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压力容器检验规范维护检验、定级、修理和改造  

2011-01-26 17:37:30|  分类: 管理 |  标签: |举报 |字号 订阅

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压力容器检验规范维护检验、定级、修理和改造

SY/T6507-2000

国家石油和化学工业局2000-12-12批准    2001-06-01实施

前言

  近年来,随着我国石油天然气工业的迅速发展,技术的进步以及国外先进设备的不断引进,要求检验技术和人员素质也要有相应的提高,以适应不断进步的检测技术的需要。

  本标准是根据美国石油学会API RP510《压力容器检验规范——维护检验、定级、修理和改造》(1997年,第8版)的内容翻译,按照GB/T1.1-1993的要求编写而成的,在编写规则上与原标准一致,在技术内容上与原标准等效。

  本标准的目的是推荐API的某些做法及程序,既可以为我国检测行业参考,改善我国从事检测行业的某些相关做法,也可以为有关涉外生产提供依据。

  本标准的附录A是标准的附录。

  本标准的附录B、附录C、附录D和附录E都是提示的附录。

  本标准由中国石油天然气集团公司提出。

  本标准由石油工业安全专业标准化技术委员会归口。

  本标准起草单位:大庆石油管理局锅炉压力容器检验所。

  本标准主要起草:石强、刘景轩、刘炎、万建庆、吴万志、金传启

 

  1范围

  1. 1一般应用

  本检验规范论述了石油和化工工业工艺过程应用的压力容器的维护检验、修理、改造和再定级的工作程序。本检验规范的应用限于那些雇用或业务上与授权检验机构(见3.4)有联系的组织。除1.2中阐述的情况外,本检验规范的使用严格限于那些雇用或业务上与工程和检验人员或机构(具有维护、检验、修理、改造或再定级压力容器技术资格的)有联系的组织。本检验规范规定,压力容器检验员应有资职证明。由于涉及特殊行业和一般作业应用的其他规范已经发行(例如,《ASME锅炉及压力容器规范》第Ⅵ卷、第Ⅶ卷和第Ⅺ卷及《美国国家检验规范》),符合上述所辖范围的行业已经将该检验规范发展成完全能满足其自身的特殊要求。

  本检验规范适用于按照API/ASME石油液体及气体用非火焰直接加热压力容器、ASME规范第Ⅷ卷及其他公认压力容器规范制造的容器、非标准容器及按其他非规范制造的压力容器或有关政府管理部门特别批准的压力容器。本检验规范仅适用于已经投入使用的容器(包括1.2中扩展的容器)及由授权检验机构检验过的容器由3.15确定的修理组织修理过的容器。

  本规范的采用和应用不允许与任何现行法规相抵触。

  1. 2特殊应用

  1.2.1所有勘探及开发行业用压力容器(如钻井、采油、集团、输油、凝析油加工、处理石油或天然气以及与盐水有关的容器)应以第8章阐述的替代准则加以检验。除了第6章,本检验规范的全部章节都适用于勘探及开发行业压力容器。

  1.2.2以下容器不包括在本规范的特殊要求范围内:

  a) 其他有关政府管理部门的规定[见附录A(标准的附录)]所涉及的活动装置上的压力容器。

  b) ASME规范第Ⅷ卷第1册附表中列出的不受制造条款约束的所有级别的容器[见附录A(标准的附录)]。

  c) 不超过以下容积和压力的压力容器:

  1)0.141m3(5ft3)容积,1723.1kpa(250psi)设计压力;

  2)0.042m3(1.5ft3)容积,4136.9 kpa(600psi)设计压力[见附录A(标准的附录)]。

  2引用标准

  下列标准所包含的条文,通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时,所示版本均为有效。所有标准都会被修订,使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。

  API RP 572 压力容器检验

  API RP 574 管线、管路、阀门和管件的检验(第1版)

  SY/T 6499—2000 泄压装置的检测

  ASME锅炉及压力容器规范第V卷,第Ⅵ卷,第Ⅶ卷,第Ⅷ卷,第Ⅸ卷和第Ⅺ卷

  3定义

  本标准采用下列定义。

  3.1改造 alteration

  任何部件的本体改变或设计上使压力容器的承压能力超出了目前许用参数报告上的压力范围的再定级。下列情况不是改造;同类或相同组件的替换、增加某种加强筋(规格小于或等于现有加强筋的尺寸)、增加不需要加强的接管。

  3.2 ASME规范 ASME code

  ASME《锅炉及压力容器规范》的简称和缩写。该简称包括了ASME《锅炉及压力容器规范》的增补及规范的正文。

  ASME规范是为制造而编写的。然而,对于设计、焊接、检查及材料的大多数技术要求也可以用于在用压力容器的维护检验、定级、修理和改造。当ASME规范由于制定了新的制造方针(新的或修订的材料标准、检验要求、热处理和压力试验、钢印和检验要求)而无从遵守时,工程师或检验员应遵守本检验规范而不是ASME规范。对于已经投入使用的容器来讲,如果在ASME规范和本规范的要求中都涉及了某一项问题或者两规范间发生了抵触,则应优先采用本检验规范。例如,本检验规范中已经用“ASME规范的适用要求”这句话替代了“应符合ASME规范”这句话。

  3.3授权压力容器检验员 authorized pressure vessel inspector

  授权检验机构的雇员有资格和证明书,能按本检验规范行使检验职能。

  3.4授权检验机构 authorized inspection agency

  授权检验机构是指下列机构之一:

  a) 在用压力容器所在辖区的检验机构。

  b) 有执照的或注册有压力容器保险业务并实际运作该业务的保险公司的检验组织。

  c) 压力容器产权所有人或用户的检验机构。该机构仅为检验其自有的设备而设,而不对出卖或转卖的设备进行检验。

  d) 与(容器产权)所有人或用户签约并在其指导下的独立的检验组织或个人,该组织或个人被公认或未被压力容器使用地有关政府管理规定禁止。当雇用签约检验员时,对产权所有人或用户的检验程序应提供必要的控制措施。

  3.5制造规范 construction code

  制造规范是指容器最初制造时遵守的规范或标准,如API/ASME,API或州的特殊规定或非ASME规范。

  3.6检验规范 inspection code

  检验规范是本出版物中对API RP 510的简写。

  3.7政府管理规定 jurisdiction

  政府管理规定是指具有法律效力的政府管理规定,其中可能采纳了与压力容器相关的准则。

  3.8最大许用工作压力 maximum allowable working pressure

  在设计温度条件下,压力容器顶部允许的最大操作压力即最大许用压力(表压)。该压力是以利用容器所有关键部件的最小壁厚(其中不包括腐蚀裕度和非压力载荷给定的厚度)计算的结果为依据的。

  3.9最小允许壳体厚度 minimum allowable shell thickness

  容器的每一个部件所需要的壁厚即最小允许壳体厚度。最小允许壳体厚度是以考虑到温度、压力及所有载荷情况下计算的结果为依据的。

  3.10在线检验 on-stream inspection

  在线检验是指用来确定压力容器是否适合连续运行的检验。用无损检测法来确定容器的适用性。检验过程中,容器可以处于运行状态,也可以是停运状态。因为在线检验过程中容器可以是运行状态,所以在线检验实质上是指不进入容器而进行的内部检验。

  3.11压力容器 pressure vessel

  压力容器是设计用来承受内压或外压的容器。该压力可以来源于外部压力源,来源于直接或间接热源的加热或以上几种的综合。该定义还包括非火烧蒸汽发生器和其他使用工艺系统操作热量或其他非直接热源的蒸汽发生器(本检验规范盅涉及的设备的特殊限制和免检在第1章中和附录A(标准的附录)中加以说明)。

  3.12压力容器工程师 pressure vessel engineer

  压力容器工程师是指在评估影响压力容器安全性和耐用性的机械和材料特性的工程规范方面有渊博的知识和经验的、经容器产权所有人或用户认可的一个或多个人或组织。通过与适当的专家磋商,压力容器工程师应被定义为用来正确评估容器技术要求的所有组织机构的统称。

  3.13质量保证体系 quality assurance

  质量保证体系是用于确定材料、设备、用途是否满足使用要求的全部有计划、系统和预防性的措施,以使设备发挥良好的使用性能。质量保证体系检验手册的内容概述见4.3。

  3.14修理 repair

  修理是指将容器恢复到适合在设计条件下安全运行的必要工作。如果某些修理改变了设计温度或压力,则应满足再定级的要求。修理工作也可以是增加或替换不改变容器级别的承压或非承压部件。

  3.15修理组织 repair organization

  修理组织是指下列组织之一:

  a) 持有有效ASME授权证书(被授权使用相应ASME规范符号钢印的)的组织;

  b) 按本规范要求修理自有设备的压力容器产权所有人或用户;

  c) 资质被压力容器产权所有人或用户认可并按本规范的要求进行修理的承包商;

  d) 被具有法律效力的政府管理部门授权的个人或组织。

  3.16再定级 rerating

  再定级是指改变容器温度级别,或改变容器最大许用工作压力级别,或两者都改变。由于再定级容器最大许用工作温度和压力可以增加或减少,有时再定级要求两者综合变化。考虑到腐蚀,低于原设计条件的再定级是允许的。如果进行再定级时增高了最大许用工作压力或温度或者降低了最低温度限,以至要求增加机械性能试验的情况,应考虑进行改造。

  3.17质检员examiner

  质检员是指协助授权API压力容器检验员进行无损检测的人员,但不参与(按本标准检测的)结果的评估(经过专门培训并被产权所有人或用户授权的情况除外)。质检员不需遵照本检验规范有资格证明或是容器产权所有者或用户的雇员,但必须在他所参与的相应工艺方法上受过专门培训并有法定资格。在某些情况下,可能要求质检员持有一些其他的合格证明以满足容器产权所有人或用户的要求。可能要求的其他合格证明诸如:美国无损检测协会SNT-TC-1A证书,或CP189证书或美国焊接协会焊接检验员证书。质检员的雇主应保管好所雇质检人员的合格证明记录,包括其合格证明的颁发日期和成绩,并在授权API压力容器检验员时,如需要及时提供这些证明。

  4产权所有人或用户检验机构

  4.1概述

  按本规范的条款说明,控制压力容器检验频次或维护工作的压力容器产权所有人或用户对授权检验机构的职能负有责任。该产权所有人或用户检验机构也可以控制与压力容器维护检验、定级、修理及改造有关的活动。

  4.2授权API压力容器检验员资格证书

  一名与产权所有人或用户检验机构签约、受其雇用并在其指导下授权的压力容器检验员应具有受教育和工作资历。二者的综合至少不应低于下列条款中的一条:

  a) 有工程学位和一年的设计、制造、维修、操作、检验锅炉或压力容器的工作经验。

  b) 有两年在技术学院工程或技术专业学习的资格证书和两年的设计、制造、维修、操作、检验锅炉或压力容器的工作经验;

  c) 相当于高中学历和三年的制造、维修、操作、检验锅炉或压璃容器的工作经验。

  此外,授权压力容器检验员应由本检验规范[见附录B(提示的附录)]指定机构考试并合格。

  4.3产权所有人或用户机构的责任

  产权所有人或用户对压力容器检验系统和检验程序负有完善、贯彻、实施及评估的责任,以满足本检验规范的要求。该检验系统和检验程序应写进质量保证检验手册并应包括下列内容:

  a) 检验人员组织结构及报告模式;

  b) 检验资料及其管理以及质量保证程序;

  c) 检验及试验结果的文件和报告;

  d) 检验和试验结果的修正措施;

  e) 内部审核以及符合检验质量保证手册的要求;

  f) 修理、改造及再定级的图纸,设计计算及规范的复审和批准;

  g) 满足有关部门关于压力容器检验、修理、改造及再定级的全部要求的保证措施;

  h) 给授权压力容器检验员的、影响压力容器安全性的任何工艺变化的报告;

  i) 对检验人员在有关检验工具、技术和技术基础知识的培训要求;

  j) 对所有修理及改造只能使用合格的焊工,对工艺都有必要的控制;

  k) 对只能采用合格的无损检测人员和工艺有必要的控制;

  l) 对修理和改造只能使用符合ASME规范适用部分的材料采取必要的控制;

  m) 对正确维护和校核所有检验测量和试验设备有必要的控制;

  n) 对签约检验工作或修理组织的工作满足产权所有人或用户机构的同一检验要求有必要的控制;

  o) 压力泄放装置质量控制体系的内部审核要求。

  4.4授权API压力容器检验员的职责

  当对压力容器实施检验、修理或改造时,授权API压力容器检验员对容器产权所有人或用户负责,确定上述工作满足本规范关于检验、检测及试验方面的要求,并应直接参加检验工作。在进行直观检验时,授权API压力容器检验员可以由经过正规培训并有资质的人员协助,这些人员可以是持证的容器检验员,也可以不是。实施无损检测的人员应满足3.17中阐明的资格要求,但不必是授权API压力容器检验员。尽管如此,所有的检测结果都必须有授权API压力容器检验员评估和认可。

  5检验作法

  5.1准备工作

  由于压力容器空间紧凑且出入时受到限制,使压力容器检验时的安全防护十分重要。有关人员应学习和遵守适合受限空间的“职业安全与健康管理条例”及其他安全准则的适当部分。

  内部检验时,容器必须用盲板或其他可靠办法与所有液体、气体或水蒸气源隔绝。容器应被排空、吹扫、清洗、通风和经可燃气体检测分析合格后才能进入。为了防止容器中可能存在的特殊危险,必要时进入人员应穿戴保护用品或用具,以保护眼睛、肺和身体的其他器官。用以检验的无损探险,必要时进入人员应穿戴保护用品或用具,以保护眼睛、肺和身体的其他器官。用以检验的无员探伤测试设备应遵从在油、气环境下通常遵守的安全要求。检验开始前应该通知在容器周围工作的所有人员,有人即将进入容器工作。当容器外面将要进行什么工作时,应通知在容器内部的工作人员。

  在检验前,应该认真检查容器检验所需工具和人员安全装备。检验可能需要的其他设备,如跳板、脚步手架、高空作业椅及移动扶梯,如果需要都应准备好。

  5.2劣化和失效的方式

  压力容器处理的液体中所含的污物可能同金属反应并引起腐蚀。设备部件内部的应力交变普遍存在,尤其是在较高的二次应力点。如果应力高而且反向交变频繁,就会出现由疲劳造成的部件破坏。压力容器中的疲劳失效还可以由温度和压力的循环变化产生。那些由具有不同温度膨胀系数的金属焊在一起的部位容易产生温度疲劳。

  如果设备的使用温度超过了其设计的温度值,就可能引起劣化和蠕变。因为金属在较高温度状态下性能会降低,这种劣化会引起失效,特别是在应力集中部位。如果遇到极端温度,则会引起金属结构特性的变化和化学变化,从而引起

  设备性能永久性减弱。蠕变主要取决于时间、温度和应力,所以在任何评估中都会应用到这些因素的实际或估计水平。

  温度低于零摄氏度以下时,压力容器中处理的水或某些化学产品可能冻结,从而造成容器失效。

  在环境温度下,碳钢、低合金钢及其他铁素体钢,容易产生脆性失效。很多容器失效归结于钢材脆性破坏,即钢材温度低于转变温度及所受压力大于液压试验压力的20%。尽管如此,多数脆性断裂都是在第一次承受特殊应力水平的情况出现的(第一次水压试验或超负荷)。虽然应估计到极端的操作条件(即低于转变温度)下会造成脆性断裂,设备的重复水压试验或气压试验或其他附加负荷的增加造成脆断的可能也应估计到。对低合金钢(特别是2?Cr-1Mo钢)应特别注意,因为它们易于淬火脆化(淬火脆化是指由于焊后热处理或高于370OC的高温服役引起的塑性降低和缺口冲击韧性降低)。

  其他形式的劣化,如应力腐蚀裂纹、氢腐蚀、渗碳、石墨化及腐蚀,在特殊环境下也能发生。

  5.3腐蚀速率的确定

  对新容器或服役条件变化了的容器,在确定容器的可能腐蚀速率时可以采用下述方法之一,下次检验时的剩余壁厚可以从此速率估计出来。

  a) 容器的腐蚀速率可以用容器产权所有人或用户从相同或相似工艺的容器上提供的数据计算出来;

  b) 如果从具有相同或相似工艺的容器上得不到腐蚀速率的数据,可以从产权所有人或用户的经验或从由可类比工艺容器提供的、并由出版物公布的数据估计出来;

  c) 如果可能的腐蚀速率既不能从上述a)项也不能从上述b)项得出,则应利用适当的容器或系统腐蚀监测装置或实用的无损测厚仪器在约1000h工艺运行后进行在线确定;以后的测量则在适当的间隔之后进行,直到腐蚀速率确定下来。

  如果确定的腐蚀速率不太准确,则应对在下阶段应用的速率加以修正,以符合实际的腐蚀速率。

  5.4最大许用工作压力的确定

  压力容器连续使用的最大许用工作压力,应以最新版的ASME规范或容器制造时采用的规范计算为依据。除非依据7.3所述的办法重新定级,否则依据这些计算得出的最大工作压力值不应大于最初确定的最大许用工作压力值。

  只有当下列基本要素符合所用规范的适用要求时,才可进行计算:封头、壳体及接管加强设计、材料特性、允许应力、焊接系数、检验验收标准、循环使用要求。使用中存在腐蚀时,计算采用的壁厚应是由检验确定的实际的壁厚(见5.7),但此数据不应大于材料测试报告或制造厂给出的数据报告上的数值。如果上述报告中提供了该数值,则到下次检验日期之前应从该数值上减去两倍的估计腐蚀损耗量作为计算采用的壁厚值,但6.3中修定的情况除外。其他载荷也应按照ASME规范的适用条款留有允许余量。

  5.5缺陷检验

  应对容器外观显示的变形情况予以检查。如果怀疑或观察出容器有轻微变形,应检查容器的整体尺寸,以确定容器是否变形。如果有变形,则应确认变形量及严重性。应依照容器的类型及其运行条件特别仔细地检查容器各部分。授权压力容器检验员应该熟悉容器的操作条件,熟悉潜在缺陷及劣化的起因及特征(见API RP 572)。细致的外观检查是最重要和最广泛采用的检验方法。用来补充外观检验的其他方法包括:

  (a) 磁粉检测用于磁性材料中的裂纹和其他不连续的细长缺陷;(b)荧光、着色、渗透检测用于表面裂纹、气孔或向材料表面延展的微孔以及外表的其他缺陷,特别是适用于非磁性材料;(c)射线检测;(d)超声波测厚及探伤;(e)涡流检查;(f)金相检验;(g)声发射检测,无压时的锤击检查;(h)压力试验(ASME规范第V卷可以用来作为许多无损检测技术的指导)。充分做好容器外表面的准备工作,对准确的外观检查及应用好上述的任意及应用好上述的任意一种辅助检查方法都是十分重要的。所需要的外表面准备类型取决于各自的环境,但诸如用钢丝刷刷、铲、凿、喷砂、砂轮磨或几种方法并用都可能需要。

  如果容器内部或外疗覆层,如隔热层、耐火保护衬里及防腐保护衬里处于良好状态,则没有理由怀疑覆层内有不安全情况,也没有必要拆掉它们进行检验。尽管如此,仍可建议去掉一小块覆层以便查看覆层情况和效果及层下金属的情况。

  通常运行中产生的沉淀物,如焦化物,是允许保留在容器表面上的,这对确定该类沉淀物能否充分防止容器表面特性劣化尤其重要。要确定这一点,可能需要从选择的重点区域彻底清除沉积物并对该处进行检查。

  当容器内安装有可拆装内件时,只要有可靠的保护措施,对由于内件的原因无法接近的区域,其产生的劣化程度不超过在容器可接近部件发现的劣化程度,就不必将内件全部拆掉。

  5.6部件的检验

  并不是对每台容器都要进行下列检验,但这些检验却包含了大多数容器普遍存在的特征,而这也是最重要的。授权压力容器检验员必须提供这种包括特殊容器或容器组群检验所需的附加项目的清单。

  a) 认真检验壳体和封头的表面,查找可能存在的裂纹、气孔、疤结及其他劣化迹象。对容器裙座、支撑附件和封头的圆弧区域要特别注意。如果发现变形的实据,就必须对容器的实际外形或主要尺寸详细核查并与原设计的外形和尺寸相对照。

  b) 检查焊道及邻近热影响区,查找由于运行产生的裂纹或其他缺陷。对铆接容器,要检查铆钉头、对接搭板、筒板、填缝边缘等的情况。如果怀疑铆钉钉体有腐蚀,可以进行锤击检查或对铆钉体部位

  c) 进行与其轴线成一定角度的射线探伤。

  d) 检查全部人孔、接管和其他开口表面有无变形、裂纹和其他缺陷。要特别注意施加于附加部件及其补强板上的焊道,通常补强板上的报警孔应保持通畅,以便观察到补强板层内的泄漏,同时也防止在补强板层内空间内形成压力。检查能够接近的法兰盘表面,查找有无变形,并确定垫片座面好坏。

  API RP 574能提供更多与压力容器有关的管路阀门及配件检验的资料,API RP 572能提供更多压力容器检验的资料

  5.7腐蚀和最小壁厚的评估

  腐蚀能够形成均匀的板厚减薄(即相对均匀的表面材料的耗损)或者造成表面点状腐蚀坑(明显的不规则表面耗损)。均匀腐蚀直观观察很难发现,因此有必要采用厚度测量以确定腐蚀程度。点状坑的浓度可能比直观显示要浅,当在原表面部位无法直观观测定时,也有必要进行厚度的测量。

  对容量的每个部件来说,其最小实际壁厚和最大腐蚀速率可以在任何一次检验中加以修正。当进行此修正时,应该考虑采用以下方法之一:

  a) 只要能测定最小壁厚,任何不影响容器安全性的适当的无损探伤检测方式都可采用,如超声波或射线检测。当某种测量方法得出的结果相当不准确时,可以采用钻试验孔的方法或采用其他无损检测法,如超声波A—scan,B—scan或C—scan的方法;也可采用剖面射线照相法。

  b) 如果有合适的开口,可以通过这些开口测量。

  c) 当在容器腐蚀区域附近有非腐蚀表面存在时,腐蚀深度可以通过测量该无腐蚀表面予以确定。

  d) 对主要受环向应力影响的有相当面积的腐蚀区域,该区域内最关键部件的最小厚度,应在不超过下列给出的长充上测量后平均得出:

  1) 对内径小于或等于150cm(60in)的容器,容器直径的1/2或50 cm(20 in),取两者小值;

  2) 对内径大于150 cm(60 in)的容器,容器直径的1/3或100 cm(40 in),取两者小值。

  当腐蚀区域内有开口时,开口两侧平均厚度测量的距离不应超过ASME规范确定的对加强板的限定。如果因为风载荷或其他因素使得轴向应力成为主导应力,则应按照上述相同的办法,将在(与容器轴线垂直的关键截面的弧线上)确定的长度上测得的最小壁厚值予以平均,然后用于轴向应力的计算。各个位置上用来确定腐蚀速率的厚度值应该是按照前面的方法确定的平均值。为了5.4的目的,通过检验确定的实际厚度值应当理解为所确定的最关键的平均厚度值。

  e) 只要以下情况属实,较大范围散布的腐蚀坑可以忽略不计:

  1) 坑的浓度不超过壁厚(不包括腐蚀裕度)的1/2;

  2) 在20cm直径圆面积内,腐蚀坑的总面积不超过45cm2;

  3) 在上述尺寸的圆圈同,沿任一直线坑的直径总和不大于5cm。

  f) 作为上述的替代方法,如果部件由于腐蚀或其他原因造成壁厚减薄到小于要求的壁厚,则可以通过评估确定其是否可以继续使用;该减薄部件可以利用ASME规范第Ⅷ卷第2册附录4中提供的分析方法进行评估,这些方法也可以用来评估消除缺陷后的混合区域。重要的是要确保混合区域内没有尖角缺陷,以减少应力集中的影响;当利用这条准则时,如果设计应力小于或等于该温度下的最小屈服强度的2/3,则Sm应用最小去扶强渎职的2/3来代替;当采用这种办法处理时,应咨询在压力容器设计方面有经验的压力容器工程师。

  g) 当焊缝系数不是1.0的焊道表面及附近区域表面被腐蚀时,必须利用适当的焊缝系数进行单独计算,以确定爆道或附近区域壁厚是否能影响许用工作压力;进行该计算时,应选取焊道包括焊道两侧表面各2.5cm宽度,或者焊道及两则表面各两倍的最小壁厚宽度,两者之中的较大值。

  h) 当测量半椭圆球面封头和准球形封头的腐蚀厚度时,应以下列厚度为准:

  1) 采用适当的封头公式,用封头的公称值计算出来的过渡带的厚度

  2) 碟形区域中央的厚度;该种情况下,碟形区域可被看成球形的一部分,其许用工作压力采用球形壳体公式计算。

  无论是半椭圆球面或准球形封头的球形部分都应被看成其整个部分完全在一个中心与封头相同且直径等于壳体直径的80%的圆环内,准球形封头碟形部分的半径通常被用做球形部分的半径(等于标准封头壳体的直径,尽管也允许使用其他数据做球形的半径)。半椭圆球面封头球形部分的半径应被看成与球体半径K1D相当,其中D为壳体直径(等于长轴),K1在表1中给出。表1中h是短轴长的1/2(等于从封头切面测量出来的封头内深度),对许多半椭圆球面封头讲,D/2h等于2.0。

 

表1 球形半径系数值K1

  注:等效球形半径等于K1D;长短轴之比等于D/2h;取中间值允许采用内插法。

  6压力容器及压力泄放装置的检验和试验

  6.1概述

  压力容器应在安装时予以检验。只要制造厂的数据报告能满足预期的使用要求时,则新容器不需进行内部检验。为保证容器的安全性,所有压力容器都应按本章内容提出的频次予以检验。

  在选择压力容器检验方法时,容器的情况及其运行的环境都应给予考虑。如果授权压力容器检验员认为必要,检验还应包括其他无损检测方法,其中也包括宏观检验。优先采用内部检验,是因为整个容器接触介质侧的劣化(腐蚀,锈蚀,裂纹)是不均匀的,很难通过外部的无损检测技术确定位置。对于6.3中确定的特殊条件下的容器内部检验可以用在线检验替代。在以下情况下,容器停用和减压时或者正常运行在线检验。除非明确需要,诸如怀疑有裂纹时,不要求超出使用在容器设计和制造中应用的检查要求的检验技术。

  适当的检验必须提供必要的资料,以确定容器的全部关键部件或构件能安全运行至下一个检验期。筹划内部检验时,应估计与操作停工和开工有关的危险以及由于容器表面暴露在空气中和潮气中增加腐蚀的可能性。

  6.2外部检验

  地上容器至少每5年或与内部检验或在线检验周期要求的相同的时间间隔进行一次宏观外部检验。以两者较低的年限为准,运行状态的容器更是如此。检验应至少确定容器的外部隔热情况、支撑情况、膨胀间隙以及容器与其支撑的水平度和垂直度。任何泄漏迹象都应予以调查以便找出根源,对于有湿气浸入的以及运行温度在-4~120℃之间的外部绝热容器或断续使用的外部绝热容器应考虑对隔热层的腐蚀进行检验。该检验要求拆除部分隔热层。如果整个容器壳体一直运行在足够低(-4℃以下)或足够高(120℃以上)的温度,可以防止隔热层内湿气的存在或凝结,通常没有必要拆除隔热层。可以在内部检验期间选择在内部典型可疑区域进行壳体厚度测量(如补强圈、接管和其他有湿气存在倾向或湿气浸入的地方)。

  埋藏容器应进行检验以确定其外部环境情况。检验间隔应以下列的一种或多种方法获得的腐蚀速率资料为依据。(a)对相邻的类似材料接管的维护作业;(b)对埋藏的类似材料腐蚀试验挂片的周期检查(上段中说明的);(c)实际容器具有代表性的部分;(d)类似环境中的容器。

  已知剩余寿命超过10年的容器或防止外部腐蚀的容器[如(a)能有效隔离防止湿气侵入的容器;(b)大型夹套低温容器;(c)安装在用惰性气体清洁过的冷室里的容器;(d)内部温度保持足够低或足够高以防止水分存在的容器]进行外部检验时不需拆除保温。但是,其隔热系统或其外部套层的情况,如冷室壳体,应至少每5年观测一次,且在必要时进行修理。

  6.3内部检验和在线检验

  两次内部检验或在线检验之间的间隔不应超过按腐蚀速率估计容器剩余寿命的一半或10年,取其中较低年限。在剩余安全运行寿命估计低于4年的情况下,检验间隔可以是全部剩余安全运行寿命,但最长间隔是2年。

  对于非连续使用并且与工作介质隔绝没有外露于腐蚀环境的压力容器(如惰性气体吹扫或灌装无腐蚀碳氢化合物),10年指的是实际使用的10年。没有充分加以保护以防止腐蚀的设备在停用期间会受到严重的内部腐蚀,在制定检验间隔时应认真复查,但不应超过(从上次检验起按腐蚀速率估计)容器剩余寿命的一半或10年。非连续使用的容器的外部检验与6.2陈述的连续使用的容器相同。

  除下面陈述的情况外,通常选用的检验方法是内部检验,遭受严重局部腐蚀和其他形式破坏的容器也应进行内部检验。在下列情形下压力容器检验员有权自行决定以在线检验替代内部检验:

  a) 由于尺寸、构造或缺少入口使得无法进入容器进行内部检验时。

  b) 当容器的综合腐蚀速率不超过0.125mm(0.005in)/a ,且容器估计剩余寿命超过10年以及满足所有下列条件时:

  1) 通过至少5年处理该类型内含物的相同或类似工艺实践,已经确定了内含物的腐蚀特性,包括微量组分的影响;

  2) 按6.2确定的外部检验没有发现可疑情况;

  3) 钢制容器壳体的工作温度不超过容器材料蠕变温度范围的下限;

  4) 不考虑容器遭受介质造成的裂纹或氢破坏;

  5) 容器是非缠绕容器或多层板容器。

  在排定在线检验计划期间,如果提示的情况不能满足6.3b)的要求,则下次检验应进行内部检验。

  当执行在线检验替代内部检验时,应采用超声波测厚或射线照相,或其他适当的无损检测方法测量金属厚度,彻底检查并评估金属和焊道的安全性。如果进行在线检验,则应使授权压力容器检验员能充分接近容器的所有部位(封头、壳体以及接管),以使检验员能顺利地对容器情况进行准确评估。

  为满足内部检验或在线检验要求,必须进行许多有代表性的厚度测量。例如,所有主要部件(壳体、封头、锥形部分)以及具有代表性的容器接管的厚度都应测量和记录,并且应计算出部件的剩余寿命和下次检验间隔。厚度测量点数和位置的确定在可能的条件下应考虑以前的检验结果以及可能的腐蚀耗损量。在许多测厚位置上的测量目的的是建立容器不同部分的综合和局部腐蚀速率。如果建立的腐蚀速率很低且没有局部腐蚀则也可以选取较少的测厚位置。对于易受局部腐蚀的压力容器的测厚点位置及数量的确定,关键在于了解与之有关的局部腐蚀机理。此外对局部腐蚀来说,采用能揭示局部腐蚀的范围和程度的扫措法(诸如剖面射线照相、超声扫描以及其他适当的无损检测法)进行的检验十分重要。

  容器的剩余寿命和腐蚀速率可以用下列公式计算:

  式中:Tact—指定位置或部件在检验时记录下来的厚度,mm (in);

     T min —指定位置或部件的最小允许厚度,mm (in);

     V—腐蚀速率,mm(in)/a;

     Tpre以前检验期间测量的同一位置的厚度,mm (in);

     △ T—该次检验时间与以前检验时间之间的时间间隔,a。

  在压力容器部件的腐蚀速率和剩余寿命计算中可能会用到统计分析。这种统计法可以用来取代内部检验(见6.3b))进行评估,或者用来确定内部检验的时间间隔。必须注意,要保证数据结果的统计处理反映容器的实际情况。统计分析法不适用于具有严重局部腐蚀的容器。

  腐蚀速率的确定应包括超过两次不同时间的厚度数据的收集。授权压力容器检验员应当通过比较来确定使用短时间腐蚀速度或长时间腐蚀速率。当短期腐蚀速率与长期腐蚀速率之间的偏差时,检验员应对如何使用这些速率值咨询在腐蚀方面有经验的压力容器工程师,然后有权自行决定采用哪种速率值计算剩余寿命及下次检验日期。

  对于具有两个或两个以上不同腐蚀速率区域的大型容器,每个区域都应单独处理关于两次检验的间隔问题或以在线检验替代内部检验的问题。如果用复合区域分析,则具有最短的剩余一半寿命的区域应被用来作为制定内部检验间隔或以在线检验替代内部检验情况的限制条件。

  根据剩余寿命制定要求检验时间间隔的方法,可以用5.4中阐述的计算压力容器每个疗件的最大许用工作压力的方法替代。这种方法可能还包含某检验间隔的选择、超过检验间隔预计的腐蚀损耗的确定以及最大许用工作压力的计算。用这种方法计算的最大检验间隔也是10年。

  当出现外部载荷、用错材料或制造上的问题时,按上述方法确定的剩余寿命应予以缩短以适应这些意外情况。如果检测到5.2中提及的那些情况引起的劣化,则检验间隔必须适当予以调整。

  如果容器的使用条件发生变化,则应针对新的使用条件制定最大工作压力、最高和最低工作温度以及运行到下一个检验期的时间间隔。

  如果容器的所属权和安装位置都发生了变化,则在重新使用前应针对容器进行内部及外部检验,并且应针对新的使用制定允许工作条件和下次检验日期。

  6.4压力试验

  当授权压力容器检验员确认需要压力试验时,或经过某些修理或改造,检验员认为压力试验必要时(见7.2.9),应按照用来确定最大许用工作压力的制造规范要求的压力进行试验。为使试验期间脆性断裂的危险减小到最小,对于厚度超过50mm(2in)的容器,金属温度应保持在超过容器金属最低设计温度至少17℃(30℉);或者对于厚度不超过50mm(2in)的容器,金属的温度应保持在超过容器金属最低设计温度至少6℃(10℉)。除非容器材料的脆性特性资料显示可以承受较低的试验温度或需要较高的试验温度,否则试验温度不必超过50℃(120℉)。

  由于温度、基础、耐热衬套或工艺等的原因无法进行水压试验时,可以采用气压试验。尽管如此,在完成该类试验之前应考虑气压试验可能对人员和设备的危险,至少应将ASME规范中包括的检验预防措施用于气压试验。在对设备进行水压试验之前,应对其支撑结构和基础设计的适应性加以考虑。

  进行压力试验时,如果试验压力超过了具有最低整定值的安全阀的整定压力,则安全阀应被拆除。应用试验盲板替代拆除的安全阀封住阀座,不应使用调整压紧螺栓给安全阀弹簧加载的方法。其他附件,诸如玻璃管液面计、压力表及爆破片,不能承受试验压力的也应拆除或盲死。压力试验完成后,应将在压力试验期间拆除的或使其失去作用的重新整定的安全阀和其他附件重新安装并恢复其效力。

  6.5泄压装置

  泄压阀应由具有阀门维修经验的修理组织进行校验和修理,每家修理组织都应有完整的文字性质量控制体系。至少下列各项应包括在质量控制系统内:

  a) 标题;

  b) 修订记录;

  c) 目录页;

  d) 权限和责任说明;

  e) 机构组织图表;

  f) 工作范围;

  g) 图纸和规范控制;

  h) 材料和配件控制;

  i) 修理和检验程序;

  j) 焊接、无损检测和热处理工艺;

  k) 阀门试验、整定、泄漏试验及密封;

  l) 阀门修理名牌标准样式;

  m) 校核测量和试验压力表方法;

  n) 控制手册的副本;

  o) 典型表格;

  p) 维修人员培训或资格。

  修理组织还应有完备的文字性培训程序,以确保修理人员的资格在修理工作范围内。

  泄压阀校验周期间隔应足以确保安全阀的可靠运行,其中包括试验新安装设备上的泄压阀。应按照SY/T 6499的要求对压力泄放装置进行校验和维护。其他压力泄放装置,如爆破片和真空通气阀,应按照使用原则确定的时间间隔进行全面检查。

  两次压力泄放装置校验或检验之间的间隔应由与特殊应用有关的装置的特性确定。用于典型加工工艺的压力泄放装置的试验或检验间隔不应超过5年,除非使用经验表明可以承受较长的间隔,对用于纯净的(不结垢的)、无腐蚀性介质的装置,最长间隔可以增加到10年。当使用记录表明安全泄放装置在上次检验或试验时严重阻塞或失灵,如果复查结果表明该装置在确定的间隔内可能无法有效发挥作用,则应缩短使用间隔。复查工作应包括确定阻塞的起因或泄放装置不能准确运作的原因。

  6.6记录

  压力容器的产权所有人或用户应保管好容器的原始记录和过程记录。每台容器的原始记录要保管到直至其使用寿命终止。过程记录则应定期更新,其中包括与容器操作、检验和维护史有关的更新资料。

  压力容器记录应包括以下三种与机械安全性有关的容器资料类型:

  a) 结构和设计资料,如设备序号或其他识别标志,制造厂数据报告、设计规格参数、设计计算(制造厂数据报告中不含)和结构图;

  b) 操作及检验史,如操作情况,包括可能影响机械安全性能的锻制加工、检验报告,所进行的每种检验(如内部、外部厚度测定)的数据及检验补修建议,检验报告应即在每次检验核试验的数据、下次计划检验的日期、实施检验和检验的结论,见附录C(提示的附录);

  c) 修理、改造以及重新定级资料,如(1)表明具有明显缺陷的或推荐修理的在用设备只有在完成修理后才可以继续使用的报告,见附录D(提示的附录);(2)重新定级档案(包括重新定级计算、新的设计条件和钢印确认实据)。

  7压力容器的修理、改造及重新定级

  7.1概述

  本章涉及以焊接法修理和改造的压力容器。压力容器重新定级以前所必须满足的要求也在本章涉及的范围内。当必须进行修理或改造时,应遵守ASME规范的适用要求,容器制造时遵守的规范,或其他特制压力容器定级规范。进行修理或改造之前,所有拟定施工方法、使用的材料以及所有焊接工艺必须由授权压力容器检验员批准,如有必要,还必须由压力容器设计、制造或检验方面有经验的工程师认可。

  7.1.7授权

  修理组织(见3.15)的工作开始之前,所有的修理和改造项目必须由授权压力容器检验员予以授权。只有与在压力容器设计方面有经验的工程师磋商有关修理和改造工作并被批准后,才能遵照ASME规范第Ⅷ卷第1册和第2册的规定对容器改造授权,遵照ASME规范第Ⅷ卷第2册的规定对容器修理授权。授权压力容器检验员会指明加工修理验收项目条款。只要压力容器检验确定修理工作并不要求压力试验,就可以对局限性或常规修理工作事先给予授权。

  7.1.2验收

  当授权压力容器检验员对指定的修理和改造工作进行检验,证明符合要求,并亲自参加了要求的压力试验后,应对整个指定的修理和改造工作予以认可。

  7.1.3缺陷的修理

  焊缝中的裂纹和板材中的缺陷可以通过在裂纹的整个深度和长度上预开U形或V形坡口,然后按照7.2的要求,用焊接金属封填的方法进行修理。没有授权压力容器检验员的授权,任何裂纹都不得进行修理。不先与在压力容器设计方面有经验的工程师磋商,不应修理应力集中可能造成的严重不连续性裂纹。

  腐蚀区域如果和5.7确定的相同,应按照7.2要求用焊接金属堆焊的方法修复。外表不规则和不干净的表面,施焊前应予清除。修理工艺中应指明适合修复尺寸的无损检查和检验方法。

  7.2焊接

  所有修理和改造的焊接应按照ASME规范的适用要求,7.2.11中许可的情况例外。

  7.2.1工艺和资格

  修理组织应按照ASME规范第Ⅸ卷的适用要求使用合格的焊工和合格的焊接工艺。

  7.2.2合格证明记录

  修理组织应保管好其合格的焊接工艺记录和其焊接性能合格证明记录,并应在施焊前提前将这些记录呈交给检验员。修理组织的合格的焊接工艺和焊接性能合格证明应符合相应的规范。

  7.2.3热处理一预热

  注:采用预热之前,必须进行金属分析,以确定是否由于容器盛装介质的特性应对容器进行焊后热处理。

  作为规范要求的最初做焊后热处理的以及用ASME第Ⅷ卷第1册附表种P—1钢和P—3钢制造的容器的改造或修理可以考虑预热到不低于150℃(300℉)来替代焊后热处理。这种最低的预热替代法的使用,限制用于余热那些满足ASME规范第Ⅷ卷第1册UCS—56(F)(1)至(4)中阐述的免检钢种。如果焊接的深度超过了免除焊后热处理的最大厚度,则修理焊接或改造应按照ASME规范的适用要求进行焊后热处理。

  由其他钢种制造的最初要求做焊后热处理的容器,如果进行包括强力焊接在内的改造或修理,则通常应进行焊后热处理;如果在当时的额定设计中使用了焊缝系数,那么,当采用预热或回火焊道来替代焊后热处理时,焊后热处理的焊缝系数可以继续使用(见7.2.3注)。如果要求用预热或回火焊道替代法时,则需与压力容器设计方面有经验的工程师磋商。

  7.2.4回火焊道焊接

  注:采用回火焊道焊接前,必须进行金属分析,以确定是否由于容器所盛装介质的特性应对容器进行焊后热处理。

  作为规范要求的最初做焊后热处理的以及用ASME规范第Ⅷ卷第1册附表中P—1钢和P—2钢制造的容器的焊接修理工作,可以采用回火焊道焊接技术替代焊后热处理。如果采用回火焊道焊接技术,必须满足下列要求:

  a) 焊接期间焊接区域应预热,且温度保持在175℃(350℉)以上,最大层间温度应为230℃(450℉)。

  b) 第一层焊接金属应使用最大直径不超过3mm(1/8in)焊条堆焊覆盖整个区域,而该层约一半的厚度在顺序覆盖其他焊层前应予磨掉;接下来的焊层应使用最大直径不超过4mm(5/32in)焊条堆焊以确保先前焊道及其热影响区的回火;最后一道回火焊道加强层应磨掉与母材或前一道焊层平齐。

  c) 热输入应控制在焊接电流和电压的指定范围内。

  d) 焊接修理完成后,焊接区域应保持在260℃±28℃(500℉±50℉)温度区间最低2h。

  e) 修理焊接应由授权API压力容器检验员亲自监督。

  f) 焊接金属应通过手工电弧焊的方法采用低氢焊条施焊,最大焊道宽度应为焊条芯直径的4倍。

  g) 回火焊道焊接技术的应用限于那些满足ASME规范第Ⅷ卷第1册,UCS—56(F)(1)至(4)中焊后热处理免除条款的回火焊道焊接钢种。如果修理的深度超过了免除局部焊后热处理的最大厚度,则修理焊接应按照ASME规范的适用要求进行焊后热处理。

  7.2.5局部焊后热处理

  注:采用局部焊后热处理之前,必须进行金属分析,以确定是否由于容器盛装介质的特性应对容器进行焊后热处理。

  只要采用下列预防措施并满足下列要求,对于在整体材料上进行局部修理,焊后可以用局部热处理替代360°环带热处理:

  a) 由相应的工程专业方面有经验的压力容器工程师对该方法的应用进行复审,并对工艺加以完善。

  b) 对工艺的适合性经过评估。在评估工艺的适合性时,应考虑下列问题:适当的因素,如母材厚度、递减热梯度及材料特性(硬度、构成成分、强度及类似特性);由于局部焊后热处理所造成的变化;全焊透的需要;局部焊后热处理的表面及体积检查;在评估和完善局部焊后热处理工艺时,应考虑由于压力容器壳体局部限制区域的加热导致的整体及局部应变及变形。

  c) 在焊接过程中需保持由特殊焊接工艺指定的150℃(300℉)或更高预热温度的稳定。

  d) 局部焊后热处理要求的温度所应保持的宽度从焊接处测量起不应少于母材厚度的两们;局部焊后热处理的温度应通过适当数量的热电偶(至少2个)加以监测(当确定必要的热电偶的数量时,应考虑热处理区域的大小和形状)。

  e) 加热操作可以施加于局部焊后热处理区域范围内的任何接管或任何附件。

  7.2.6不锈钢焊接覆层和表层修理工作

  恢复脱落、腐蚀或失掉的锈钢表层或覆层区域的修理工艺,在实施之前应由压力容器工程师审核及备案,并由检验员授权。

  应对可能增加修理项目的因素予以考虑,诸如应力水平、母材的P值、使用环境、可能的预溶解氢、覆层的类型、母材特性的老化(铬—钼合金的回火脆化引起)、最小的施压温度以及将来定期检验的需要。

  对于在高温下临氢设备或设备的母材金属,由于暴露产生腐蚀,该腐蚀可能导致在母材中出现严重的原子氢转移的情况,对修理工作来说压力容器工程师必须再考虑影响下列项目的因素:

  a) 母材消氢;

  b) 由于施焊、打磨或火焰切割造成的线材硬化;

  c) 预热和层间温度控制;

  d) 焊后热处理以减小硬度并恢复机构性能。

  修理工作应由检验员监督,以确保符合修理要求。冷却到环境温度后,应按照ASME规范第Ⅷ卷第1册附录8的内容用液体渗透法对修理部位加以检验。

  对于用P—3钢,P—4钢或P—5钢为母材制造的容器,应按照ASME规范第V卷,第5篇T—543段的规定对修理区域的母材以超声波检测方法检查裂纹。这种检验手段实施的最佳时间是:对于以氢为介质的设备和可能受延迟裂纹影响的铬—钼合金,在修理工作完成后至少24h进行。

  7.2.7设计

  对接焊缝应完全焊透和彻底熔合。当部件可能不适合修理地应予更换。更换的部件应按照适当规范适用要求制造。只要设计、安装及连接方法符合相应规范的适用要求,就可以将新连接件安装到容器上。

  角焊接的补板(特别是与强度有关)需要特殊设计考虑。角接补板可以用做临时修理。角焊金属补板的采用可以遵从政府管理规定要求的补板验收条款。采用角焊接金属补板的临时修理工作应由压力容器设计方面有资格的工程师批准,并需在下次可以进行维护的时候,拆除临时修理的补板而以适当的永久性修理方法取而代之。只有在经压力容器工程师和授权API压力容器检验员评估批准和备案的情况下,临时修理的补板才可以长时间保持不变。只要授权压力容器检验员的判断准确,下列情况可靠,角接金属补板可以应用于壳体、封头、集管的内外表面:

  a) 角接金属补板为按照ASME规范适用部分设计的加强孔提供的等效安全设计。

  b) 角接金属补板被设计成能吸收部件的薄膜应力,以符合ASME规范适用部分的准则,即下列结果:

  1) 允许薄膜应力不超过容器部件内或金属补板内的应力;

  2) 金属补板的应变不会导致超出该类焊接允许应力的角焊接应力。

  重叠式金属补板角边缘应圆角过渡,平齐(嵌入)式金属补板角边缘也应圆角过渡,且应以全焊透对焊接缝安装。

  7.2.8材料

  修理或改造工作中使用的材料应与ASME规范的适用部分保持一致。应确知材料的可焊接特性以及该材料与原始材料相容,碳含量超过0.35%的碳钢或合金钢不应焊接。

  7.2.9 焊接修理或改造的验收标准应包括符合ASME规范适用部分或其他适用容器定级规范的无损检测技术。这些无损检测技术无法采用或不实用时,可以使用替代的无员检测方法。

  7.2.10试验

  修理工作完成后,如果授权压力容器检验员认为必要,应进行压力试验。通常改造后需要进行压力试验。按照有关政府管理部门的批准(要求有关部门批准的区域),不进行压力试验的情况要求进行适当的无损检测。只有咨询过在压力容器设计方面有经验的工程师和授权压力容器检验员后,才可以在完成改造后用无损检测作法替代压力试验。

  7.2.11焊接材料

  焊接修理工作中使用的焊接材料其最小抗拉强度应大于或等于母材金属的最低抗拉强度。如果所用的焊接金属的最低抗拉强度低于母材金属的最低抗拉强度,应考虑焊接材料金属化学特性与母材金属化学特性关于可焊性和降级使用方面的化学兼容性。另外,应满足下列条件:

  a) 修理厚度不应超过要求母材厚度(不包括腐蚀裕度)的50%;

  b) 修理焊道厚度应增加的比率为最小母材金属抗拉强度与用于修理的焊接金属最低抗拉强度之比;

  c) 修理增加的厚度应有圆角并以3:1的斜度与母材熔合过渡;

  d) 修理焊道至少应两次成形。

  7.3重新定级

  只有满足下列全部要求后,才可以通过改变其温度等级或改变其最大允许工作压力重新定级压力容器。

  a) 制造厂提供的计算,或容器产权所有人或用户单位在压力容器设计、制造或检验方面有经验的工程师(或其指定代表)提供的计算都应证明重新定级正确;

  b) 如果全部重要细节符合所用规范的适用要求,应按照容器遵循的制造规范的要求或采用ASME规范最新版本中适当的公式确定的计算结果进行重亲定级;

  c) 当时的检验记录证明压力容器满足使用条件,并且给定的腐蚀裕度适当,允许增加的工作压力或温度应以最近的内部或在线检验获得的厚度数据为依据;

  d) 压力容器适时按照新的使用条件进行压力试验,或通过特殊的无损检验评估技术替代压力试验保持容器的安全性;

  e) 压力容器检验和重新定级由授权压力容器检验员认可。

  授权压力容器检验员看到标有下列资料的附属铭牌或附属钢印时,将认定压力容器生新定级完成。

  重新定级人:

   温度时最大允许工作压力: kPa

  日期:

  8勘探和开发行业用压力容器替代准则

  8.1范围和不受约束的特例

  本章阐述了不受第6章阐述的准则限制的压力容器最低替代检验准则(8.4和8.5的参考内容除外)。除第6章外,该检验规范的全部章节适用于勘探和开发压力容器。由于勘探和开发行业所用压力容器迥然不同的特性和需要提出这些准则。典型的勘探和开发行业容器是指钻井、采油、集油、运输及石油、天然气、天然气液体处理有关的容器以及盐水有关的容器。

  下列情况是不受约束的特例:

  a) 与建筑机械、打桩机、钻探机、有井作业机设备压缩机、卡车、轮船、船和驳船有关的移动式压力容器及移动式压缩气体容器;如检验和记录,应将其按该种机械的一部分对待,并应遵从公认的适用于该特种机械或容器的准则和规程;

  b) 附录A(标准的附录)中涉及的压力容器不受本检验规范特殊要求的约束。

  8.2 术语

  8.2.1 一般容器:用于普通使用环境、压力及危险程度的压力容器。

  8.2.2 检验:压力容器的外部、内部或在线(或三者综合)情况评估。

  a) 外部检验:在压力容器的外面用直观的方法对容器进行评估,以确定容器连续运行的适合性,该检验可能在容器运行中完成,也可能在运行中无法完成。

  b) 内部检验:从压力容器内部以直观和无损检测法进行检查评估以确定容器连续运行的适合性。

  c) 在线检验:从压力容器的外部用无损检测法进行检查评估以确定容器连续运行的适合性;该检验可以在容器运行中完成,也可以在停运时完成;

  d) 深入检验:如果检验中有所发现而进行的范围扩大(覆盖面、间隔、技术等)的检验。

  8.2.3第8章容器:不受本规范第6章阐述的准则 限制的压力容器。

  8.3检验程序

  第8章容器的产权所有人或用户应具有能保证容器有充分的结构安全性使之正常使用的检验程序。每一位勘探或开发用压力容器的产权所有人或用户,在容器所在地的政府管理部门限制范围内,有权选择使用满足本规范要求的适当工程、检验、分类及记录体系。

  8.3.1在线检验或内部检验

  a) 为满足检验的要求,可以采用在线检验或者采用内部检验方法。如果采用在线检验不能确定容器的安全性时,要求采用内部检验;当采用在线检验法时,应进行深入检验。

  b) 在选择利用压力容器检验技术时,应对容器运行的情况有环境予以考虑。检验可能包括一些无损检测技术,如果容器产权所有人或用户确认必要的话,还应包括直观检验。

  c) 每次在线检验或内部检验,都应按照8.3.2中论述的方法确定剩余腐蚀寿命。

  8.3.2按腐蚀速率确定剩余寿命:

  对于新容器、使用条件发生变化的容器或者现存的容器,都应依据下列公式确定每台容器或估算同类容器组群的剩余使用寿命:

  式中:Tact—检验时用来确定最小允许厚度的给定位置或组件的测量厚度,mm(in);

     Tmin—最小要求壁厚,不包括腐蚀余量,mm(in);

     V—腐蚀速率,mm(in)/a。

     Tmin可以通过下列方式获得:

  a) 在没有腐蚀的情况下的正常厚度,减去给定的腐蚀余量;

  b) 如果有记载,则在无腐蚀情况下测量的原始厚度,减去给定的腐蚀余量;

  c) 根据容器制造时遵从的制造规范的要求计算所得,或用最新版本ASME中适当公式确定的计算结果(如果所有的关键环节符合所用规范的适用要求的话)。

  腐蚀速率等于金属厚度年损耗量,单位为mm(in)/a。对于不知道其腐蚀速率的容器,应按照下列方法之一确定腐蚀速率:

  1) 可以从容器产权所有人或用户在相同或类似用途容器上收集的数据计算出腐蚀速率;

  2) 如果无法从提供相同或类似用途的容器上得到该数据,则可以通过容器产权所有人或用户的经验估计腐蚀速率或者从发布的、提供可类比用途容器上的有关数据估计出腐蚀速率;

  3) 如果既不能从上述1)项中也不能从上述2)项中确定出大概的腐蚀速率,则可以在容器服役约1000h后,通过使用适当的腐蚀监测装置或通过对容器或系统的无损测厚进行在线确定;以后腐蚀速率的确定应在适当的间隔过后进行,直至腐蚀速率得以建立。

  剩余寿命应由在压力容器设计和检验方面有经验的专职人员确定。如果已知以前对腐蚀速率或厚度的假定不准确,则应修正剩余寿命以符合实际腐蚀速率和厚度。

  其他失效机理(应力腐蚀,脆性裂纹,起皮等)在确定容器剩余寿命时予以考虑。

  8.3.3外部检验

  下列情况适用于外部检验:

  a) 外部直观检验至少应确定壳体、封头、接管、外部隔热、支撑和结构部件、压力泄放装置、膨胀间隙以及容器与其支撑的水平度和垂直度;任何泄漏的迹象都应予以调查以查明泄漏源;如果整个容器壳体的温度保持在足以防止潮气凝结的低温或高温状态,则无需拆除隔热层。参阅API RP572关于容器外部检验的准则。

  b) 容器的埋藏部分应予以监测以确定其外部环境情况;进行监测的间隔应以维护(相同材料的相邻接管)工作中获得的腐蚀速率资料、类似进藏的相同材料腐蚀试片的周期检查资料、实际容器上有代表性部分的资料或相同环境下典型容器的资料为依据来制定。

  c) 已知容器剩余寿命超过10年或采取措施防止外部腐蚀的容器,如(1)被有效隔绝防止潮气进入接触器壁的容器;(2)夹套低温容器;(3)在冷室(室内气体经惰性气体冲洗置换)中安装的容器;(4)容器保持在足以防止水分形成的低温或高温状态——无需拆除隔热层进行外部检验。然而其隔热系统或其外夹套的情况,如冷室壳体,应至少每5年观测一次,如果必要还应进行修理。

  8.3.4容器类别

  通过把容器按用途、压力及危险程度划分成通用级别,压力容器产权所有人或用户可以选择制定适当的容器检验类别。容器的类别应由在下述条款方面有经验的专职人员确定。如果将容器划分等级的话(如危险性较低或较高),至少下列的因素应予以考虑以制定危险级别:

  a) 容器失效的可能性,如最低设计金属温度、裂纹、锈独和腐蚀的可能性及缓和因素的存在。

  b) 容器服役史、设计和操作条件,如修理或改造的类别和历史、容器的使用年限、剩余腐蚀裕度、内装流体的特性、操作压力及与设计极限有关的温度。

  c) 容器失效的后果,如与雇员或公众的相对位置、设备损坏的可能性及对环境的影响。

  8.3.5检验间隔

  下列情况适用于检验间隔:

  a) 应以由容器的危险级别确定的时间间隔进行检验。下面确定了两种主要危险级别(较低的和较高的)容器的检验间隔。在制定其他级别容器的检验间隔时,检验及抽样检验间隔应被确立在由产权所有人或用户确定的较高危险级别和较低危险级别容器的检验及抽样检验间隔之间。如果产权所有人或用户决定不将容器按危险级别分类,则应遵守较高危险级别容器的检验要求和检验间隔。

  b) 较低危险级别容器应按照下列所述检验:

  1) 对外于此级别的具有代表性的容器或该级别的所有容器进行检验;

  2) 进行在线或内部检验时,或容器产权所有人或用户选定的检验时间间隔较短时,应进行外部检验;

  3) 在线或内部检验应至少每15年或3/4剩余寿命(取其中较低年限)检验一次;

  4) 在两次检验中间的正常使用期间,如发现容器任何泄漏或劣化的迹象都要求对该容器进行在线或内部检验,并要求对该容器的检验间隔进行重新评估。

  c) 较高危险级别容器应按下列所述检验:

  1) 进行在线或内部检验时,或产权所有人或用户选定的检验时间间隔较短时,应进行在线或内部检验;

  2) 在线或内部检验应至少每10年或1/2剩余寿命(取其中较短年限)检验一次;

  3) 在估计剩余寿命少于4年的情况下,检验间隔可以是整个剩余寿命但最多不超过2年,应考虑增加该类被检容器的备用数量以防检测到极严重腐蚀情况;

  4) 在两次检验中间的正常使用期间,如发现容器任何泄漏或劣化的迹象都要求对该容器进行在线或内部检验,并要求对该容器的检验间隔进行重新评估。

  d) 压力容器(无论是否划分了级别)的检验时间间隔应以能保证其适合连续运行为准。对操作条件及容器的安全性进行检验的时间间隔,要求比上述说明的时间间隔要短。

  e) 如果使用条件发生变化,必须对容器最大工作温度、压力和两次检验间的时间间隔重新评估确定。

  f) 对于具有两个或更多不同腐蚀速率区域的大型容器,应针对每个区域确定各自的检验间隔。

  8.3.6附加检验要求

  对下列容器还有附加检验要求,该要求与容器的级别无关:

  a) 改变所属权及位置的容器必须进行在线或内部检验以制定下个检验时间间隔,并确保容器适合的使用意图。如果有制造商提供的数据报告,新容器不需检验。

  b) 如果容器被运送至新的地点,且自容器的最后一次检验起已历经了5年的时间,则要求进行在线或内部检验(不包括安装在卡车、滑橇、轮船或驳船设备上的容器)。

  c) 空气贮罐(移动装置除外)应至少每5年检验一次。

  d) 在完井或二次完井期间以试验油、气井为目的所投用的移动式或临时压力容器,应至少每使用3年检验一次。如果容器在腐蚀的环境下使用,则应进行频次更高的检验。

  8.4压力试验

  进行压力试验时,试验应按照6.4中的程序要求进行。

  8.5安全泄放装置

  安全泄放装置应按照6.5中的要求进行检验、试验和修理。

  8.6记录

  下列记录要求用于:

  a) 压力容器产权所有人和用户应保管好压力容器的记录,并纳入各自档案;容器被划分成几个级别时,数据应归类保存;容器进行检验、修理或改造时,应记录该容器的特有数据。

  b) 应保存的资料范例有:容器识别编号、安全泄放装置资料及记录检验、修理、改造或重新定级结果的表格,见附录C(提示的附录)和附录D(提示的附录)。任何适当的表格都可以用来记录这些结果。在容器的记录中,应包括影响容器安全性的有关修理活动和事故的资料。

 

附 录 A

(标准的附录)

不受ASME规范约束的容器

  下列类型贮罐和压力容器不执行本检验规范的特别要求。

  a) 有关部门管理规定涉及的移动结构设备上的压力容器:

  1) 卡车、船和驳船上的货罐或贮罐。

  2) 与机动设备刹车系统有关的空气贮罐。

  3) 安装在远洋船、驳船和浮式施工机械上的压力容器。

  b) 所有ASME规范第Ⅷ卷第1册中列出的不受其约束的容器:

  1) 除第Ⅷ卷以外ASME规范其他卷内容涉及的容器类型。

  2) 火焰加热管式加热器。

  3) 主要部件或组件作旋转或往复运动的机械装置,如需要在设计上着重考虑或由于设备的功能而产生应力的泵、压缩机、叶轮机、发电机、发动机和液压或气压缸等压力容器。

  4) 主要功能是在一个系统内将液体从一个地方输送至另一个地方的任一结构,且该结构是一个完整的系统(即管道系统)。

  5) 管道组件,如管道、法兰、螺栓、密封垫、阀门、膨胀节、配件及其他组件的承压部分,只要这些组件的承压部分被公认为管道组件或附件,诸如滤器和用做混合、分离、加力、分配及计量或控制流量的装置。

  6) 不超出下列限制的承压盛水容器,包括仅作为缓冲器使用的空气贮罐:

  (a)2067.7kpa(300psi)设计压力;

  (b)99℃(500℉)设计温度。

  7) 不超过下列限制且由蒸汽或任何其他非直接方法加热的供应热水的贮罐:

  (a) 每小时热输入211×108J;

  (b) 水温99℃;

  (c) 正常盛水量455L。

  8) 内疗或外部操作压力不超过103.4kpa的容器,大小规格不受限制。

  9) 内部直径、宽、高或有效截面对角线不超过15cm的容器,长度或压力不受限制。

  10) 载入压力容器。

  c) 不超过下列容积和压力的压力容器:

  1)0.141m3容积和1723.1 kpa设计压力;

  2)0.042 m3容积和4136.9 kpa设计压力。

 

附录B

(提示的附录)

授权压力容器检验员证明

 

  B1考试

  在本标准范围给检验员授权,应由API和有关政府管理部门信可的第三方对检验员进行笔试。该考试的内容应以最新版本API RP510和最新版本ASME规范第V卷、第Ⅷ卷和第Ⅸ卷的适当部分为基础。

  B2合格证明

  B2.1申报人如符合API RP 510的要求将予以颁发API合格证书。然而,如果申请人拥有(如下所示)容器产权所有人或用户压力容器检验的授权书或委托书,只要申请人满足API RP 510关于实践和教育的要求,也予以认可。能够提供下列证明之一的申报人,可以颁发API RP 510检验员合格证书。

  a) 有关政府管理机构的证明;申请人必须通过有关政府管理部门的法律、法规、规定的笔试且合格。

  b) 国家锅炉和压力容器检验员委员会委任书或容器产权所有人或用户委伥书。申请人必须通过对国家锅炉和压力容器委员会的法规及规程笔试合格。

  B2.2 遵照自本附录1989年7月原颁布日起第一个12个月期间适当的政府管理部门的批准,受雇为容器产权所有人或用户检验员(即全职工业压力设备检验员)需要一份特别的一次性合格证书,还要有5年来胜任执行该项工作的资历文件。

  B2.3授权压力容器检验员的API合格证书从颁发之日起三年有效。

  B2.4API检验员合格证在采用API RP 510的任何其他地方有效。

  B3追溯效力

  除上述B.2.1的情况外,API RP 510合格证书的要求不适合1989年7月颁布本附录之前。

  B4合格证书的复审

  B.1对于在三年中没有从事授权压力容器检验员工作的授权压力容器检验员,需要进行笔试对合格证书复审。

  B4.2合格证书复审考试应与API RP 510涉及的所有规定相结合。

 

附录C

(提示的附录)

压力容器检验记录表格样本

  制表日期

  表格编号

  产权所有人或用户名称

  容器名称

  

 

 

附录D

(提示的附录)

压力容器修理、改造或再定级表格样本

  制表日期

  表格编号

  产权所有人或用户名称

  容器名称

  

 

 

附录E

(提示的附录)

技术咨询

  E1介绍

  API将受理与API RP 510有关的书面咨询。如有必要,API工作人员在与相关的委员会办公人员和委员会成员磋商后,将予以书面解释。API委员会将定期召开委员会会议,商讨有关标准说明和修改的问题,以便随着技术的发展完善新的标准。在这一点上,委员会行为严格限于对标准的解释或对现行标准考虑依据新的参数或技术进行修改。作为一项原则,API不批准任何项目、结构、专项装置或措施,也不为其证明、定级或担保;因此,涉及以上问题的咨询将予以退回。另外,API也不会对特殊工程问题或常规问题或准则的应用加以解释。如果根据呈递上来的咨询资料,委员会确定是咨询者寻求帮助,那么咨询答复中附有有助于求助者的推荐信。

  资料不完整,无法使人理解的咨询将予以退回。

  E2咨询格式

  咨询申请的内容应严格限于对标准的解释或对标准考虑依据新的参数或技术进行修改。咨询应以下列形式提出:

  a. 范围:咨询应包括一个单独的或几个紧密关联的项目。涉及多个无关联项目的咨询信将予以退回。

  b. 背景:咨询信件应说明咨询的目的,或者要求得到对标准的解释或者建议,考虑对标准加以修改。信中应提供彻底理解咨询所需要的简明资料(如果必要,应附草图)。该资料还应包括所参考出版物的适当版本、修改稿、段落、数据及图表。

  c. 咨询:咨询应以简明准确的形式提出。复杂的背景资料应从咨询中予以删除,咨询的形式应适合用“是”或“不是”(或用附文、限制性条款)作回答。该咨询应在技术上、逻辑上陈述准确。咨询方应声明其所咨询标准的个人观点。如果咨询者建议标准有个性的必要,那么还应提出推荐性的文字说明。

  

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