压力容器水压试验的重要性

压力容器水压试验的重要性

张佑英

武汉凯迪电力环保有限公司湖北武汉430223

摘要：水压试验是指以水为介质，以规定的试验压力对锅炉、压力容器、压力管道的受压部件所进行的耐压试验。压力容器水压试验的重要性主要表现在以下两个方面：①检验受压部件的耐压强度，可以有效地避免运行中因受压部件损坏且又不宜被发现的缺陷而引起的事故。②检验受压部件及其焊缝、胀口、密封面（人孔、检查孔、手孔）、法兰（或螺栓）等连接处是否严密，有无渗漏。

关键词：压力容器；水压试验压力

1前言

压力容器制造好后，需最后对压力容器进行压力试验，压力试验的目的在于全面检验压力容器承压部件的强度（耐压试验）和严密性（气密性试验），是对容器选材、设计计算、结构以及制造质量的综合性检查。在试验过程中，通过观察承压部件有无明显变形或破裂，来验证压力容器是否具有设计压力下安全运行所必需的承压能力；同时，通过观察焊缝、法兰等连接处有无渗漏，检验压力容器的严密性。

由于耐压试验的试验压力比最高工作压力高，所以应该考虑到压力容器在耐压试验进行过程中存在一定的危险，如耐压试验介质的喷出、产品的破裂甚至产生金属碎片等。耐压试验可以用气压试验，也可以用水压试验。之所以优先选择水压试验，最主要的原因还是气压试验比较危险。

2压力容器及水压试验概述

压力容器是指承受流体介质压力的密闭设备，是一种可能引起爆炸或中毒等危害性较大事故的特种设备，一旦发生爆炸或泄漏，往往并发火灾、中毒、污染环境、人身伤亡等灾难性事故。压力容器水压试验（即超压水压试验）是压力容器检验的重要手段之一，通过向压力容器充水和加压，在加压过程中及加压后检测容器筒体、封头、配件等受压元件的材料及焊缝有无渗漏破裂，在试验压力下是否产生肉眼可见的塑性变形。其目的是鉴别压力容器受压元件的严密性和耐压强度。

3压力容器水压试验的重要作用

3.1水压试验是一种试验方法或检查技术

压力容器的压力试验作为检测压力容器泄漏一种试验方法或检查技术，是用试验压力为设计压力或者稍高于运行压力下的压力试验作为检验压力容器材料、焊缝、连接件密封处是否泄漏的一种检漏试验方法或检漏技术手段。

压力容器水压试验作为压力容器强度验证的一种试验方法和检查技术，是用规定的强度水压试验压力来检验压力容器的设计强度，即在水压试验过程中对压力容器重要部位进行变形/应变测量，以所测得总变形/总应变是否符合规定值来评定强度设计。水压试验也是用来检查不合理设计、探测存在严重缺陷和使用不合格材料的一种检验方法。因为在这种情况下，水压试验可导致压力容器不正常变形、泄漏、损伤或破坏。因此，压力容器在完工出厂、系统安装完工或维修后，以及一定运行周期后都要进行水压试验。

3.2水压试验改善容器性能

水压试验可以通过一些作用机理而使容器性能得到改善，从而减少或排除容器在运行中产生破坏的可能性。这些机理包括塑性重新形成、机械法消除应力、应力重新分布、切口失效或裂缝纯化以及局部应变硬比等。

3.3机械法消除应力

对机械法消除应力效应简述如下。如有1台压力容器在较高温度受到压力作用，其应力低于破坏应力时，则将会在已存在的裂纹端部因塑性屈服形成一个塑性区。因为该塑性区受到周围弹性材料的限制，则它的卸载是受应变而不是受应力控制的。卸载后裂纹尖端将有残余的压应力存在，其值大约为材料的屈服强度。如果再重新在较低的温度下加载，直到超过前次高温加载前，都将不会发生破坏，原因是裂纹尖端因为高温加载屈服而钝化，已经不像初始高温加载前那样尖锐了。这种现象就是所谓“机械法消除应力效应”或者称“温态预应力效应”。

3.4切口失效或裂缝纯化

水压试验可使缺口失效或使裂缝纯化，从而改善压力容器性能。比如１台带有切口状缺陷的容器，只要在一定温度下承受了较高应力的初始水压试验，而材料在运行中没有明显劣化，那么以后再在那个初始温度附近只要承受的应力不高于初始水压试验时应力，容器就不会发生破坏。即在等于或略高于初始水压试验（运行）温度下的水压试验可以作为预防容器在较低温和压力下破坏的一种方法。

4水压试验过程控制

水压试验时，应在容器顶部设排气口，封闭其他管口，充液时从进水口注入洁净水，用顶部的放气阀排净内部的气体；并检查排气口是否排气，如不见排气，应停止注水，查明原因并解决问题后再继续注水。待水充满容器后，应对系统做一次检查，在排气口向外排水35分钟后再关闭排气阀门，封闭排气口。试压过程中，应保持容器观察表面干燥；水压试验应按工艺文件和试压工具图的要求装好全部试压工装，水压试验保压期间，压力应保持不变；水压试验保压时间不能太长，以避免引起蠕变和脆性破坏。不得采用连续加压，以维持试验压力不变的做法。在容器带压情况下检查时，严禁带压紧固螺栓、补焊，严禁用任何物体或工具敲击受压容器的任何部位。

试验过程中发现泄漏时，应停止加压，不得带压处理，应将系统泄压、消除缺陷后的，或者返修深度大于二分之一厚度的压力容器，应重新进行水压试验。

只有当压力容器壁温与水温相接近时，确认无异后，方可升压，缓慢上升至试验压力，并保压30分钟以上，然后降至规定试验压力的80%，并保持足够长时间对所有焊缝及连接部位进行检查。检查期间压力应保持不变，无泄漏，无可见的变形。当试压方案给出了升压曲线时，升压速度不应超过升压曲线规定的速度，升压速度应符合试验方案的规定，稳压、停压时间和试验的合格标准应符合设计文件或有关规范的规定。试压合格后，不得在容器上进行焊接操作。试压过程中，参加试压的人员要统一安排、听从指挥、分工明确、认真操作，并及时作好有关记录。试压现场应划定禁区，采取有效的隔离措施，防止无关人员进入。

5水压试验结束后的工作及水压试验合格标准

5.1水压试验结束后的工作

（1）及时拆除隔离、临时固定及限位设施，排净容器内的液体。排液时，应打开排气阀，并控制排液速度，避免使容器内形成负压；液体必须排至指定地点，如设计或试压方案有要求，应用压缩空气将管道系统内的残存液体吹净。

（2）审核试压报告。

（3）锅检所驻公司监检员认可。

（4）出具出厂文件。

5.2水压试验合格标准

（1）压力容器水压试验后，无渗漏、无可见的异常变形，试验过程中无异常的响声，则认为水压试验合格。

（2）水压试验时，在受压元件金属壁和焊缝上没有水珠和水雾；胀口处，在降到工作压力后不滴水珠；水压试验后，没有发生残余变形，符合上述情况的，则认为水压试验合格。

5.3水压试验注意事项

（1）不锈钢压力容器进行水压试验时应控制氯离子含量。

（2）试验温度应符合规范和工艺要求。

（3）按规定要求进行试压、保压检查。

（4）塔式容器卧置做水压试验时应考虑液柱静压力。（5）记录试验场所的温度和湿度。如果在压力容器制造完后已做过水压试验和外观检查，并合格，就可以认为产品合格。如果存放条件良好，那么放置六个月以后不用再做检查；如果只是露天存放，放置六个月之后，首先要检查外观，若有锈蚀就必须做水压试验。

6结语

随着科学技术的日新月异，焊接及检验技术逐渐熟练、规范化，特别是压力容器的水压试验也逐渐科学化，这不仅关系到产品的安全性指标更关系到产品的质量，所以只有科学地控制压力容器的水压试验过程，懂得水压试验前的一切准备工作、水压试验的规范、方法以及必须注意的几个事项，才能保证压力容器的质量，避免在以后的使用过程中出现重大安全问题。

参考文献：

[1]颜磊.GFWRP压力容器可靠性设计研究[D].哈尔滨工业大学，2009.

[2]巩锐.压力容器耐压试验若干问题的探讨[J].科技展望，2016，25：128+130.