锅炉压力容器压力管道检验中裂纹问题及预防处理方法

锅炉压力容器压力管道检验中裂纹问题及预防处理方法

王松涛

菏泽市产品检验检测研究院 ， 山东 菏泽274000

摘要：锅炉压力容器压力管道等特种设备长期处于高温、高压运行环境。如果设备存在裂纹，将会增加设备失效的概率，不仅会给企业造成严重的经济损失，还会威胁工作人员的生命安全。因此，为了保证企业生产能够安全、稳定运行，企业管理人员和操作人员需要充分认识到锅炉压力容器压力管道裂纹检测工作的重要性，分析锅炉压力容器压力管道常见的裂纹问题，采取科学、有效的措施进行处理，尽可能降低锅炉压力容器压力管道出现裂纹的概率。

关键词：锅炉压力容器；压力管道检验裂纹；预防措施

压力容器压力管道作为锅炉系统的重要组成部分，锅炉压力容器压力管道常见的裂纹问题包括热疲劳裂纹、应力腐蚀裂纹以及疲劳裂纹。如果不能够及时采取有效对策进行处理，很可能会发生爆炸，影响生产安全和威胁工作人员生命安全。因此，在实际生产过程中，企业相关管理人员必须充分认识到锅炉压力容器压力管道裂纹预防工作的重要性，制定科学的质量检验程序，做好设备、零件以及原材料检验工作，强化培训和再教育，提高操作人员技能水平，降低锅炉压力容器压力管道出现裂纹的概率，以提高锅炉运行的安全性。

一、锅炉压力容器压力管道裂纹产生机理

1、使用温度导致的裂纹。在锅炉压力管道和容器的使用过程中，因为过热或者过冷因素的影响，很容易导致管道和容器出现裂纹。锅炉压力容器压力管道制造时采用金属材料，采用焊接工艺进行加工，在焊接施工过程中，焊缝金属及热影响区由于冷却速度慢，晶格相对粗大，较母材存在一定的不连续性；在使用过程中，由于介质温度的过冷或过热，可能导致容器出现裂纹。另外在焊接过程中产生的裂纹称之为热裂纹，具有焊接工艺的普遍性，通常为沿晶开裂；在焊接完成后，相当长的一段时间内产生的裂纹称之为冷裂纹，使用过程中的发现的裂纹多数为冷裂纹，因为形成时间过长，具有一定的隐蔽性，难以检测，裂纹造成的危害相对较大。2、应力腐蚀裂纹。应力腐蚀裂缝通常发生在集装箱管座以及汽水管道等位置，在腐蚀介质和应力的协同作用下导致构件产生裂纹。具体过程表现为：锅炉钢板受到浓度相对较大碱水侵蚀，晶界面和金属晶体之间形成电位差，晶界面的阳极和晶粒中的阴极之间形成微电流，沿着晶界面逐渐对金属内部产生腐蚀作用，导致金属内部出现裂纹。应力腐蚀裂纹的特征表现为：管道压力集中的位置很容易产生裂纹，尤其是在应力最大的位置，锅炉钢板由内向外发展；裂纹包括次裂纹和主裂纹，其中次裂纹沿晶发展，主裂纹穿晶。当肉眼能够看到裂纹后，能够发现裂纹裂口比较陈旧，且裂口呈黑色。

3、疲劳裂纹。锅炉压力容器压力管道最常见的裂纹是疲劳裂纹。疲劳裂纹主要包括腐蚀疲劳裂纹和机械疲劳裂纹。机械疲劳裂纹通常发生在焊缝热影响区域和缺陷位置，呈直线状。裂纹初期呈隧道式向内延伸，裂纹短小；中期裂纹逐渐增长，若干小裂纹连接成为长裂纹；后期裂纹快速扩展，逐渐形成切向裂纹。对于腐蚀疲劳裂纹，形成的原因是原疲劳裂纹受到腐蚀性介质和交变应力的双重作用，疲劳裂纹形成腐蚀裂纹。腐蚀裂纹的特征表现为：锅炉压力容器压力管道形成的腐蚀裂纹与疲劳裂纹具有一定的规律性，通常应力集中的位置很容易产生疲劳裂纹，同时疲劳裂纹产生初期相对较小，随着时间的延长，腐蚀疲劳裂纹逐渐扩展。

二、锅炉压力容器压力管道裂纹的预防处理方法

想要有效解决锅炉压力容器压力管道的裂纹问题，必须要秉承着预防为主的工作理念，明确锅炉企业工作的目标和方向，结合实际情况研究有效预防裂纹问题的方法。

1、对设备的原材料、零件及生产工序进行严格的控制。要想对锅炉裂纹进行源头上的控制，就必须要对锅炉的各个零件、原材料以及每道生产关系进行严格的控制。相关企业单位必须要制定严格的检验制度和程序，确保锅炉设备、零件、原材料以及生产工序全部符合规定的标准，从而最大限度地避免锅炉裂纹的产生，为工作人员的人身安全和财产安全提供保障。在制作锅炉压力容器压力管道的过程中，需要按照相关技术安全监察规程及设计图样的要求，根据相关部质保体系的要求来对其进行严格的工序检验。首先，需要对设备使用材料的进行检验和复验，确保原材料的规格和参数符合实际需求，从而为后续工作提供保障。在检验完原材料之后，则需要对相关零件进行检测，因为锅炉的构件十分复杂，零部件较多，任何一个零件出现问题，都会对整个锅炉的运行埋下安全隐患。在加工零件时，需要采取相应的制作工序，将零件的参数控制在一定的标准范围内，从而确保锅炉质量达标。在完成零件的检验工作之后，要对整个锅炉设备进行检验，避免其在运行过程中出现相关安全问题，从而产生裂纹，降低锅炉的安全性能。只有真正从每一个细节入手，才能从根本上杜绝裂纹现象。

2、人员操作水平的提升。特种设备安全管理部门在进行操作人员选聘时，应该持有特种设备操作人员证。只有持有特种设备操作人员证，满足条件的人员才允许进入现场，进行操作。并且在上岗前还需要进行岗前培训，保证所有的操作人员都了解锅炉等特种设备的操作规范和要求。这是由于错误的操作方法会加剧对管道及其他设备的损害情况， 最终产生裂纹等缺陷。因此，全面提高工作人员的操作水平，定期进行特种设备操作技能培训，也是比较常见的缺陷预防方法。这还涉及到对锅炉企业日常工作流程的创新研究，从而降低锅炉、压力容器、压力管道的操作难度。工作人员应当在提高设备热效率的基础上，有效保障操作过程中的安全性与稳定性。此外，企业应当重视起先进技术手段的应用优势。加大资金技术投入，引进专业技术设备检测压力管道的运行状态。比如，可以安装压力传感器和温度感应器。及时发现压力管道运行的异常问题并采取科学的处理方法，真正达到预防管道裂纹的目的。

3、定期对锅炉压力容器压力管道进行检查和维修。裂纹问题是每一个特种设备使用单位不可避免会出现的问题，这就要求相关企业要对特种设备进行定期的检查和维修，及时做好相应的应对措施，第一时间解决裂纹问题。在此过程中，需要注重对维修经验的总结，为以后设备故障提供措施准备。在检查锅炉压力容器压力管道时，要重点对接头处进行细致的检查，以免忽略细小的裂纹，为之后的锅炉运行造成巨大的威胁。特种设备多在高温高压的状态下进行日常的运行，内部环境十分复杂，因此，随时可能发生各种安全问题。对此，在日常检修过程中，应对设备内外，按照相关技术规范及设计图样的要求，采取各种检测方法进行检验检测，及时发现裂纹并进行消除及补焊，消除事故隐患，确保设备的安全性能。

锅炉压力容器压力管道在前期安装环节和后期使用环节中都比较容易出现裂纹风险，这主要是由于材料质量存在问题，员工的设备操作能力有待提升以及管理工作不到位等。这就突出体现了压力管道检验工作的重要性，检验工作就是裂纹预防工作的关键一环。通过科学的检验，可以及时发现特种设备潜在的安全隐患问题。从具体的预防工作来看，企业需要结合工作基本情况构建健全的监督管理机制，对材料质量及设备运行安全展开全面的管理，创新管理工作流程，研究优化设备操作方法的可行措施，从而全面消除承压特种设备运行的安全风险。

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