压力容器的修理及改造方案审定过程中的疑难问题解析

一、压力容器的修理及改造

压力容器需要修理改造的原因：

（1）设计制造方面的原因：如结构不合理、材质不符合要求、焊接质量不好、受压元件强度不够、以及其他由于设计制造不良造成的缺陷；

（2）使用方面的原因：高温、高压、腐蚀性介质、震动、疲劳等使用因素产生的缺陷；

因为即使是设计完全符合要求，制造、安装质量优良，如果操作不当，同样会造成锅炉、压力容器、压力管道事故。（近几年73%-78%的锅炉、压力容器、压力管道事故都是由于使用不当造成的）

（3）使用管理方面的原因：违反操作规程使用、超过设计参数使用等运行管理因素产生的缺陷；

（4）安装、改造或修理质量不好以及其他方面的因素产生的缺陷，

（5）因生产需要改变原容器的受力结构，致使容器的性能参数、技术指标发生变更。

修理：压力容器的重大维修是指主要受压元件的更换、矫形、挖补，以及对接接头焊缝的补焊。

对容器的主要受压元件进行修理，恢复其使用性能；不导致压力容器的参数、介质和用途等安全技术性能指标改变的活动。

改造：压力容器的改造是指改变主要受压元件的结构或者改变压力容器运行参数、盛装介质、用途等。

对容器的主要受压元件进行更换、增减和其他变更，导致压力容器的参数、介质和用途等安全技术性能指标改变的活动；

二、修理改造的程序：

1 、使用单位或检验机构发现压力容器存在不符合安全技术要求的缺陷或不满足生产使用要求，

2 、使用单位分析缺陷产生原因后，确定修理改造项目范围，

3 、委托具有相应压力容器设计资格的单位重新出具修理改造图纸，

4 、委托具有相应压力容器修理改造资格的单位进行修理改造，

5 、修理改造单位编制修理改造方案，

6 、到修理改造压力容所在地的地市级特种设备安全监察机构办理告知手续，

7 、到当地锅检所办理监检手续，

8 、依据方案进行修理改造，

9 、修理改造单位向使用单位提供修理改造后的图样、质量证明书等技术资料。

三、修理改造方案包含的内容有以下几个方面：

1 、容器概况

容器编号、容器名称、规格、材质、容积、换热面积、工作压力、工作温度、介质、图号、制造单位、制造日期、投用日期、投用日期、实际使用时间等；

2 、压力容器修理改造原因

简述缺陷的性质、特征、范围及产生的原因；（修理改造前应先仔细检查）

3 、依据的法规规范

4 、修理改造的部位和方法

修理改造的部位、方法、程序。当文字表述有表达不完全时，应附图样说明；

5 、质量保证体系

6 、修理改造的技术要求和验收规定

压力容器修理改造的单位必须有相应资格；对压力容器的焊补、挖补、更换筒节及热处理等技术要求，均应按现行技术规范和制造技术文件制订具体技术要求和验收规定；

7 、施工设备工器具准备

8 、施工作业的安全技术要求

修理改造作业涉及的清洗、置换、与系统隔断、用火、用电、登高、入罐、吊装等规定安全防范措施；、

9 、其他要求

规定压力容器修理或改造单位应向使用单位提供修理改造后的图样、施工质量证明文件等技术资料；

10 、审批意见

方案编制者签字，单位技术负责人审批。使用单位同意的意见，经原设计单位或具备相应资格的设计单位同意的意见。

四、修理改造方案中常见的问题：

1 、修理改造单位的资质

凡是从事改造、维修工作的单位，应当取得国家质量监督检验检疫总局或者省级质量技术监督局颁发的《特种设备安装改造维修许可证》。

安装改造维修许可资格分为1、2级。

取得1级许可资格的单位允许从事锅炉、压力容器、压力管道安装、改造和维修工作，

取得2级许可资格的单位允许从事锅炉、压力容器、压力管道维修工作。

取得压力容器制造许可资格的单位（A3级注明仅限球壳板压制和仅限封头制造者除外)，可以从事相应制造许可范围内的压力容器安装、改造、维修工作，不需要另取压力容器安装改造维修许可资格。

1 级许可资格的许可证由国家质检总局颁发。

2 级许可资格的许可证由省级质量技术监督局颁发。

2 、不具有法定资格

草台班子，临时组合，挂靠队伍，，，

个体工商户不得从事压力容器安装、改造、维修。

3 、不具有充足的人员

没有足够数量的、有一定改造、维修经验的专业技术人员、检验检测人员和技术工人。焊工不具有压力容器修理、改造相关焊接项目资质。

4 、不具有充足的设备和检测能力

没有与压力容器改造、维修相适应的起重、成形、加工、焊接、防腐、试压、检测等工作的需要的生产条件和检测手段。靠外协、租借设备和聘用临时人员。

5 、没有固定的办公场所

皮包公司

6 、质量管理体系不符合要求

没有建立质量管理体系，或者质量管理体系不健全，或者不能够正常运行。质量管理体系人员不是申请单位的合法在职员工。

7 、没有相关的安全技术规范、标准和管理制度

没有或者是复印件，不能够有效执行。

8 、没有在施工前进行告知、没有监检

没有将拟进行的改造、维修情况书面告知当地的特种设备安全监察部门，即进行施工。没有监检。

大型石化企业和小型私营企业。

9 、盲目修理改造

对存在严重事故隐患的容器，对无改造、维修价值的容器，对超过安全技术规范规定使用年限的容器，对定为5级的报废的容器进行修理改造，企图起死回生。

小型私营企业。

10 、修理改造方案未经设计单位同意

压力容器的改造、重大维修方案没有经过原设计单位或者具备相应资格的设计单位同意。

或者设计单位不具有该压力容器级别的设计资格。

压力容器改造、重大维修的方案应该由容器的原设计单位同意，主要的原因是要求原设计单位根据原设计条件和失效模式判断压力容器改造、重大维修的方案是否可行。

如增高一段塔，就有可能产生改变自振周期，虽然满足强度条件，但可能不满足对防止振动的要求。

如换热器整改管束的结构、管子的数量、管子的壁厚、折流板的间距，改变介质的流速、粘度，都会造成振动加剧、传热系数达不到要求。

小型私营企业。

11 、修理改造质量不满足安全使用要求

修理改造后容器的结构和强度不能满足安全使用要求。修理改造能力不够，或者是对容器的材料、结构、使用条件不了解，越修越坏。

12 、修理改造前的准备工作不充分

方案中没有明确规定修理改造人员在进入压力容器内部进行工作前，应该做好的准备和清理工作。达不到保障修理改造人员的安全目的。

绝大部分修理改造中发生的着火、爆炸、人员伤亡事故都是因此造成的。

13 、修理改造方案中工艺措施不正确

材料选用错误，如某公司的废碱贮槽，304-316-Q235B。某球罐更换人孔部件，16MnIII，X射线底片选用错误。

缺陷成因分析错误，某石化公司SPV50Q球罐裂纹，打磨-喷铝-热处理。某生物制药厂十台立式贮罐封头过渡区开裂，补焊-更换封头。

焊接工艺中焊接参数不对，焊条用错，坡口不正确，未按设计图样要求采用对接接头。

检验检测方法不正确，无法RT，用PT代。

焊后热处理的温度达不到工艺要求，用电加热器局部加热。

耐压试验难以进行。

结构不合理，某石化公司氮氢气压缩机三级缓冲罐凝液管根部角焊缝开裂，增加焊角高度-增加接管壁厚-增加筋板。

14 、修理改造方案审批手续不全

缺用户设备管理部门或设计单位的审核意见，易造成方案考虑问题不全面。

15 、修理改造单位违规

超出许可范围改造、维修压力容器；

改造、维修由未取得相应制造许可的单位制造的压力容器；

改造、维修出厂资料不全或者未经监督检验合格的压力容器；

改造、维修未经定期检验合格的在用压力容器；

改造、维修规格型号与工艺设计文件上的规格型号不相符的压力容器；

出借许可证；

将改造、维修工作进行整体转包；

将承接的改造、维修的工作分包给无相应许可资格的单位。

五、压力容器的修理
1、缺陷处理的一般原则：

在用压力容器的缺陷处理应符合“合乎使用”的原则。
2、结构设计缺陷处理：

判断结构是否合理的主要依据是：有关的设计规范和标准;应力状况和应力水平;是否能保证焊接质量;在使用中是否产生因结构不合理而引起的裂纹、变形等缺陷。

对于不合理的结构都应作必要的修复处理，

对于难以处理修复且不能保证安全运行的应判废。

3 、制造缺陷的处理：

① 压力容器的牌号不明：

常因造材不当、受压元件牌号不明而出现的问题。

1990 年投用的容器此类问题是很突出的。

对于无法查明材料牌号的容器主要受压元件，则按该类材料最低性能进行强度校核，当采用实测值时，应将实测值乘以0.95的系数作为强度指标进行校核，如能满足要求，且投后一直处于安全运行状态，则该容器可继续使用，否则应降级使用或判废。

对于不符合现行或原设计规范的选材，若使用中确因选材不当产生缺陷且继续使用又无有效控制措施和安全保障时，应予判废。

如果停运后使用状况良好，一般可允许继续使用。

②成形组装缺陷处理：

成形组装缺陷对容器安全运行影响较大的是错边和棱角，如属一般性超标可不做处理。严重的，应做无损探伤检查，确认是否还存在其他缺陷。当确认无其他缺陷时则通过应力分析，然后做出能否继续使用的结论。

如果存在裂纹未熔合、未焊透等其他缺陷，应消除缺陷货或补焊修复。
③焊接缺陷处理：

低温容器、交变载荷或频繁间歇操作容器的焊缝咬边，都应打磨消除。

其他容器若内表面焊缝咬边深度≯0.5mm连续长度≯100mm及焊缝两侧咬边总长不超过该焊缝长度的10％时，可不作处理。

超过上述规定则应打磨消除；

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，均应挖除并补焊，严重者应予判废。

特殊情况下，可按规定经过严格的安全评定后监督使用。

4 、运行缺陷的处理

运行缺陷是容器在实际运行中，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

若内壁发现有晶间腐蚀、断裂腐蚀（如应力腐蚀）等缺陷的容器一般不应继续使用。

如果腐蚀程度轻微，允许根据具体情况，在改变原有操作条件（不可能产生同类型式的腐蚀）下使用。

对于离散的点腐蚀，若其腐蚀深度不超过容器壁厚（不含腐蚀裕量）的1/5，在直径为200mm范围内，沿任一直径的点蚀长度之和≯40mm，及点蚀面积之和≯40cm ² 。腐蚀点周围不存在裂纹，一般可不予处理。否则应根据具体情况，作降压使用、更换或判废处理；

对于均匀腐蚀和局部腐蚀（片蚀，坑蚀等），如按剩余的平均壁厚（应扣除至下一次检验期的腐蚀裕量）校核强度合格，可不做处理。否则，应根据具体情况，作降压使用、更换或判废处理。

②裂纹缺陷处理

在压力容器检验中若发现裂纹缺陷时，首先要分析裂纹产生的原因，然后根据其严重程度（裂纹尺寸、部位等）、性质和容器的具体条件（材料韧性，操作条件下的应力水平、变载频率等）确定处理方法。对于表面裂纹，应采取适当措施彻底消除。
由于结构不良，局部应力过高而产生裂纹的容器，不易继续使用，因为消除原有裂纹而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，具有腐蚀裂纹的容器不能继续使用。在特殊情况下，含有裂纹的容器可按规定进行严格的安全评定，决定是否继续使用或降压使用或判废。但经安全评定继续使用的容器要有有效的监护措施。

③变形缺陷的处理

产生变形缺陷的容器，除了不很严重的凹陷外，一般不易继续使用。因塑性变形的容器其壁厚总有不同程度的减薄。而且，产生变形部位的材料亦因应变硬化而降低韧性和塑性储备，耐腐蚀性能随之下降。

对于轻微的面积不大的鼓包变形，不涉及容器的其他部分，在材料可焊性较好的情况下，可考虑采样挖补处理：将鼓包变形部分挖去，再用相同的材料压成相同形状的板进行焊补，然后按照容器的技术要求进行技术检验。

5 、修理方法
常用的压力容器修理方法有以下几种：
（1）修磨：根据检验、探伤确定的修理部位，利用砂轮等工具将表面缺陷（如表面裂纹、腐蚀坑、焊缝咬边等）清除干净。

如果修磨深度在允许范围内，可不补焊，只需圆滑过渡即可，否则需补焊。
（2）补焊：焊缝及器壁裂纹或焊缝未熔合、未焊透等缺陷均需挖除缺陷后进行补焊。

进行补焊处理必须编制补焊方案或工艺。

首先用砂轮（或电弧气刨）清除缺陷，由检验或探伤确认，然后由持证焊工按焊接工艺进行补焊，并经检验和无损探伤验收。
（3）对容器的密封面及需要重复使用的密封元件（如透镜垫），当其产生了影响密封的划痕、沟纹时，可采用刮磨或研磨的方法清除之。

（4）对有衬里的容器：如衬里有裂纹、气孔、夹渣等缺陷，可进行补焊或局部更换。

搪瓷等非金属衬里如有面积不大的爆瓷、剥瓷、开裂等问题，可用有机物或无机物予以修补。

如果是衬里鼓包，可采用水压或机械方法胀复。
（5）高压容器主螺栓：主螺母局部有毛刺、伤痕时可修磨，但当伤痕累计超过一圈螺纹时，则应更换。
（6）换热容器单根或少量管子泄漏而不能立即大修时，可采用合成树脂粘合等应急方法处理或在允许的堵孔率内将管子堵死；

如允许焊接，也可以临时焊接止漏，彻底的处理原则是换管。
（7）对于中低压容器，严重腐蚀的筒体可采用局部挖补，甚至更换整节筒体或封头等。

6 、压力容器修理工作要点：
（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，制定修理方案进行修理。
（2）压力容器的修理，特别是挖补，更换部分受压部件时，必须保证受压部件原有的强度和制造技术条件的质量要求。
（3）补焊、挖补、更换筒节和封头等重大的修理项目及其焊接热处理的技术要求应参照有关规范和制造技术文件，事先制定出具体的施工方案和修理工艺要求，并在修理过程中严格按批准的方案实施。

高压容器遇到此类修理问题，更应在事先制订出周密的修理方案。

（4）修理所使用的材料，必须与容器母体材料相适应。

所谓相适应是指修理用材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机械性能，必要时要进行材料复验。

不允许用情况不明的材料作为容器修理的用材。
焊条、焊丝、焊剂也要选用与所补焊的钢材相适应的牌号，并据钢材的焊接性能及板厚等条件，确定是否需进行焊前预热和焊后热处理。

（5）裂缝性缺陷可采用打磨消除，但打磨处的剩余壁厚应满足压力容器的强度要求。

焊缝表面成形超差（表面凹凸不平、尺寸超高等）也可以打磨修理。

凡打磨部位均应与母材平滑过渡。
（6）需补焊修理时，在补焊前应仔细检查缺陷是否全部铲除，尤应仔细检查裂纹性缺陷是否已彻底铲除，并可在裂纹可疑部位两端前方钻停止小孔，小孔直径一般为Ф6-8mm，若钢板厚度大于16mm，可钻Ф6-8mm的孔，再将开孔扩大，以便开槽后补焊处理，开槽的方位应尽量避免仰焊操作，并按照开槽深度选用适当的剖面型式，一般为Ｕ形，补焊的焊条应与母材相适应。

（7）挖补受压部件时，补板不能带尖角，形状可为圆形、椭圆形或带圆角的矩形，其圆角半径应>100mm，为了分散焊接热，减少焊接残余应力，应划区编号后间隔分段焊接。
（8）螺纹和密封面损伤应进行修理

一般用螺纹规检查螺纹。

螺纹规分通规和止规两种：通规应通过螺纹全长；止规旋入一般不超过两扣为正常。

如果螺纹变形或损伤严重，应扩孔修理，轻微变形可攻丝修理。
对密封面的变形、划痕及其他影响密封效果的缺陷应进行修理，在拆卸和吊装时应注意避免碰撞密封面，已拆开的和修理的密封面应涂润滑油保护。

（9）换热器管子的更换：

从管板拔出管子时，应特别注意保护管板座面，为此，可用铰刀削刮管座部的管子内壁，以减少管子与管板间的附着力，然后用挤压销顶出管子。

如果换管数量大或需全部换管，当管子外壁附着物多拔管困难时，可将容器壳板和管子切断拆开后再行装配。
（10）用有机物或无机物修补衬里破损处后，可用氨渗透法进行检查，以保证修补处的致密性。
（11）当各项修理完毕后，应填写修理记录，存入设备档案中。

记录内容包括：修理原因与修理部位简图；所用钢材、焊条、管件等的证明（如修理用材料与压力容器原始材料不同，则应有材料代用审批手续）；修理后填写的修理工艺实施记录，安全装置检验记录等。