第四节  压力试验与致密性试验

压力容器经制成或检修后，在交付使用前，必须进行检验。这是因为容器在制造过程中，从材料选取、加工焊接、组装，直到热处理，对原材料和各工序虽然都有工序检查和检验，但因检查方法及范围的局限性，可能存在材料缺陷和制造工艺缺陷。

检验技术包括：焊缝缺陷的检验、设备结构的检验、压力试验和致密性试验等，这里仅介绍压力试验和致密性试验。

一、压力试验

1.压力试验的目的

压力试验的目的是：验证超过工作压力条件下密封结构的严密性、焊缝的致密性以及容器的宏观强度。容器经过压力试验合格以后才能交付使用。

2.压力试验的方法及要求

压力试验有两种：液压试验和气压试验。一般采用液压试验，对不允许有微量残留液体及由于结构原因不能充满液体等不适宜做液压试验的容器须进行气压试验。对需要进行热处理的容器，必须将所有的焊接工作全部完成并经过热处理以后，才能进行压力试验。

(1)试验装置及过程

压力试验前容器各连接部位的紧固螺栓必须装配齐全、紧固妥当，必须用两个经校正的量程相同的压力表，并装在试验装置上便于观察的部位。压力表的量程在试验压力的2倍左右，但不应低于1.5倍或高于4倍的试验压力。液压试验的装置如图1-8所示。

液压试验时应先打开放空口，充液至放空口有液体溢出时，表明容器内空气已排尽，再关闭放空口的排气阀，待容器壁温与液体温度接近时缓慢升压至设计压力，确认无泄漏后继续升压至规定的试验压力，保压不少于30min，然后将压力降至规定试验压力的80％，并保持足够长的时间(一般不少于30min，但不得采用连续加压以维持试验压力不变的做法，也不得带压紧固螺栓)检查所有焊接接头及连接部位，如发现有渗漏则需修补后重新试验。

压力容器液压试验时无渗漏、无可见的异常变形，试验过程中无异常的响声即认为合格。

气压试验时应缓慢升压至规定试验压力的10%且不超过0.05MPa，保压5min后对所有焊接接头和连接部位进行初步泄漏检查，如有泄漏修补后重新试验。初次泄漏检查合格后，再继续缓慢升压至规定试验压力的50％，然后按每级为规定试验压力的10％的级差逐渐增至规定的试验压力，保压10min后将压力降至规定试验压力的87%，并保持足够长的时间(一般不少于30min，但不得采用连续加压以维持试验压力不变的做法，不得在试验时紧固螺栓)，再次进行泄漏检查，如有泄漏则需修补后再按上述规定重新试验。

气压试验经肥皂液或其他检漏液检查无漏气、无可见异常变形即为合格。

(2)试验介质及要求

① 液压试验。凡是在压力试验时不会导致发生危险的液体，在低于其沸点温度下都可作为液压试验的介质，液压试验的介质一般是水，水的可压缩性很小，若容器一旦因缺陷扩展而发生泄漏时，水压立即下降，因而用水作试压介质既安全又廉价，且操作也较为方便，故得到了广泛使用。液压试验时应注意以下几点：

a.一般采用清洁水进行试验，对奥氏体不锈钢制造的容器用水进行试验后，应采取措施除去水渍，防止氯离子腐蚀，无法达到这一要求时，应控制水中氯离子的含量不超过25mg／L；

b.若采用不会导致发生危险的其他液体作试验介质时，液体的温度应低于其闪点或沸点；

c.碳素钢、正火15MnVR和16MnR钢制容器液压试验时，液体温度不得低于5℃；其他低合金钢容器，液体温度不得低于15℃，其他钢种的容器按图样规定；

d.液压试验后，应及时将试验介质排净，必要时可用压缩空气或其他惰性气体将容器内表面吹干。

② 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。对高压及超高压容器不宜采用气压试验。气压试验应注意以下几点：

a.有可靠的安全措施，该措施需经试验单位技术总负责人批准，并经本单位安全部门现场检查监督；

b.碳素钢和低合金钢制容器，试验用气体温度不得低于15℃，其他钢种的容器按图样规定；

c.试验时若发现有不正常情况，应立即停止试验，待查明原因采取相应措施后，方能继续进行试验。

3.试验压力的确定及试验应力的校核

压力试验是在高于工作压力的情况下进行的，所以在进行试验前应对容器在规定的试验压力下的强度进行理论校核，满足要求时才能进行压力试验的实际操作。

(1)试验压力试验压力是进行压力试验时规定容器应达到的压力，其值反映在容器顶部的压力表上。试验压力按如下方法确定。

液压试验时试验压力为

    （1-7）

气压试验时试验压力为

    （1-8）

式中pT——容器的试验压力，MPa；

p——容器的设计压力，MPa；

［σ］——容器元件材料在试验温度下的许用应力，MPa；

［σ］t——容器元件材料在设计温度下的许用应力，MPa；

t——容器的设计温度。

在确定试验压力时应注意以下几点：

①式（1-7）、式（1-8） 最大值取1.8；

② 容器铭牌上规定有最大允许工作压力时，公式中应以最大允许工作压力代替设计压力；

③ 容器各元件(圆筒、封头、接管、法兰及紧固件等)所用材料不同时，应取各元件材料的［σ］/［σ］t比值中最小者；

④ 立式容器卧置进行液压试验时，其试验压力应为按式(1-7)确定的值再加上容器立置时圆筒所承受的最大液柱静压力，容器的试验压力(液压试验时为立置和卧置两个压力值)应标在设计图样上。

(2)应力校核液压试验时圆筒的应力应满足的条件为

  （1-9）

气压试验时圆筒的应力应满足的条件为

  （1-10）

式中σT——试验压力下圆筒的应力，MPa；

pT——按式(1-7)或式(1-8)确定的试验压力(不包括液柱静压力)，MPa；

Di——圆筒内径，mm；

δe——圆筒的有效厚度，mm；

——焊接接头系数；

σs(σ0.2)——圆筒材料在试验温度下的屈服强度(或0.2%屈服强度)，MPa。

二、致密性试验

致密性试验的目的是检查容器可拆连接部位的密封性能及焊缝可能发生的渗漏。包括气密性试验和煤油渗漏试验。

对剧毒介质和设计要求不允许有微量介质泄漏的容器，在液压试验合格后还要做气密性试验(气压试验合格的容器不必再做气密性试验)，气密性试验的试验压力可取设计压力的1.05倍。试验时缓慢升压至规定的试验压力后保压10min，然后降至设计压力，对所有焊接接头和连接部位进行泄漏检查，小型容器也可浸入水中检查，如有泄漏则需修补后重新进行液压试验和气密性试验。

对常压容器或不便采用其他方法检查的容器可采用煤油渗漏试验来检验其密封性，煤油渗漏试验有时也可作为大型设备的密封性初检手段。煤油渗漏试验时，先将待检面的焊缝清理干净，并涂刷白垩粉浆，待充分晾干后在另一侧面涂刷2～3次煤油，使表面得到足够的浸润，经过0.5h后在白垩粉侧的表面如果没有油渍出现，即为实验合格。若出现油渍则说明有缺陷，待修补后重新试验。修补缺陷时，要注意防止煤油受热起火。