压力容器管道裂纹检验中无损检测技术应用分析

压力容器管道裂纹检验中无损检测技术应用分析

张存堂

鄂尔多斯市特种设备安全技术服务中心内蒙古鄂尔多斯市 017000

摘要：近年来压力容器和压力管道被广泛应用到化工生产和气体储运中，因此一定要重视压力管道和压力容器的裂纹检测，确保它们的质量满足要求。当前常用于压力容器和压力管道裂纹检测的方法有超声波检测、磁粉检测和渗透检测等技术，能及时发现压力容器和压力管道存在的问题且不会对设备造成损害。对于压力容器和压力管道而言，材料出现裂纹是致命的质量隐患和安全隐患，可能会导致设备爆炸等安全事故，所以一定要重视裂纹的检测工作，合理选择应用无损检测技术，及时发现压力容器和管道的安全隐患，并结合其裂纹类型深入分析压力容器和压力管道出现裂纹的原因，并采取有效的措施进行预防，提升压力容器和压力管道的质量，进一步促进我国石化工业安全健康发展。

关键词：压力容器管道；裂纹检验；无损检测技术；应用

在成套化工设备压力容器和压力管道检验中，裂纹问题以及预防处理方法的重要性是根据客观实际条件而来的。压力容器和压力管道经常处于高温高压的环境中，如果出现裂纹问题，在这种客观环境的温度、压力条件下，一定会造成破裂甚至爆炸的后果。为了避免以上问题的出现，相关检验人员和使用者对压力容器和压力管道进行检验检测和预防处理是日常运行的重要手段，目的是为了保证压力容器和压力管道能够适应高温高压的环境。不仅是为了保证整个生产流程能够正常顺利地进行下去，同时也保护了相关操一线操作人员的人身财产安全，更是确保社会安全稳定。由此可见，压力容器和压力管道检验中裂纹问题及预防处理措施必须严肃重视，居安思危，确保安全运行。

一、压力容器压力管道检测中常见的裂纹问题

1、温度导致的裂纹。温度过高或者过低都会对压力容器压力管道造成裂纹，由于客观条件温度造成的裂纹现象是比较常见的一种，这是在制造过程中产生的缺陷问题。压力容器，压力管道的制造，原材料是金属材料，通过焊接、挤压等工艺对金属进行进一步的合成，使其初具压力容器、压力管道的形态，再经后期组对安装、焊接连接等方式，形成成套工艺设备。由于焊接的温度较高，所以在焊接过程中温度冷热不当，工艺参数不匹配，压力容器压力管道就会产生裂纹。而这种在高温下产生的裂纹学术名称叫作焊接热裂纹。利用焊接工艺加工后，要对被加工的金属材料进行冷却，如果冷却时间过长，就会造成温度过低的现象，金属材料就会出现冷裂纹。这就是由于客观温度造成的冷热裂纹的形成过程。所以就要求制造人员在操作过程中严格按照规范温度进行操作，才能有效减弱客观温度过高、过低对压力容器压力管道的危害。热裂纹和冷裂纹这两种裂纹类型都不太容易被发现，因为一般情况下，冷裂纹和热裂纹的外部形态较小，而且所在区域较隐蔽，冷热裂纹也不是在一瞬间产生的裂纹，它是经过长时间的高温或冷却环境下慢慢裂开的一种现象，特别在长期高温高压使用环境下也容易产生裂纹。相关生产人员不易发现，相关人员能做的就是严格控制制造的时间和温度，这样能够给后期的检测工作降低难度。虽然冷裂纹和热裂纹不易被发现，但是，它造成的后果同样严重，当冷裂纹和热裂纹形成的时间过长时，就会对压力容器压力管道整体结构产生影响，而裂纹长期处于空气中，它的周边会形成黑蓝色的物质。这也可以算作检测的依据，但如果等到裂纹呈现黑蓝色操作人员才发现裂纹所处的位置，就代表锅炉压力容器、压力管道已经无法正常使用了。

2、由于腐蚀导致的裂纹。由于腐蚀导致的裂纹的影响因素一般是压力容器压力管道所处区域内的含水量。腐蚀裂纹一般会发生于压力容器压力管道的底部位置。如果压力容器压力管道所处位置是类似于汽水管道等空气内含水量较高的区域，即产生腐蚀裂纹的概率要远远高于其他环境。实际上，腐蚀裂纹不仅仅是水汽的作用，还要加上一些能够对金属材料进行腐蚀的介质，才能最终导致产生腐蚀裂纹。当金属材料接触到浓度较大的腐蚀介质时，材料表面金属晶体和腐蚀介质中的晶界面产生了电位差，通过晶体和晶前面阴阳极之间的化学反应，最终会作用于金属材料上对其进行腐蚀。这种腐蚀并不是发生在金属材料表面的，而是发生在金属内部的一种腐蚀。所以，腐蚀裂纹也是一种难以被发现的裂纹类型。裂纹一般会集中出现在压力容器和压力管道的受力位置、液体沉积区，所以一旦产生腐蚀裂纹，容器、管道的受力结构就会被改变。当裂纹达到一定数量后，容器、管道就已经无法承重了。腐蚀裂纹分为主裂纹和次裂纹两种，主裂纹是指经过上述化学反应过程产生的裂纹。而次裂纹是指随着容器、管道逐渐受力和时间的发展，经由主裂纹逐渐蔓延出去的裂纹分支。由于整个过程都是在金属内部发生的过程，所以日常操作人员如果用肉眼检测看到裂纹，看到的一定是通过主裂纹蔓延出去的次裂纹。这种次裂纹没有办法做到穿越晶体，只能够围着晶体表面进行蔓延和破裂。所以当肉眼都能够看到次裂纹时，这就说明金属板材内部的裂纹现象已经很严重了。这时，金属板材内部的主裂纹会呈现黑色。

二、压力容器管道裂纹检验常用的无损检测技术

在日常的工业生产中，提升承压设备质量，加强设备运行管理，提高工作人员的专业素养，健全容器和管道裂纹的检验制度，利用当前先进的无损检测技术来及时发现容器裂纹和管道裂纹隐患。为提升工业生产的安全，需要做好压力容器和管道的检测工作，但是检测方法又不能损害设备，所以对于检测方法的选择就比较考究。随着我国科学技术的不断发展，当前有多种无损检测技术被广泛应用到压力容器和压力管道裂纹检测中，按照检测技术原理的不同，可以分为超声检测技术、磁粉检测技术、渗透检测技术和新型无损检测技术，它们各有特点。

1、超声波检测技术。超声波检测技术可以对容器和管道的各个角落进行检测，无论设备形状和内部构造多么复杂，它都可以准确地对裂纹进行检测。超声波检测技术的准确度比较高，如果压力容器和管道中有细小的裂纹，相应地超声成像的地方就会出现异常波动，这就表明检测位置有异常。这种检测技术被广泛应用到压力容器和压力管道的裂纹检测。为提升其检测效果，在应用该技术时要掌握以下要点：检测一个设备之后要及时清理探头，再进行下一步的操作；条件允许时可以使用不同的检测仪器对多个设备进行检测。

2、磁粉检测技术。磁粉检测是以磁粉做显示介质对缺陷进行观察的方法，操作简单方便，检测成本低，对铁磁性材料表面及近表面缺陷检测灵敏度高，是缺陷检测压力容器和管道的首选方法。不过它对被检测件的表面光滑度和检测人员的技术、经验要求较高，检测范围小、检测速度慢。

3、渗透检测技术。渗透检测技术是利用一些特殊的化学物质对压力容器和管道的裂纹进行检测，一般适用于化工厂的管道设备检测。渗透检测只能检出裂纹的表面分布，难以确定裂纹的实际深度，也不能发现一些极其微小的裂纹，因而很难对压力容器管道缺陷做出定量评价。另外，在检测过程中这些化学物质可能具有一定的危害性，检测人员和工作人员一定要做好防护。

4、新型无损检测技术。除传统无损检测外，近年来新型无损检测技术也趋于成熟，如电磁超声、TOFD和相控阵技术，随着技术的进步，相关检测标准也逐步建立和发布，现场实际应用逐渐普及，配合智能软件，检测更加直观准确，已经实现多维空间定位缺陷，检测深度更深，甚至不畏惧包覆层，可以在役不停机状态下就能检测，大大提高了发现裂纹等缺陷的能力。

参考文献：

[1] 陈立晖. 锅炉压力容器压力管道检验中的裂纹问题分析[J]. 绿色环保建材,2019(11):182+184.

[2] 王志美.浅谈锅炉压力容器压力管道检验的裂纹问题[J]. 科技风,2019(26):114.