摘 要：本文主要介绍了水压试验在承压类特种设备检验中的作用、目的，以及水压试验注意事项。水压试验与内部检验、外部检验互补运用，才能真正形成对承压设备的全方位检验；并指出在当前承压类特种设备定期检验中水压试验检验应得到检验机构和监察部门的足够重视。

关键词：水压试验；特种设备检验；应力分布；应力腐蚀

承压专用设备的耐压试验是采用静载试验方法对承压件综合强度进行验证，综合评价承压件质量的试验，可用于压力测试的介质类型包括液体和气体。由于水常温性能稳定、压缩性小、易于取用，因此用水作为制造检查、安装检查和特殊压力设备的定期检查，中等耐压测试是最常见的。静水压试验是指以水为介质的受压元件，受压部件或整个设备以规定的试验压力和保压时间进行的压力试验。水压试验的目的主要有两个方面，即压力部件的抗压强度和密封性的检查；对于制造过程中的水压试验，它还具有改变压力部分的应力分布和改善缺陷处的应力条件以发现缺陷的效果影响。

1、水压试验作用、目的

1.1检验受压部件的耐压强度

在压力部件的制造过程中，静水压试验具有评估承压部件是否结构合理，强度计算准确，加工制造质量合格的效果。例如，几年前在锅炉工厂开发相变锅炉的过程中，设计人员在结构设计中大胆使用新结构和新技术。但是，在进行强度计算时，结构计算没有得到标准加强，结构设计不够好，导致在第一次水压试验期间发生严重残余变形；设计者优化和改进了用于水压试验的肋条，因而第二道水压试验顺利通过。在使用中的锅炉，压力容器和压力管道已运行多年后，承压部件将经受一定的腐蚀和磨损，其中一些会显示腐蚀、疲劳、裂缝，有些会过热或过烧。在制造过程中留下的缺陷已经恶化，并且一些承压部件局部出现缺陷又无法被检查到。此时静水压测试可以检查强度是否能够继续满足需要，液压测试可以有效避免因受压部件损坏和运行中不可发现的缺陷造成的事故。

1.2检验受压部件的严密性

水压试验的另一个目的是验证压力部件的密封性，主要检查压力部位，密封面的接头是否紧固，焊缝有没有泄漏。在锅炉制造和安装过程中，有时会由于漏水和焊缝及密封表面的渗水而导致液压测试失败。笔者曾在锅炉制造的水压试验中遇到过：焊工在焊接烟管和回燃室前面板时，因中途停顿而导致忘记完成一处焊接，结果水压试验时，导致回燃室进水。质量保证体系人员一起分析原因：焊工和现场检查人员缺乏责任感，质量意识不够，在对中途停顿未完成的工作未做标识且又没有目视检查每个焊缝。在锅炉、压力容器、压力管道制造、安装监督检验过程中，静水压试验作为A级监督检验项目进行。制造商或安装公司必须有监督和检查人员在整个静水压测试过程中现场见证和确认。

1.3改善应力分布和应力状况及早发现缺陷

水压试验的另一个作用是改变应力部分的应力分布并改善缺陷处的应力。由于结构或技术原因，锅炉、压力容器和压力管道局部区域可能存在较大的残余拉应力。测试时，它们与测试负载应力相互作用，这可能导致材料局部屈服并产生应力分布，从而消除或减少原始的残余拉应力。在较高的试验压力下，裂纹尖端发生塑性变形，裂纹尖端的曲率半径增大，裂纹尖端材料的应力集中系数降低，尖端附近的局部应力将会减少。在释压之后，裂纹尖端的塑性变形区域受到周围弹性材料的收缩的影响，导致该区域的残余压应力，这可以部分抵消锅炉经受的拉应力。因此，在压力部分中的裂纹受到过载应力之后，在恒定的低载荷下裂纹传播速度可能显著延迟。如果试验载荷应力与内部应力叠加，将导致局部应力值超过材料的许用应力并产生裂纹。这表明内部应力值过大，需要进行热处理等措施来消除制造过程中产生的内部应力，通过水压试验，可以及早发现类似的缺陷，采取适当的措施，避免类似事故的发生。

2、水压试验的注意事项

2.1控制测试水温和环境温度

随着温度的降低，金属材料的韧性下降，脆性增加。当结构具有裂纹缺陷时，在一定的应力条件和温度下会发生低应力脆性破坏。为了防止测试过程中水的温度过低，测试过程中测试水的温度由受压设备的减压脆性故障控制。碳钢、16Mn钢、15MnNb钢和15MnV钢压力设备的水温不应低于5℃；对于其他低合金钢压力设备，如果材料不是由于板厚等因素造成的，水温不得低于15℃。如果延性转变温度升高，水温必须相应提高或根据设计图纸；在正常情况下，水温不应低于大气露点温度，否则水压试验会结露在设备上，从而影响判断。水压试验周围的环境温度不应低于5℃，否则，应采取有效的防冻措施，如设置篝火并在压力设备周围加热。

2.2控制氯离子浓度

在奥氏体不锈钢压力设备中，无论是高浓度的氯离子，还是高温高压水中的微量氯离子，都会对奥氏体不锈钢造成应力腐蚀，经常会靠近焊缝发生应力腐蚀开裂，不然会导致压力设备爆裂。这种应力腐蚀是由溶液中的氯离子引起的，氯离子会损坏不锈钢表面上的钝化膜，在拉应力的作用下，钝化膜的受损区域受到腐蚀和裂纹，成为腐蚀电池的阳极区，会发生持续的电化学腐蚀，最终导致金属断裂。为了防止应力腐蚀，在奥氏体不锈钢压力设备的水压试验过程中，试验水的氯离子浓度不应超过25mg/L，水压试验后立即用压缩空气干燥残留水分。

3、目前水压试验在承压类特种设备检验中应用的不足

液压试验是压力专用设备制造和安装中检验压力设备质量的重要手段之一。仔细进行水压试验，检查压力设备是否合格。设备使用前的制造和安装质量有一定的保证，设备可靠。经过多年的压力设备操作，压力部件遭受腐蚀、磨损、变形、材料变质、疲劳、裂纹、过热或烧毁，以及制造过程中留下的一些缺陷已经形成，所有这些都将导致使用状态偏离设计状态，导致受压部件的强度降低。此时，通过水压试验，可以检查强度是否能够继续满足使用要求。有些受压设备不能进行内部和外部综合检查，使用内窥镜、管道探测器和其他测试设备的测试成本很高，使用水压测试进行验证测试应该是一种经济可行的方法。水压试验可以有效避免运行过程中受压部件损坏造成的事故以及不易发现的缺陷。2008年，引发青岛碱业有限公司“6.29”锅炉联络管爆炸的重大安全事故，造成了不正常的重大安全事故。“蒸汽锅炉安全技术监察规程”和“锅炉定期检查规则”明确规定：锅炉定期检查包括内部检查，外部检查和液压试验。目前，在役特种设备检查工作基本上是通过内部检查和外部检查进行的。但由于实际情况的限制，水压试验的检测尚未得到特种设备检验监督部门的充分重视和应用，尚未纳入法定检验评估范围（定期检验率评估完成）。静水压试验可补充内部和外部检查，以真正形成对压力设备的全面检查。

结语

综上所述，水压试验能有效的检测承压类特种设备的耐压强度、部件的严密性以及设备应力分布和应力状况，从而采取有效的措施进行预防，避免设备由于压力过大而发生故障，影响设备的正常运行。目前，水压试验在承压类特种设备检验中应用还存在一些不足，所以还需要加强水压试验的研究和应用，充分发挥水压试验的作用。

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（作者单位：扬州華大锅炉有限公司）