压力容器压力管道检验中的裂纹问题思考研究

压力容器压力管道检验中的裂纹问题思考研究

孙晓英 范晓宁

临沂市特种设备检验研究院， 山东 临沂 276000

摘要：定期对压力容器压力管道进行检验检测至关重要，是实现压力管道正常运行的关键保障。结合近年数据报告显示来看，现阶段，我国压力容器压力管道发生安全事故频率正逐年下降，且得到有效控制，所以，需要定期对压力管道进行安全性能检查，为工业运行质量安全奠定基础。

关键词：压力容器压力管道；检验；裂纹问题

1压力容器压力管道检验的内容

1.1检验重点

压力管道压力容器焊接中采用焊接材料通常为低合金高强度材料，此类材料含有元素较多，焊接过程中部门元素会导致焊接钢板硬度过高，焊接完成萃取效果无法实现预期目标。压力管道材料含有大量碳与锌元素，使用过程中会导致压力管道压力容器出现裂纹发生爆炸，焊接过程中无法析出元素，对压力管道使用寿命造成一定影响，极易形成变形、泄漏、腐蚀、磨损、结垢等缺陷，如果不及时发现并加以消除，最终将会导致压力管道发生事故。在对压力容器压力管道检验时，应该要详细划分检验重点环节与相关内容，制定对应的检验方案，为检验工作的有效进行提供便利，及时发现缺陷并及时消除缺陷，对压力管道的安全性与稳定性提供保障，也为运行管理提供科学依据。

1.2内部检验

在对压力容器压力管道进行内部检查时，应该要保证压力管道处于非工作状态下，且需要每两年对压力管道内部进行全方位的系统化检查，压力管道内部检查主要可分成两部分：①对压力管道本体进行检验，；②对压力管道范围内管道进行检验，管道布置错综复杂，检测与维护难度较大，且需要花费大量的时间，为防止安全隐患的发生，所以也需要对其进行定期检查。

1.3外部检验

焊工智能系统的推广应用已成为国内外焊工智能发展的重要方向。今后的焊缝跟踪技术将采用智能模糊控制、神经网络等智能技术对焊缝进行跟踪控制，以提高非线性系统控制的精度，为实现焊接自动化、智能化奠定基础。压力管道所用水（介）质的质量状况，外部检验可以弥补内部检验时不能发现的问题。压力容器压力管道的外部检验，每年进行一次，一般采用资料审查、宏观检（抽）查、见证功能试验等试验进行。因此，对工业压力管道进行外部检查至关重要。

1.4水压试验

压力管道水（耐）压试验是检查压力管道受压部件的严密性和耐压强度为目的，对压力容器压力管道进行水压试验，通常情况下，压力管道水压试验是检验人员或者使用单位对压力管道安全状况有怀疑时，或者因结构原因无法进行内部检验时不能内部检验的压力管道，应当时行水（耐）压试验，如果相关企业不能开展内部检测工作，则需要对水压试验工作加以重视，一旦在水压试验中发现问题，需要妥善处理相关问题后，才可以正常使用压力管道。

2压力容器压力管道常见的失效模式

压力管道在一定时间内或环境中，由于载荷或温度过高，导致材料性能变化，从而危及安全、降低或丧失正常功能，大致可分为强度失效、刚度失效、失稳失效或泄漏失效几大类，失效最终表现为变形、断裂和泄漏。在压力管道检验中，最广泛、最常见的问题是强度失效，强度失效是由于压力管道材质发生屈服或者断裂引起的，而裂纹只是其中之一。

3压力容器压力管道产生裂纹的原因

3.1腐蚀原因

腐蚀是压力管道一种常见缺陷，压力管道金属材料受周围环境介质的化学与电化学作用而引起的，由于压力管道受热面长期处于高温烟气中，烟气含有一定量的多元腐蚀性气体，它们在高温条件下与受热面管子表面发生化学反应，使受热面产生外部腐蚀。另一方面，受热面管内水中含有气体或杂质，这些气体或杂质在高温条件下与管子内表面的金属发生化学反应，又或者压力管道在长期停运过程中，管子内部的水及水蒸气对受热面管子造成腐蚀或结垢，使受热面管子内发生内部腐蚀及垢下腐蚀。腐蚀是致使压力管道出现裂纹的关键因素之一。

3.2金属疲劳原因

压力容器压力管道长期处于工作运行状态，使压力管道表面所承受的应力加强，应力高度集中处，因负荷和压力波动，频繁起动导致应力周期变化，引起大应力低周疲劳裂纹，在低周大应力疲劳和腐蚀介质同时作用，使裂纹不断闭合、打开，造成金属疲劳，金属疲劳现象常有发生。如新压力管道设备，在使用初期不易发生裂纹，但随着使用时间的不断延长与增加，裂纹数量也会增多，裂纹长度也会不断延长，从而影响压力管道正常工作[3]。

3.3高温原因

如果压力管道长期处于设计温度以上而低于材料的下临界温度的超温状态，金属材料发生碳化球化、持久强度下降，最后在最薄弱部位导致开裂，使压力管道裂纹范围不断扩大，从而缩短压力管道使用寿命，如情节严重，有可能发生超温爆管。

4压力容器压力管道裂纹检验的方法

4.1对压力管道技术资料进行分析

查阅压力管道的安全技术档案各管理资料，了解压力管道的使用情况和管理情况，重点核查新增加和变更的部分、修理、异常情况记录、上次检验报告中提出的缺陷和问题以及处理整改措施的落实情况。查阅档案主要是便于检验重点，了解压力管道情况，做好检验中事故的排除工作，有效保证压力管道的安全。

4.2使用科学方法进行裂纹检测

根据资料审查的数据进行综合分析评价，重点检查容易产生裂纹的部位，（如工作条件苛刻及承受交变应力的部位、曾经出现裂纹以及维修过和部位、已经发现严重缺陷或者其他危险因素的部位），通过观察、使用工具和检测仪器确定裂纹。随着科学技术水平的不断提高，应采用大数据分析方法，综合分析压力管道数据，监测、评估焊接裂纹质量，控制材料质量，不仅检测准确度高，操作比较简单，成本也得到降低，这应该是以后发展必然的趋势，从而大大提高检验质量。

5预防压力管道裂纹的措施

5.1提高压力管道的制造工艺

相关工作人员需要严格把控内部元件质量，采用视觉传感器和电弧传感器测量焊接过程中的电弧形状、熔池形状、焊接电流、电弧电压、焊道数、焊料消耗及工时等。采用大数据分析方法，对这些数据进行综合分析，这不仅需要对焊接质量进行监测、评估，还需要对材料质量进行控制，最终实现反应堆筒体生产全过程的信息化管理。该系统可以对多台焊机乃至整个生产车间进行协调控制，形成车间智能化生产模式，能够实现对生产质量的有效监控，有效控制和管理生产成本和生产过程，从而大大提高生产效率和效益。

5.2保证压力管道运作的规范性

压力管道的设计、制造等方面，压力管道制造厂已充分考虑，我们可以不用太多关注，需把重点放在压力管道正常运行中，要将压力温度严格控制在规定范围内，从根本上规避超压超温运行的可能。运作时，应该要使其满足操作的规范性，相关工作人员制定详细的操作步骤，并严格按照规范操作压力管道，尽可能减少压力管道在使用过程中问题与失误，还能够有效起到预防裂纹产生的作用。

5.3定期加强维护保养

压力管道运行期间不停炉进行局部的、预防性的检修，或者有计划地安排停炉，对设备进行全面的、修复性的检修或更换零部件的保养工作。单位应熟悉相关法律法规，熟悉压力管道设备状态及性能参数，制定相应的管理制度，建立健全各项管理记录并认真执行，同时应及时处理检验中提出的问题，做到安全运行管理、经济运行管理、环保运行管理。

结语

虽然压力容器压力管道作为推动我国工业发展的关键组成部分，但是具体运行与发展过程中依旧存在诸多问题，所以要想保证压力管道安全运行，需要对相关问题进行科学预防与妥善处理。因此，工业企业应该对压力容器压力管道检验加以重视，及时解决压力管道中存在的问题，严格按照规定对压力管道定期检查，重点关注压力管道裂纹问题，为压力管道稳定运行提供保障，以此实现工业企业的可持续发展。

参考文献

[1]王守学.压力管道压力容器压力管道检验中裂纹问题及预防措施[J].建材与装饰，2020（17）：203，206.

[2]王晓波.探究压力管道范围内的压力管道检验中的裂纹问题与建议[J].科学技术创新，2020（12）：193-194.