞散。附近存放的钢瓶有10个被击穿，其中4个瓶内装满液氯。击穿以后，瓶内液化气体发生蒸气爆炸，大量氯气蒸发扩散，危害极大。
对于被击物为钢板等一类塑性材料，碎片的穿透能力可按下式计算：
式中：S——碎片能穿透的厚度，mm； E——碎片所具有的动能，J;A一一碎片穿透方向的截面积，mm2；
K——材料的穿透系数，对钢板，K=1;对木材，K=40；对钢筋混凝土，K=10。
从公式可以看出，容器破裂成碎片时，周围的设备是比较容易被击穿的。例如质量为lkg的碎片，如穿透方向的面积为500mm2，则只要击中时的速度不小于1000m／s，厚度为10mm的钢制设备将完全可被击穿。
3．有毒液化气体破裂时的毒害区
在压力容器所盛装的液化气体中，有很多是有毒的物料，如液氨、液氯、二氧化硫、二氧化氮、氢氰酸等。当盛装这样一些介质的容器破裂时，大量液体被蒸发成气体，在空气中扩散，造成大面积的毒害区。
液化气体容器破裂时，虽然器内的液体不可能立即全部蒸发，其中有一部分还来不及蒸发即四处流失，污染地面环境；但也有相当一部分液体在容器破裂时就立即蒸发，生成体积庞大的蒸气。这些有毒蒸气的体积，可由下式进行估算：
式中：Vg__ 有毒蒸气的体积，m3； M--介质的分子量；
W——容器内液化气体的质量，kg； r——介质的气化潜热，kJ／kg； C——介质的比热，kj／(kg·℃)； t——容器破裂时器内介质的温度，℃； tb——介质的标准沸点，℃。
从上式可以看出，容器中的液化气体在容器破裂时蒸发出的气体体积与当时的液体温度t有关。一般在常温下破裂的容器，大多数液化气体爆炸生成的蒸气体积约为液体体积的100～250倍。这些有毒的蒸气，顺着气流方向不断向外扩散，于是在周围的大气中很快就可以形成足以使人死亡或严重中毒的毒气浓度。
有毒液化气体容器破裂时可能产生多大的中毒面积，除了与器内液化气体质量多少有关，还与该介质的毒性程度有关。6列出了容器中经常盛装的有毒液化气体的中毒浓度。如果容器内的液化气体量已知，则可按公式先计算出它破裂时蒸发生成的毒气体积vg，然后根据表6的各种浓度算出可以造成中毒的空气体积。
例1：估算容量为1 000kg的液氯容器在温度40℃时破裂蒸发的氯气体积及可能造成中毒的空气体积。
解：查得氯气的相对分子质量M=7l，液氯的标准沸点tb=—34℃，液氯平均的质量热容C=960J／(kg·℃)，气化潜热r=2．89×10 5J／kg。将这些数据代人公式 即得容器破裂时蒸发的氯气体积为：
氯气在空气中的体积分数达到0．09％时，人吸人5～10分钟即致死亡，则可以造成人中毒致死的有毒空气体积为：
V=68×X100／0．09二7．5×10 4m 3 4．可燃液化气体容器破裂时的燃烧区
有许多压力容器，特别是大型贮罐，充装的是可燃液化气体，如液化石油气。这些容器破裂时，—部分液体蒸发成气体，与周围空气混合，遇到适当条件在器外发生燃烧爆炸，并使其他散落在空气中的未被蒸发的雾状液滴也随着与空气混合而着火燃烧。所以这种容器一旦破裂，并在器外发生二次爆炸时，器内的液化气体几乎全部被烧净。爆炸燃烧后生成的高温燃气(水蒸气、二氧化碳等)与空气中的氮气升温膨胀，生成体积巨大的高温燃气团，向四周扩散，使附近的一大片地区变成火海。
可燃液化气体容器破裂时产生的高温燃气体积及其燃烧范围可通过计算求得。已知容器内所装液化气体的质量，若容器破裂后可燃液化气体完全燃烧，则可根据燃烧化学反应式计算出燃烧所需空气量和燃烧后生成的燃气质量；再由可燃液化气体的燃烧热值和燃气的比热，计算出燃气的温度可升高多少；最后根据燃气在标准状态—下的密度，计算出液化气体完全燃烧生成的燃气在高温下的体积。假设这些燃气以半球状向地面扩散，则可由高温燃气的体积求得高温气体的扩散半径。
下面以液化石油气(按丙烷考虑)贮罐为例，计算它破裂时所产生的高温燃气的体积及其燃烧范围。
设容器内所装液化丙烷为Wkg，容器破裂后一部分蒸发成气体，并在器外爆炸燃烧，另一部分以雾状的液滴散落在空气中，也同时被燃烧。若燃烧完全，则按下列反应式进行：
则每千克丙烷所需氧量为166／44=3．64kg，需空气量为3．64／0．21=17．3kg。Wkg丙烷完全燃烧后生成燃气的质量便为(17.3+1)W kg。丙烷液的燃烧热值为4．6×10 4 kJ／kg，燃烧比热为1.26kJ／(kg·℃)，则燃气的温度可升高4．6×10 4／18．3×1．26=2000℃。燃气在标准状态下的密度约为1．25kg／m3，则Wkg丙烷完全燃烧生成的燃气在2000℃时的体积便为
也就是说，以容器为中心，在直径约为7．8 W1/3，高3．9W1/3的范围内，所有可燃物都将着火燃烧，在此范围内人员也被烧伤。按上式可粗略算出：一个民用液化石油气气瓶(15kg)破裂爆炸时，其燃烧范围可达20m；一个10000kg的液化石油气贮罐破裂爆炸，燃烧范围可达170m。
第二节 压力容器事故调查与分析
一、压力容器事故调查 压力容器发生爆炸事故后，应及时组织进行事故调查。事故调查是为了获得第一手材料，为分析事故找出充分的依据。压力容器的事故调查，是一件复杂的技术性很强的工作，因为造成容器爆炸的原因是多方面的，要查清这些原因并找出引起事故的主要原因，不是一件容易的事情。所以对事故的调查，必须持科学慎重的态度，不能草率从事。
压力容器事故调查应按以下的程序和内容进行。
1．事故现场的检查
当压力容器发生事故后，首先要对事故现场进行及时、全面、客观、细致的检查、观察和必要的技术测量，取得分析工作的第一手资料。在情况尚未查清以前，应认真保护好事故现场。事故现场调查的内容应根据具体情况决定，一般包括以下基本内容：(1)容器本体的破裂情况
容器本体破裂情况的检查，主要包括对破断面的初步观察，壳体变形或破裂形状的检查测量以及对容器内外表面情况的检查等。
破断面的初步观察是为进一步的断口分析打好基础，因此，一定要对断口的形状、色泽、晶粒及其他的一些特征进行认真的观察和记录。通过对断口的初步观察，大体上可以判断容器的破裂形式。
容器破裂形状的检查与测量，对于分析容器事故原因也很重要。对仅是裂开缺口的容器，应该测量并记录(必要时绘图记录)开裂的部位、走向，裂口的宽度、长度以及开裂处的周长及壁厚，并与容器原有的周长及壁厚进行比较，估算破裂后的伸长率及壁厚减薄率。如果容器破裂成数大块，可以拼装复原，进行测量及计算，如有可能最好是根据测量得的数据粗略地估计一下容器破裂后的容积变形。对于裂成碎片的壳体，应详细测量并记录碎片的数量、重量、飞出的距离，并最好能从现场的情况判断碎片飞出的角度及受阻挡的情况。
检查容器内外表面情况，主要是检查壳体金属表面状态(如光泽、颜色、光洁程度)，有无表面损伤(局部腐蚀、磨损及其他伤痕)等，并检查表面残留物。通过这种检查有助于判断介质对容器的腐蚀以及壳体表面是否有燃烧过的痕迹，残留物的检查可以发现金属的腐蚀产物或其他不正常状态下生成的反应物等，如可燃气体燃烧不完全而残留的游离碳，这对分析容器事故原因是十分有用的。(2)安全附件的完整情况
压力容器发生事故后，应对安全装置进行详细的检查或必要的试验。对安全装置进行检查的目的，主要是想发现容器有无超压的可能或是否存在曾经超压的迹象。例如容器发生事故后，若检查安全泄压装置发现没有开放排气的迹象，而且通过压力试验又证明安全装置的动作压力符合规定，则可以说明容器在失效前没有发生过超压现象，容器不属于超压破裂。
对装有安全阀的容器，应检查安全阀是否按期校验；排放压力是否符合规定；是否有失灵的现象，例如阀孔被堵塞，阀瓣与阀座粘结牢固，弹簧锈蚀、卡住或过分拧紧，重锤被移动等；安全阀有无曾开启过的迹象。压力表主要检查是否按期校验；表面刻度是否清晰；是否有失灵的现象，例如进气口被堵塞，内部零件脱落或损坏，指针被卡住等；压力表是否表明容器有过严重超压的迹象，例如，弹簧管严重膨胀变形，指针回不到零位，指针在与限止钉接触处发生弯曲等。对装有爆破片或爆破帽的容器，应检查爆破片或爆破帽是否已经动作，如没有破裂，而又怀疑其动作压力不符合规定时，可作爆破压力试验。(3)现场破坏及人员伤亡情况
压力容器破裂爆炸往往造成周围建筑物的破坏及现场人员的伤亡，这些破坏情况对估算破坏能量、分析破裂事故的原因都是非常重要的，应进行详细认真的检查和测量。其主要内容包括：
1)近处被破坏建筑物的形状和尺寸(例如钢筋混凝土墙或砖墙的厚度，门的大小及材料等)，与爆炸容器的距离，被破坏的程度(墙倒塌或开裂等)。2)远处被损坏的门窗玻璃的规格(厚度、大小)，损坏的最远距离及损坏程度(如窗框损坏或仅玻璃破碎等)。
3)人员的伤亡情况，包括伤亡原因(冲击波震成内伤、碎片击伤、烧伤或中毒等)，事故发生日寸所在的位置，受伤程度(如骨折、内脏损伤、耳膜破裂等)。2．事故发生过程的调查
在对事故现场进行过检查和测量以后，应对事故发生的过程进行调查了解，调查的内容主要有：
(1)事故发生前容器运行情况。包括工艺条件是否正常，有无压力波动、漏气、异响等异常迹象。
(2)事故发生经过。包括不正常情况开始的时间，采取的应急措施，安全附件的动作情况等。
(3)事故发生时的情况。包括有关人员所在的位置，破裂爆炸的过程及现象，例如声响的次数，有无闪光、着火等。
3．容器历史及使用情况的调查
调查的内容主要包括：
(1)操作人员的业务素质。包括技术水平、工作经历、在岗操作熟练程度，是否经过业务培训发证等。
(2)容器的历史情况。包括设计制造单位，出厂日期，有无产品合格证、质量证明书及材质检验证明，修理改造情况，使用年限，上次检验日期、内容、所发现的问题，安全状况等级等。
(3)容器的工作条件。包括最高工作压力、最高最低工作温度、介质成分、浓度和其他主要控制指标以及实际执行的情况。应特别注意介质是否是易燃易爆气体，或有无产生这种气体的可能性；介质对容器有无腐蚀，特别是应力腐蚀、晶间腐蚀的可能性；容器在使用过程中温度及压力的波动范围及周期。
(4)安全装置的装设和使用情况。包括安全装置的形式、规格、日常的维护情况，以及最近一次检验校正日期等。
4．材料成分和性能的检查
使用条件比较简单的容器，经过上述的情况调查，一般都可以大体上判断出事故的原因，但要作出肯定的分析结论，尤其对于系统比较复杂的设备，往往需要进一步进行技术检验、计算、试验和鉴定，才能找出确切的原因。
根据事故分析的需要，可以在破裂后的壳体上取样，有针对性地检验或校核容器制造材料的成分或性能。其中包括：(1）化学成分检验
化学成分检验应重点分析检验对材料性能(力学性能、加工工艺性能、耐腐蚀性能)有影响的元素成分，以查明所用材料是否与原设计要求相符。对个别一些容器，使用介质及环境条件有可能使器壁材料的化学性能发生改变的，例如高温高压下的氢使碳钢“脱碳”，应采用剥层法检验材料表面的化学成分(重点是含碳量)，以便与原材料或外层材料相比较，查明它的变化程度。
(2)力学性能测定
根据对部件断裂形式的判断，取样作材料的力学性能试验，验证所用材料是否与设计要求相符，或材料的力学性能在加工制造过程中是否发生显著变化。例如，属延性断裂的，至少应测量其强度指标；脆性断裂的，要测定材料在使用温度下的塑性指标(伸长率、断面收缩率)和韧性指标(冲击功、断裂韧性等)。(3)金相检查 通过金相检验可以了解材料的原有质量情况及加工制造和运行中可能出现的异常现象，如材料内部的偏析、夹杂、疏松、白点、气孔等；材料表面的折叠、疤痕等；部件制造热加工中产生的表面脱碳、过热、局部硬化及其他焊接缺陷等；操作环境下产生的氢脆及其他应力腐蚀现象等。
(4)工艺性能试验
工艺性能试验常作为分析事故原因的一种辅助手段，即部件破裂的原因已经由其他条件初步提供，再通过某种工艺性能试验进一步验证。这些试验包括：焊接性能试验；耐腐蚀性能试验；特殊环境条件下的特种工艺性能试验等。(5)断口宏观分析
断口的宏观分析是用肉眼或借助放大镜对断口直接进行观察。它的特点是方法简易可行，能迅速全面地观察断口，对断口颜色、腐蚀、裂纹、断裂纹理的走向和改变都有很高的分辨能力。
断口宏观分析是断口分析的主要内容，也是分析压力容器断裂事故常用的一种有效手段。它主要有两方面的内容：
1)根据断口形貌，判断容器的断裂形式
金属的拉伸断口，一般由三个区域所组成，即纤维区、放射区和剪切区，称为断口的三要素。
根据断口这三种区域在整个断口所占有的断面积，可以大体上确定其断裂失效属性。例如，脆性断裂的断口，纤维区与剪切区很少，大部分是放射区，这说明金属在断裂前没有经过较大的塑性变形，断裂主要是在高速扩展下进行的。2)识别断裂源
断裂源的确定方法有以下几种：
①碎块拼凑法。即将碎块依原样拼合，闭合程度严密的是后断的，而不十分严密的断口则是先开裂的。
②“T”字形法。即在两条相交近90°的裂口中，横的为先裂断口，竖的为后裂断口，因为前者阻挡了后者的断裂。
③人字形法。脆性断裂容器的断口常有人字形纹路，人字的尖端指向裂纹源。
④多枝形法。即观察裂纹的分叉情况，不分叉的先裂，分叉的后裂。
⑤放射标记法。断口如果有明显的放射标记，则标记的聚集焦点就是断裂源。对容器壳体，此聚集点多在表面缺陷处。
⑥贝壳花样法。疲劳断裂的断口，常有贝壳状的弧形纹路，这些弧形纹路所聚交的地方即为断裂源。
应该指出的是，壳体断裂后，对断口的宏观检查可以同时找出有几处裂纹源，而并不限于一处。
(6)断口微观分析
断口的微观分析是借助光学显微镜或电子显微镜对断口的细节和微观形态进行观察检验，以弥补宏观检验的不足。由于断口微观分析所观察到的只是断口的—个微形区，不能作为断口的全面分析，因此微观分析必须与宏观分析结合起来，互为补充。
目前使用的电子显微镜有两种，即透射式电子显微镜和扫描电子显微镜。前者是对用断口表面复制的薄膜进行观察，而后者则可以直接观察实物断口。
二、压力容器事故分析
在完成上述事故调查和必要的技术试验鉴定后，就可对压力容器的事故原因进行全面综合的分析，找出发生事故的直接原因和间接原因。进行事故分析时，较常采用的分析方法大体上有两种思路，即从容器断裂形式人手进行分析和从容器发生事故时的载荷状态方面进行分析。
1．基于断裂形式进行分析
压力容器承压部件的断裂，可以有几种不同的断裂形式，而每一种形式的断裂都是在特定的条件下才能发生的，因此可以根据部件的断裂形式，分析事故的直接原因和间接原因。
发生事故的压力容器承压部件，按其断裂特征，包括断裂过程、机理、基本原因等可以分为延性断裂、脆性断裂、疲劳断裂、应力腐蚀断裂(或氢脆)、压力冲击断裂和蠕变断裂等几种常见的断裂形式。根据容器承压部件的断裂形式进行事故原因分析时，一般可以按下列步骤进行：
(1)根据壳体部件破裂后的整体状态、断口形貌等断裂特征，判定其属于哪一类型的断裂。例如，壳体破裂后在整体或较大的局部区域内有明显的塑性变形，即断裂后的壳体局部有所增大或壁厚减薄，而且破断面又多为韧性断口，则该部件应属于延性断裂。
(2)分析研究发生这种断裂的基本条件是否存在。例如，部件延性断裂的必要条件是它在载荷作用下，器壁整体截面上的应力水平达到或超过材料的强度极根；部件疲劳断裂的必要条件是载荷的交变作用。如果断裂形式的基本条件根本不存在，如部件虽然运行时间较长，但压力和温度都一直保持比较稳定，部件又没有较大的震动，则它的疲劳断裂基本条件根本不存在，原来判定的断裂形式不能成立，应重新复查鉴定其真正的断裂形式。
(3)通过计算或试验，分析产生这些条件的直接原因和间接原因。有些断裂形式情况比较复杂，例如应力腐蚀断裂，必要时应作相同条件下的模拟试验。
2．基于断裂时载荷状态进行分析
压力容器的破裂，有的是在正常工作压力下发生的，有的是因超载或异常载荷(化学反应爆炸)造成的。因此可根据容器破裂时载荷的状态进行失效分析，即先判别它是在哪一种载荷状态下破裂的，然后再分析造成这种载荷状态的直接原因。
压力容器破裂时的载荷状态可以分为：工作压力状态、超压状态和器内爆炸反应状态。除了个别容器具有压力自动记录仪，可以直接从记录中比较容易地查到破裂时的压力外，其他的通常要根据容器的运行与破坏状况来判断其破裂时的载荷状态。一般可以从以下两方面入手：一是破裂后容器的形态和安全附件的状况；二是根据现场的破坏情况估算造成这种破坏所需的能量，进一步推断容器爆破时所释放的能量。
下面分述在这几种载荷状态下破裂的判别，以及造成这种载荷状态的常见原因。(1)工作压力下破裂
压力容器在下列情况下断裂，可判定为工作压力下破裂：
1)容器无超压的可能性或可能性很小。例如，同一压力来源的其他容器一切正常，操作及工艺条件并无任何异常迹象等。
2)根据部件破裂后实测的器壁厚度和材料强度测试数据，计算得的爆破压力与容器的最高工作压力大体相近，或者是容器存在低应力破坏的条件。
3)容器的安全附件状态正常。例如，安全装置测试符合要求，且安全阀没有发现有开启排气的迹象或爆破片未发生动作；压力表没有指针回不到零位或指针弯曲等损坏现象。4)根据现场的破坏情况，估算的总破坏能量小于容器在工作压力下爆破所释放的能量。
造成压力容器在工作压力下发生破裂的原因是：
1)由于设计差错或运行中的严重腐蚀，部件壁厚过薄；
3)部件存在较严重的材料缺陷或制造缺陷，如白点、焊接裂纹、焊缝咬边或未焊透等，且材料在工作温度下的韧性较差；
4)容器经受过多次的反复载荷，包括压力的急剧波动，温度周期性变化或严重振动等，且容器存在较高的局部应力； 5)由于异常的操作或使用情况，例如，防腐措施失效，操作条件变更，原料中含有杂质，溶液中的腐蚀性介质富集致使溶液的浓度增高等，构成金属与介质的特殊组合，产生应力腐蚀。
(2)超压破裂
超压破裂是指容器内的实际压力远远超过它的最高工作压力和耐压试验压力。超压破裂时容器及附件的运行与破坏情况是： 1)容器运行中有超压的可能性。例如容器的压力来源处的介质压力远大于容器的工作压力；或容器内的介质有可能因异常条件的出现而使其压力增大。2)破裂后的部件有明显的塑性变形，包括壳体周长增大和壁厚减薄，且根据其实测壁厚和材料强度试验数据计算得的部件爆破压力远大于它的最高工作压力。
3)没有按规定装设安全泄压装置或装置严重失效。例如，容器无安全阀或爆破片；安全阀被粘住、堵塞，弹簧式安全阀的弹簧过分压紧，重锤杠杆式安全阀的杠杆增挂重物，或爆破片膜片超厚使其动作压力显著偏高等等，造成安全泄压装置不能在规定的动作压力下开放泄压；安全泄压装置虽曾动作，但因排量远小于容器的安全泄放量而失效。4)根据现场的破坏情况，估算的总破坏能量大于容器在工作压力下的爆破能量，但小于其在计算破裂压力下的爆破能量。
超压破裂的原因：
1)对于压缩气体贮罐，其超压的原因是：附件损坏或操作失误(如贮罐的出口管或阀件发生故障或误关闭)而致正常的排气受阻塞；空气压缩机贮罐可能因罐内的润滑油积存过多或长期受较高温度的作用而形成炭黑，结果在罐内(或管道内)自燃，贮罐在高温及超压下破裂。
2)液化气体容器(包括贮罐、气瓶、槽车等)可能产生超压的原因较多。例如，因意外受热(低温贮存容器的保温装置破损或失效，常温贮存容器因温度自动调节装置失灵，器内高分子单体部分发生聚合放热或容器接近高温热源)而致饱和蒸气压力显著增高；贮罐、槽车、气瓶等因充装过量，在周围环境温度下满液膨胀而超压等。
3)分离、换热(蒸发)容器可能产生超压的原因是高压气体进入低压容器内。例如，用减压阀降压进气的容器因减压阀失效，换热管子破裂，胀管失效泄漏而使高压气体直接导人低压容器内而超压；蒸发用换热容器也可因载热体过量或蒸发气体出口阀件故障(损坏或误关闭)受阻塞而使器内压力升高。
4)放热或体积增大反应的反应容器因原料计量错误、原料不纯、催化剂使用不当或附件损坏，如搅拌装置或冷却设备失效等，而使反应压力增大。(3)器内爆炸反应造成容器破裂
器内爆炸反应是指容器内两种或两种以上的物料(介质或杂质)意外地发生异常反应，压力瞬时急剧升高的过程。在这种情况下，容器和附件的运行及破坏状况是： 1)容器有可能存在两种或两种以上的、相互能发生激烈反应的物料，包括原料中含有异常的杂质、设备或管道的密封不良而造成泄漏、错误投料或混装等。
2)器内爆炸反应引起的破裂，属于压力冲击断裂。容器一般呈粉碎性的破裂状态，常有大量的碎片飞出，击伤周围的人员和设备。
3)安全泄压装置发生动作但未生效。例如，安全阀曾开启排气，但因有滞后作用而不能及时泄放器内瞬时升高的压力；爆破片已破裂，但因泄放面积过小未能阻止器内压力升高等。容器上装设的压力表常可以发现指针在限止钉处被撞弯，或指针已经不能退回零位，有压力自动记录仪的容器可以发现直线上升的压力线。
4)容器(或碎片)的内壁常可以发现有被高温烘烤过的痕迹或粘附有反应残留物。5)根据破坏现场的情况估算得的破坏能量远大于容器在工作压力下的爆破能量，甚至超过容器在计算破裂压力下的爆破能量。应该注意的是，将破坏能量与爆破能量进行对比时，要考虑有无“二次爆炸”所造成的现场破坏，因为二次爆炸也可能比容器破裂释放出更大的能量，造成事故现场的更大破坏。辨别容器破裂后是否发生二次爆炸，除了器内介质的可燃性是基本条件外，还应从容器破裂时的情况和周围环境发现的器外二次爆炸的迹象，如容器内壁或室内有燃烧过的高温痕迹或残留物(如碳氢化合物燃烧不完全而产生的炭黑等)，容器破裂时还伴有火花或闪光，有时还能听到两次响声等来判断。但这些迹象不一定能发现，因为在场人员常因事故惊慌而没有顾及或根本无人提供。
通过对容器的破裂形式和发生事故时的载荷状态进行分析、鉴别，造成事故的直接原因就比较容易找到了。如压力容器在正常工作压力下破裂，则按它的破裂形式从不同的方面查找直接原因：脆性破裂的，应从材料选用、制造缺陷、质量检查控制等方面考虑；疲劳破裂的，应从容器设计(是否考虑了疲劳问题和局部应力过高等)或不正常的使用(频繁开停车或压力波动较大等)方面考虑；应力腐蚀破裂的，应从材料选用、防腐措施、介质中混人杂质、操作工艺条件不正常等方面考虑；延性破裂的，则通过强度核算和焊接质量检验，即可判明是否因壁厚过薄、焊接质量低劣或使用中产生严重腐蚀所致。如是超压破裂的，则集中查找超压原因。对容器内爆炸反应破裂的，则应根据现场情况分析各种可能性，从操作工艺条件、管路的严密性、操作是否失误等方面查找。
第三节 压力容器事故报告与处理
一、压力容器事故分类
压力容器事故，按其损坏程度分为爆炸事故、重大损坏事故和一般损坏事故。
1．爆炸事故：指压力容器在使用或压力试验时，受压部件发生破坏，容器中介质蓄积的能量迅速释放，内压瞬间降至外界大气压力的事故。
2．严重损坏事故：指压力容器在使用过程中，由于受压部件、安全附件、安全保护装置损坏，导致容器停止运行而必须进行修理的事故。压力容器因泄漏而引起的火灾、人员中毒的事故也为严重损坏事故。
3．一般损坏事故：指压力容器在使用中受压部件轻微损坏而不需要停止运行进行修理的事故。
二、压力容器事故报告
压力容器是受国家监督的特殊设备，一旦发生破坏性事故，发生事故的单位应立即向当地质量技术监督部门和主管部门如实报告。当地质量技术监督部门应逐级向上级质量技术监督部门报告。事故报告办法如下。
1．压力容器发生爆炸或造成人员伤亡、设备损坏事故后，事故发生单位应立即将发生事故设备的类别、事故类别、发生地点、时间(月、日、时、分)、人员伤亡和事故破坏简要情况采取快捷形式向当地质量技术监督部门和主管部门报告。当地质量技术监督部门应逐级向上一级质量技术监督部门报告。
2．省级质量技术监督部门应在每月10日前，将所辖区域上月事故情况报告国家质量技术监督局。
3．省级质量技术监督部门应在每年1月31日前，将所辖区域上一年压力容器发生事故情况及结案情况以软盘等快捷方式报送国家质量技术监督局。
三、压力容器事故处理
压力容器发生爆炸或重大损坏事故造成人员伤亡后，事故发生单位应积极配合当地质量技术监督部门和主管部门做好对事故的调查处理工作，本着“三不放过”的原则，明确事故的主要原因和次要原因，吸取经验教训，制定出改进措施，防止同类事故再次发生，并对有关责任人提出处理意见。
在压力容器事故处理过程中，应做好以下工作： 1．压力容器发生事故后，事故发生单位应采取措施抢救人员和防止事故扩大，并应保护好事故现场。
2．压力容器发生事故后，有关部门应尽快组成事故调查组对事故进行调查、分析和处理。事故调查组应由事故发生单位主管部门、质量技术监督部门、当地人民检察院和工会的人员组成，并可根据事故调查的需要，邀请锅炉压力容器检验单位、科研单位以及大专院校有关专家参加。事故调查组应调查事故发生前的设备情况；查明人员伤亡、设备损坏及经济损失情况(包括附近建筑物破坏)；分析事故原因和性质(必要时应进行技术鉴定)；明确事故的责任；提出事故处理意见。
3．事故调查结束后，事故调查组应填写事故调查报告书，并将事故调查报告书送至组织调查该起事故的质量技术监督部门。质量技术监督部门应在收到事故调查报告书的15日内，对事故调查报告书进行认定，提出结论性意见，经认定的事故调查报告书方为有效。4．事故发生单位及其主管部门应根据经认定的事故调查报告书中的处理建议，对有关责任人员进行处理。因设计、制造、安装、修理、改造的原因，发生压力容器事故并造成重大损失时，事故主要责任单位应向发生事故的单位赔偿经济损失。经济损失的赔偿，应根据情况协商解决或按国家有关法律程序解决。
事故处理结束后，事故发生单位或其主管部门应就对事故责任者的处理及防范措施落实等情况向组织该起事故调查的质量技术监督部门写出书面报告。质量技术监督部门应在收到书面报告30日内以书面形式批复结案。
压力容器事故处理应在事故发生之日起90日内结案。调查、分析难度较大的事故，结案期限经负责结案的质量技术监督部门批准，可以适当延长，但不得超过180日。
练习思考题压力容器破裂爆炸时产生的能量与哪些因素有关? 2 压力容器事故调查的内容包括哪些方面? 3 怎样对压力容器爆破事故进行分析? 4 压力容器超压破裂的常见原因有哪些? 5 怎样从爆破容器本体的形貌初步判断容器的破裂形式? 6 在压力容器事故处理过程中应做好哪些工作?
