锅炉和压力容器及压力管道检验中裂纹问题探讨

锅炉和压力容器及压力管道检验中裂纹问题探讨

李少波

中国航天空气动力技术研究院   北京市  100074

摘要：在工业生产中，锅炉和压力容器及压力管道是重要的设备，它们的安全性与完整性对于生产过程的稳定性和人员安全至关重要。然而，这些设备在使用过程中经常出现裂纹问题，必须采取相应的处理措施保证设备的安全运行。因此，研究锅炉和压力容器及压力管道检验中裂纹处理措施具有重要的现实意义。基于此，本文将对锅炉和压力容器及压力管道检验中裂纹问题进行简单分析，提出几点行之有效的处理措施，以供参考。

关键词：锅炉；压力容器；压力管道；检验；裂纹处理

1.锅炉压力容器压力管道的常见裂纹问题

1.1焊接裂纹

锅炉是一种比较特殊的安全设备，并不是一种完整的系统，也不是一次成型的，是由各种金属构件经过多次焊接而成。而在锅炉生产过程当中，焊接裂纹又是一个比较普遍的问题。当前常用的锅炉压力容器和管道等大多由特种金属卷绕焊接而成，若在制造工艺中忽略了对这些细部的控制，将会造成局部或大批量产品的焊接裂纹，甚至出现焊接缺陷，最终生产安全性就得不到保障。

在实际生产当中，焊接裂纹问题是不可避免的。造成这一现象的原因，是由于该裂纹的出现，其本身就是因温差的巨大变化而引起的热裂与冷裂。锅炉压力容器管在生产中出现的裂纹，一方面是由于长期的高压和高温的作用而变成了热裂，另一方面就是由于在焊接期中的一个相位间隔的冷却过程而变成了冷裂。在焊接过程中，存在大量的氢化物，这些氢化物与焊接过程中所形成的冷裂纹有很大的联系。

1.2应力腐蚀性裂纹

在长期受力以及腐蚀介质等因素影响的情况下，锅炉、压力容器以及压力管道等都会产生树枝形的裂纹，这类裂纹主要发生在锅炉汽水管道当中。在一定的压力作用下，管道中的热水介质会持续地取向流动，并且在长时间的运行之后，还会对管道的内部产生腐蚀作用，因此，管道的强度就会受到热水的腐蚀和管道内的压力的影响而降低。管道在承受外力作用时，由于其强度降低到一定程度，会产生变形，而当管道外表面受到的压力值大于该区域的受力极限时，就会产生受力腐蚀性裂纹。

1.3疲劳裂纹

在锅炉、压力容器以及压力管道等设备的损伤过程中，疲劳裂纹是最普遍的现象。在开始阶段裂纹会比较小，到了中后期就会越来越大。疲劳裂纹主要分为下列三种：①机械疲劳裂纹，在锅炉辅助系统的传动配件中经常出现；②热疲劳裂纹，其原因是外应力超过了锅炉、压力容器以及压力管道的抗拉强度，并在此位置重复施加应力，造成了裂纹。③腐蚀疲劳裂纹，即发生在锅炉、压力容器和压力管道上的裂纹损伤，这种裂纹会随着时间的流逝受到腐蚀的程度逐渐扩大。

1.4蠕变裂纹

在锅炉、压力容器以及压力管道的使用过程中，会受到温度、压力和应力等因素的影响，在冷热交替的过程中，产生的非弹性应变不可恢复，在降温的过程中，产生的拉应力超过了金属的拉伸强度的极限，通过长时间的反复作用，形成蠕变裂纹。这类裂纹会随服役年限的延长，将出现向外扩展的情况。

2. 锅炉和压力容器及压力管道裂纹的检验内容和方法

2.1检验内容

锅炉和压力容器及压力管道裂纹的检验包括：①时刻关注设备的基本状况和所处的工作环境，并综合评价压力管道的形状、安装和维修信息，正确判断压力管道是否需要更换。②密切注意设备在使用过程中管路中的温压变化，如果发生裂纹，则设备在使用过程中的温压变化将很大，从而影响设备的正常工作，所以，必须要有规律地对设备进行检验工作。在设备处于停运状态时，在重新启动之前，必须有专门的人员对设备进行全面的检查，以免发生安全事故。

2.2检验方法

①外部检验，该方法主要是对设备的外观结构形态进行检查，在这个过程中，相关检验人员可以利用相关的设备来收集数据信息，从而方便后期的数据分析。例如，对设备的安全控制体系是否正常运转和日常维护等方面的数据资料进行收集。

②内部检验，这主要是根据有关部门颁布的工业检测标准，在保证设备正常运转的情况下，根据相关法规和规范来进行操作，对设备的每一个部分展开排查，并且将重点放在之前的检查中发现的问题上，并与设备的日常运行记录相结合，对有可能存在的问题展开检查。在检查之前，检查人员必须针对现场的设备状况，制订一套完整而详尽的检查计划，确保不会出现任何潜在的安全事故。

③水压检测，这种检测方法主要是用水作为介质，在一定的范围内对管道施加一定的压力，这样就可以根据水的性质来判断管道的严密性，并可以判断设备能否承受其理论压力值。

3. 裂纹问题的处理和预防

3.1修复技术和方法

对于容器裂纹的修复，常见的方法主要有焊接、加压、补焊等。具体使用哪种方法，取决于裂纹的位置、大小和其他相关情况。在选择修复方法时应慎重，一定要在充分了解裂纹的情况后，选择合适的修复方法。

在焊接修复时，需要对熔敷金属的选择、焊接参数及焊接技术进行合理掌握。焊接后要对接头完整性进行检测，如通透检测、超声波检测等。

对于加压修复来说，操作和检测方法也要掌握得很好。加压时需按压力容器的设计压力进行，并定期检查是否存在泄漏、内部渗漏、法兰面变形等问题，保证容器的安全运行。

补焊法用于修复小型或不太重要的泄漏或裂纹。补焊时首先要对裂纹用切割机或切削机将其清除，再将补焊材料焊在清洁过后的部位上即可。

3.2预防措施和方法

首先，材料的选择十分重要。应该选择质量好、强度高且不易产生裂纹的材料作为锅炉、压力容器及压力管道的材料。同时，还应注意材料的焊接性能和耐腐蚀性能，在生产制造过程中应该避免使用有裂纹倾向的材料。

其次，相关人员应该严格遵守相关规范与标准，确保每个工序都符合要求。在焊接过程中，必须采取充分的保护措施，避免在焊接过程中发生过热、过冷、温差过大和应力过大等问题导致裂纹的产生。

此外，定期的检查和维护也是预防裂纹产生的重要手段。在使用锅炉、压力容器及压力管道的过程中，应该定期进行检查，及时发现有隐患的部位进行维修处理，以避免裂纹的进一步扩大。

最后，培养相关人员的安全意识也是预防裂纹产生的关键。应该加强员工安全意识教育，提高其对裂纹产生的认识，强化安全操作意识，确保在工作中严格遵守安全操作规范，减少意外事故的发生。

3.3安全措施和应急处理

首先，应该建立科学的检验标准，进行全面、系统的检验，及时发现问题并采取相应的措施，避免可能的事故发生。在检验过程中，必须严格按照规定操作规程执行，遵循操作原则，确保操作过程的安全。

其次，需要对工作人员进行专业知识的培训，提高人员技能，增强其对安全工作的责任意识和安全意识，确保工作流程的安全性。此外，需要定期进行安全演练，提高响应能力和处理突发事件的能力，确保能够在第一时间采取有效措施，避免事故发生或扩大。

为了防止事故的扩大，还需要在实际工作中切实落实应急预案，制定并严格执行相关的标准和规定。在应急处置过程中，需要根据不同情况采取不同的措施，包括紧急修复、应急隔离、事故调查及研判、排除事故隐患等，保障人员的生命安全和设备的正常使用。

结 语：

在锅炉和压力容器及压力管道检验中，裂纹问题是一个极为严重的隐患。我们需要进一步深入地研究其形成机理和蔓延规律。只有深刻地认识了裂纹的本质，才能够制定出更为有效的预防和修复措施。同时，需要不断的完善检验技术和方法，以提高检验的准确性和可靠性。

参考文献：

[1]李波.锅炉、压力容器、压力管道检验中的裂纹问题及预防[J].新型工业化,2022:4.

[2]阳佳莉.锅炉压力容器压力管道检验中的裂纹问题探讨[J].科技创新与应用,2021:3(112-114).

[3]潘绍祥.漫谈锅炉压力容器压力管道检验中裂纹问题及对策[J].中国设备工程,2020:2.