2.11　耐壓試驗和泄漏試驗

2.11.1　壓力試驗

壓力容器在其部件或整體制造完成后，都有要進行壓力試驗。大多數壓力容器的耐壓試驗是在所有制造工序完成后進行的，所以又稱竣工試壓。而有些容器則需要分階段對其零部件分別試壓，如夾套容器，先對內筒進行耐壓試驗，合格后再裝焊夾套，然后進行夾套內的耐壓試驗。又如列管式浮頭換熱器，需進行管口、殼程、管程共三次耐壓試驗。

壓力試驗的目的是檢驗容器強度和密封性能，它也是壓力容器設計、材料、制造質量的綜合性檢驗，因此十分重要。

2.11.1.1　液壓試驗

（1）試壓前的準備

①容器上的接管開孔補強圈應預先以0.5MPa壓縮空氣進行檢漏，當容器的試驗壓力較高時，可用氮氣、氧氣來提高檢漏壓力。

②容器如臥置試壓時，應考慮注水后不致失穩而變形。應使容器略有傾斜，以利于注水時排盡空氣、試壓后排盡殘液。

③試壓介質通常用水，試驗合格后應立即將水排凈吹干；無法完全排凈吹干時，對奧氏體不銹鋼制容器，應控制水的氯離子含量不超過25mg/L。

④試驗溫度，Q345R、Q370R、07MnMoVR制容器進行液壓試驗時，液體溫度不得低于5℃；其他碳鋼和低合金鋼制容器進行液壓試驗時，液體溫度不得低于15℃；低溫容器液壓試驗的液體溫度應不低于殼體材料和焊接接頭的沖擊試驗溫度（取其高者）加20℃。如果由于板厚等因素造成材料無塑性轉變溫度升高，則需相應提高試驗溫度。當有試驗數據支持時，可使用較低溫度液體進行試驗，但試驗時應保證試驗溫度（容器器壁金屬溫度）比容器器壁金屬無塑性轉變溫度至少高30℃。

⑤壓力表按GB 1226標準選Ⅰ型，直徑100mm、150mm，精度不得低于1.6級（高壓容器選ф100mm、ф150mm、1.0級），至少選用兩個規格、精度、量程相同且經校驗合格的壓力表。量程最好為試驗壓力的1.5～3倍，宜為試驗壓力的2倍，但不應低于1.5倍和高于4倍的試驗壓力。壓力表上的接頭螺紋是不能用于密封的，因此試壓時不允許在螺紋上加繞生膠帶或鉛油與麻絲。

⑥奧氏體不銹鋼容器試壓用水的氯離子（Cl-）含量應控制在25mg/L以下。

（2）試驗壓力

耐壓試驗的壓力應符合設計圖樣要求，且不小于下式計算值：

式中　p——壓力容器的設計壓力或者壓力容器銘牌上規定的最大允許工作壓力（對在用壓力容器為工作壓力），MPa；

pT——耐壓試驗壓力，MPa；

η——耐壓試驗壓力系數，按表2-23選用；

［σ］——試驗溫度下材料的許用應力（或者設計應力強度），MPa；

［σ］'——設計溫度下材料的許用應力（或者設計應力強度），MPa。

（3）試壓用泵

最好采用帶有時間-壓力自動記錄儀表的試壓泵，它可以如實記下試壓全過程。國外早在20世紀70年代就已普遍采用氣動增壓泵。這種泵是靠壓縮空氣（0.7MPa）驅動的，按輸出壓力有多種規格，且壓力可在一定范圍內調節，增壓比例高達300:1。它的優點在于升壓快、節能、維修簡單，當配置自動記錄儀、高壓軟管、快速接頭，便可與容器連接成無泄漏回路。

我國已推廣采用的高壓無氣噴漆用高壓泵，其結構、增壓原理與此相仿。目前，我國眾多的壓力容器制造廠家仍在使用結構老化、體積龐大、效率低、故障多的柱塞泵。

（4）擰緊要求與擰緊程序

①按容器圖樣要求，擰緊所有緊固件。當另外配有試壓盲板時，所選用的墊片材料和緊固件級別應與其他管口相當。不允許間隔擰緊螺栓。

②為做到所有密封接口（包括設備法蘭）密封可靠、擰緊螺栓應按規定程序進行，尤其是設備主螺栓的擰緊更要認真對待。圖2-81所示為兩種不同數量螺栓的擰緊程序。

（5）試驗過程

法蘭連接的螺栓力矩加載過程如下。

①對準法蘭螺栓孔并適當加以固定，使之不致偏移；

②在螺栓、螺母的螺紋部位及螺母與法蘭（或盲板）接觸面處涂抹適用的潤滑油脂；

③裝好所有的緊固件，并用手旋緊；

④給螺栓編上緊順序號（圖2-81）；

⑤用測力扳手（如風動、電動力矩扳手，高壓螺栓可用液壓拉伸器）按最終力矩的20％進行預緊；

⑥按加載排序方式，對稱而均勻地上緊螺栓（加載可分二級），直至達到所要求的最終力矩；

⑦以回轉方式最終上緊所有螺栓（通常可進行兩次）。

高壓容器的主螺栓上緊通常采用兩個液壓拉伸器進行對稱加載。加載可分級實施，如按最終力矩的30％、70％、100％三級，每一級均按上述第6步進行加載，最后按第7步要求再上緊1～2遍。

螺栓最終力矩由設計給出。高壓容器每個主螺栓承載力可換算成液壓拉伸器的液壓泵壓力，然后分級進行加載。采用液壓拉伸器方式對螺栓進行加載需考慮加載力的損耗。這種損耗的大小取決于螺紋精度、各接觸面的粗糙度及緊固件材料硬度等因素，它可以通過對螺栓加載過程的應力測定而獲得。

（6）試驗過程

①注水時排氣口溢出水，表明水已注滿，可將出氣口及注水口封死。壓力表通常應裝于容器上部或便于觀測的位置。

②試驗壓力應緩慢上升，升壓至設計壓力，確認無泄漏后繼續升壓至規定的試驗壓力，保壓時間一般不少于30min。然后降至設計壓力，并保持足夠長的時間，以便對所有焊接接頭和連接部位進行檢查。

③液壓試驗保壓的壓力容器，符合下列條件為合格：

a.無滲漏；

b.無可見變形；

c.試驗過程中無異常的響聲；

d.對抗拉強度≥540MPa的材料，表面經MT未發現裂紋。

④液壓試驗完畢后，應排盡所有液體并用壓縮空氣將內部吹干。當容器內部的干燥度有特殊要求時，也可采用如鼓入熱風，或整體入爐，利用加熱爐余熱烘干。后一種方法在國外應用較普遍。

2.11.1.2　氣壓試驗

由于結構或支撐原因，不能向容器內充注液體，以及運行條件不允許殘留試驗液體的壓力容器，可采用氣壓試驗。

壓力容器的氣壓試驗是一項十分危險的壓力試驗工作，事先應制定嚴密的安全防護措施和操作規程，并需經企業技術總負責人批準。整個試驗過程及現場安全設施應有安技部門監督。

①試驗用氣體可為干燥潔凈的空氣、氮氣或其他惰性氣體。

②試驗溫度按相關規定。

③試驗壓力按公式（2-25）及表2-23的規定。

④氣壓試驗時，壓力應緩慢上升，至規定試驗壓力的10％，保壓5min，并且對所有焊接接頭和連接部位進行初次檢查；如有泄漏，應泄壓修補后按上述規定重新試驗，確認無泄漏后，再繼續升壓至規定試驗壓力的50％；如無異常現象，按規定試驗壓力的10％逐級升壓，直到試驗壓力，保壓10min；然后降壓至設計壓力，保壓足夠時間進行檢查，檢查期間壓力應保持不變。不得采用連續加壓以維持試驗壓力不變的做法。不得帶壓緊固螺栓［14］。經肥皂液檢查無漏氣、無可見的異常變形即為合格。如有泄漏，應泄壓修補后按上述規定重新試驗。

⑤檢漏可采用肥皂液或其他檢漏液，只要無漏氣、無響聲、無變形即為合格。

2.11.2　致密性試驗

2.11.2.1　氣密性試驗

①介質毒性程度為極度，高度危害或設計上不允許有微量泄漏的壓力容器，必須進行氣密性試驗。試驗時，容器的安全附件（安全裝置、閥門、壓力表、液面計等）應安裝齊全。

②容器需經水壓試驗合格后方可進行氣密性試驗。水壓試驗時，除安全閥（或爆破片）外的安全附件應安裝齊全。水壓試驗后，所有附件和盲板應拆下來，密封面應擦拭干凈并經干燥后再裝上，才能進行氣密性試驗。

③氣密性試驗壓力為設計壓力。

④氣密性試驗所用的氣體，應符合相關規定。

碳素鋼和低合金鋼制壓力容器，其試驗用氣體的溫度應不低于5℃；其他材料制壓力容器按設計圖樣規定。

⑤氣密性試驗時，壓力應緩慢上升，達到規定試驗壓力后保壓10min，然后降至設計壓力，對所有焊縫和連接部位進行泄漏檢查。小型容器亦可浸入水中檢查。如有泄漏，修補后重新進行液壓試驗和氣密性試驗。

⑥已經做過氣壓試驗，并經檢查合格的容器，可免做氣密性試驗。

⑦因工藝需要，在制造過程中需對第一層（打底）焊縫進行檢漏試驗，其試驗壓力較低，通常采用0.7MPa壓縮空氣加入少量氨（如不銹鋼襯里的焊縫檢漏）。又如換熱器管板與管頭連接接頭焊后的氣密性檢漏，通常采用0.5MPa壓縮空氣，在角焊縫處涂刷肥皂水測試。如管口是強度脹+密封焊時，可焊后先檢漏，然后脹接、試水壓，如管口為強度焊+貼脹，可先檢漏，再試水壓，最后貼脹。

2.11.2.2　煤油滲漏試驗

將焊縫能夠檢查的一面清理干凈，涂以白粉漿，晾干后在焊縫另一面涂以煤油，使表面得到足夠的浸潤，經半小時后白粉上沒有油漬為合格。

滲煤油的檢漏方法通常適用于壓力≤0.4MPa、壁厚≤8mm的小型壓力容器接管角焊縫，或常壓薄壁貯槽的焊縫上。