电站锅炉与压力容器水压试验标准执行研究

王 婧，杨 祎，李慧萍

（东方电气集团东方锅炉股份有限公司，自贡 643001）

随着我国社会经济的不断发展，业主对锅炉与压力容器的使用标准要求也在不断提高，国内某些项目甚至要求受压件在符合特种设备安全技术规范（TSG）的情况下，还需满足美国机械工程师协会（ASME）的锅炉及压力容器规范（BPVC）要求，因此，如何理解标准体系的差异性，是今后一段时间制造厂需重点关注的地方。本文通过对GB/T 16507.6—2013《水管锅炉 第6 部分：检验、试验和验收》、TSG G001—2012《锅炉安全技术监察规程》和ASME BPVC.I—2017《锅炉及压力容器规范 第一卷：动力锅炉》，以及GB 150.4—2011《压力容器 第4 部分：制造、检验和验收》、TSG 21—2016《固定式压力容器安全技术监察规程》和ASME BPVC.VIII.1—2017《锅炉及压力容器规范 第八卷：压力容器 第一册：压力容器建造规则》等水压试验标准[1-6]进行对比分析，就工作中锅炉与压力容器标准水压试验执行过程中的案例进行分析讨论，指出确切有效的措施，以便更好地执行后期项目。

1 电站锅炉产品水压试验要求

1.1 锅炉国内标准的水压试验要求

GB/T 16507.6—2013 第9 章“水压试验”和TSG G0001—2012 第4.5.6 条“水压试验”中，除对现场整体水压试验压力和保压时间进行规定外，还对零部件水压试验的压力、试验用水、保压时间、过程控制、水压试验合格要求进行了规定。

1.2 锅炉ASME 标准的水压试验要求

ASME BPVC.I—2017 的“PW 篇 焊接装配锅炉的要求”中，“PW-54 水压试验”仅明确焊接承压件应按照“PG-99”进行整体水压试验，水压试验可在制造商的车间也可在工地进行，未对零部件水压试验进行规定。

1.3 锅炉国内标准与ASME 标准的水压试验要求对比

通过对GB/T 16507.6—2013、TSG G0001—2012 与ASME BPVC.I—2017 的对比（详见表1）发现：国内标准对水压试验的检验时机、试验用水、环境温度、试验水温、试验压力、保压时间、过程控制及合格要求均有详细的规定，ASME 标准因只对整体水压进行了部分要求，不适于大型电站锅炉厂内水压。因此，电站锅炉厂内零部件水压试验，建议在符合ASME 标准整体水压的相应要求下，按照国内相关标准要求执行。

表1 GB/T 16507.6—2013 与ASME BPVC.I—2017 水压试验要求对比表

试验项目GB/T 16507.6—2013（TSG G0001—2012） ASME BPVC.I—2017零部件水压试验要求 整体水压试验要求 零部件水压试验要求 整体水压试验要求试验压力水压试验时，薄膜应力不应当超过元件材料在试验温度下屈服点的90%。1）锅筒、汽水分离器：1.25 倍工作压力；2）散件出厂集箱：1.5倍工作压力；3）受热面管子及管件：1.5 倍工作压力；4）受热面组件：1.5 倍工作压力。水压试验时，薄膜应力不应当超过元件材料在试验温度下屈服点的90%。1）锅炉本体（＜0.8Mpa）：1.5 倍锅筒工作压力，但不小于0.2Mpa；2）锅炉本体（0.8Mpa-1.6Mpa）：锅筒工作压力加0.4Mpa；3）锅炉本体（＞1.6Mpa）：1.25 倍锅筒工作压力；4）再热器：1.5 倍再热器的工作压力。未作要求。将压力逐渐升高至数据报告给出的、标志在锅炉上的最高允许工作压力的1.5 倍。任何锅炉部件不得承受大于试验温度下90%屈服强度（0.2%残余应变）的总体一次薄膜应力。保压时间1）锅筒、汽水分离器：20min；2）散件出厂集箱：至少5min；3）受热面管子及管件：10s-20s；4）受热面组件：至少5min。保压时间为20min。 未作要求。 未作要求。过程控制进行水压试验时，水压应当缓慢地升降。当水压上升到工作压力时，应当暂停升压，检查有无漏水或异常现象，然后再升压到试验压力，达到保压时间后，降到工作压力进行检查。检查期间压力应该保持不变。同零部件要求。 未作要求。分两个阶段进行。1）将压力逐渐升高至试验压力，在此阶段，不需要仔细进行泄漏目视检测；2）降压至最高允许工作压力，仔细进行目视检测。合格标准1）金属壁和焊缝上没有水珠和水雾；2）降到工作压力后胀口处不滴水珠；3）水压试验后，没有发现明显残余变形。同零部件要求。 未作要求。只要求授权检验师执行检验工作并在水压试验时到场见证，并未对水压试验合格标准作出说明。

2 压力容器水压试验要求

2.1 压力容器国内标准的水压试验要求

GB 150.4—2011 第11 章“耐压试验和泄漏试验”和TSG 21—2016 第4.1.9 条“耐压试验”中，对容器产品水压试验的压力、保压时间、过程控制、水压试验合格要求进行了规定。

2.2 压力容器ASME 标准的水压试验要求（U 容器）

ASME BPVC.VIII.1—2017 的“UG 篇 各种监造方法和各种材料的通用要求”中，“UG-99 标准液压试验”对容器产品水压试验的压力、过程控制、水压试验合格要求进行了规定。

2.3 压力容器国内标准与ASME 标准的水压试验要求对比

通过对GB 150.4—2011、TSG 21—2016 和ASME BPVC.VIII.1—2017 的对比（详见表2）发现：国内标准对容器水压试验的检验时机、试验水温、试验压力、保压时间、过程控制及合格要求均有详细的规定，而ASME 标准虽然也有规定，但总的来说不如国内标准完整细致。故U 钢印容器厂内水压试验建议在满足ASME 标准的情况下，按照国内标准要求执行。

表2 GB 150.4—2011 与ASME BPVC.VIII.1—2017 水压试验要求对比表

3 案例分析

某项目预热器，外壳筒身SA-516GR70 φ1500×21mm，U 形管束 SA-556C2 φ16×2，设计、制造、检验及验收规范需满足TSG 21—2016《固定式压力容器安全技术监察规程》和ASME BPVC.VIII.1—2017《锅炉及压力容器规范 第八卷：压力容器 第一册：压力容器建造规则》，图纸具体要求见表3。

表3 某项目预热器图纸要求

（1）壳侧的水压试验过程控制

根据表3 已知参数，结合表2 对应的标准体系要求，经过换算可得出壳侧的水压试验过程控制要求对比表（详见表4）。

表4 TSG 21—2016 与ASME BPVC.VIII.1—2017 水压试验过程控制要求对比表（壳侧）

因设计压力2.0MPa 小于试验压力除以1.3 的2.2MPa，从安全性和两种标准的适用性考虑，壳侧的过程控制建议按图1 执行，即：升压阶段，在设计压力2.0MPa 进行检查，合格后升压至试验压力2.86MPa，保压时间超过30min 后，降压至2.2MPa 处进行相应检查，验收合格标准取表2 要求的最严值。

图1 水压试验过程控制要求（壳侧）

（2）管侧的水压试验过程控制

同理，经过换算可得出管侧的水压试验过程控制要求对比表（详见表5）。

表5 TSG 21—2016 与ASME BPVC.VIII.1—2017 水压试验过程控制要求对比表（管侧）

因设计压力18.3MPa 大于试验压力除以1.3 的17.9MPa，从安全性和两种标准的适用性考虑，管侧的过程控制建议按图2 执行，即：升压阶段，在设计压力18.3MPa 进行检查，合格后升压至试验压力23.27MPa，保压时间超过30min 后，降压至18.3MPa 处进行相应检查，验收合格标准取表2要求的最严值。

图2 水压试验过程控制要求（管侧）

4 结束语

水压试验是电站锅炉与压力容器制造中的一道重要工序，是验证产品制造质量是否合格的重要手段。根据标准体系要求和技术文件，制定出合理的水压试验检验程序，保证水压试验质量，是质量检验工作者的本职所在，也是需要重点关注和持续改进的关键环节。