鍋爐壓力容器壓力管道檢驗中裂紋問題及預(yù)防處理方法

韓忠美

（濟南市特種設(shè)備檢驗研究院，山東 濟南 250002）

鍋爐壓力容器壓力管道檢驗中，裂紋問題以及預(yù)防處理方法的重要性是根據(jù)客觀條件而來的。鍋爐壓力容器和壓力管道經(jīng)常處于高溫高壓的環(huán)境中，所以如果出現(xiàn)裂紋問題，在這種客觀環(huán)境的壓力下，一定會造成破裂甚至爆炸的后果。一旦形成爆炸這種無法挽回的后果，那么，帶給生產(chǎn)企業(yè)的不僅僅是經(jīng)濟效益的損失，同時，也給操作人員增加了工作危險。所以，在前期準備和檢驗工作中，一定要對鍋爐壓力容器壓力管道裂紋問題進行檢驗。相關(guān)檢驗人員和操作人員一定要意識到鍋爐壓力容器壓力管道裂紋問題檢驗的重要性。同時，要對相應(yīng)的預(yù)防處理措施進行學(xué)習(xí)，做到心中有數(shù)。一旦有意外狀況發(fā)生，無論是檢測人員還是操作人員，都要冷靜面對，并拿出正確的解決辦法。

1 鍋爐壓力容器壓力管道檢測中常見的裂紋問題

1．1 由于客觀溫度導(dǎo)致的裂紋

溫度過高或者過低都會對鍋爐壓力容器壓力管道造成裂紋，由于客觀條件溫度造成的裂紋現(xiàn)象是比較常見的一種，這是在制作過程中產(chǎn)生的問題。鍋爐壓力容器，壓力管道的制作，原材料是金屬板材，通過焊接工藝對金屬板材進行進一步的合成，使其初具鍋爐壓力容器、壓力管道的形態(tài)。由于焊接的溫度較高，所以在焊接過程中，鍋爐壓力容器壓力管道也會產(chǎn)生裂紋。而這種在高溫下產(chǎn)生的裂紋學(xué)術(shù)名稱叫作焊接熱裂紋。利用焊接工藝加工后，要對被加工的金屬板材進行冷卻，如果冷卻時間過長，就會造成溫度過低的現(xiàn)象，金屬板材就會出現(xiàn)冷裂紋。這就是由于客觀溫度造成的冷熱裂紋的形成過程。所以就要求制作人員在操作過程中嚴格按照規(guī)范溫度進行操作，才能有效減弱客觀溫度過高、過低對鍋爐壓力容器壓力管道的危害。熱裂紋和冷裂紋這兩種裂紋類型不太容易被發(fā)現(xiàn)，因為一般情況下，冷裂紋和熱裂紋的外部形態(tài)較小，而且所在區(qū)域較隱蔽。而且冷熱裂紋不是在一瞬間產(chǎn)生的裂紋，它是經(jīng)過長時間的高溫或冷卻慢慢裂開的一種現(xiàn)象。所以相關(guān)操作人員不易發(fā)掘，操作人員能做的就是嚴格控制制作的時間和溫度，這樣能夠給后期的檢測工作降低難度。雖然冷裂紋和熱裂紋不易被發(fā)現(xiàn)，但是，它造成的后果同樣嚴重，當冷裂紋和熱裂紋形成的時間過長時，就會對鍋爐壓力容器壓力管道整體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，而裂紋長期處于空氣中，它的周邊會形成黑藍色的物質(zhì)。這也可以算作檢測的依據(jù)，但如果等到裂紋呈現(xiàn)黑藍色操作人員才發(fā)現(xiàn)裂紋所處的位置，就代表鍋爐壓力容器、壓力管道已經(jīng)無法正常使用了。

1．2 由于腐蝕導(dǎo)致的裂紋

由于腐蝕導(dǎo)致的裂紋的影響因素一般是鍋爐壓力容器壓力管道所處區(qū)域內(nèi)的含水量。腐蝕裂紋一般會發(fā)生于鍋爐壓力容器壓力管道的底部位置。如果鍋爐壓力容器壓力管道所處位置是類似于汽水管道等空氣內(nèi)含水量較高的區(qū)域，即產(chǎn)生腐蝕裂紋的概率要遠遠高于其他環(huán)境。實際上，腐蝕裂紋不僅僅是水汽的作用，還要加上一些能夠?qū)饘侔宀倪M行腐蝕的介質(zhì)，才能最終導(dǎo)致產(chǎn)生腐蝕裂紋。當金屬板材接觸到濃度較大的腐蝕介質(zhì)時，金屬板材表面金屬晶體和腐蝕介質(zhì)中的晶界面產(chǎn)生了電位差，通過晶體和晶前面陰陽極之間的化學(xué)反應(yīng)，最終會作用于金屬板材上對其進行腐蝕。這種腐蝕并不是發(fā)生在金屬板材表面的，而是發(fā)生在金屬內(nèi)部的一種腐蝕。所以，腐蝕裂紋也是一種難以被發(fā)現(xiàn)的裂紋類型。裂紋一般會集中出現(xiàn)在管道的受力位置，所以一旦產(chǎn)生腐蝕裂紋，管道的受力結(jié)構(gòu)就會被改變。當裂紋達到一定數(shù)量后，管道就已經(jīng)無法承重了。腐蝕裂紋分為主裂紋和刺激裂紋兩種，主裂紋是指經(jīng)過上述化學(xué)反應(yīng)過程產(chǎn)生的裂紋。而次裂紋是指隨著管道逐漸受力和時間的發(fā)展，經(jīng)由主裂紋逐漸蔓延出去的裂紋分支。由于整個過程都是在金屬內(nèi)部發(fā)生的過程，所以操作人員如果用肉眼檢測看到裂紋，看到的一定是通過主裂紋蔓延出去的次裂紋。這種次裂紋沒有辦法做到穿越晶體，只能夠圍著晶體表面進行蔓延和破裂。所以當肉眼都能夠看到次裂紋時，這就說明金屬板材內(nèi)部的裂紋現(xiàn)象已經(jīng)很嚴重了。這時，金屬板材內(nèi)部的主裂紋會呈現(xiàn)黑色。

1．3 由于機械疲勞造成的裂紋

由于機械疲勞造成的裂紋被稱為疲勞裂紋。在鍋爐壓力容器壓力管道中，最容易出現(xiàn)的裂紋類型就是疲勞裂紋。因為這種裂紋主要發(fā)生在鍋爐壓力容器壓力管道的焊接區(qū)域和管道缺陷區(qū)域內(nèi)。通俗地說，就是在鍋爐壓力容器壓力管道的制作過程中，一定會出現(xiàn)與完美標準有誤差的區(qū)域。一般來說，這種誤差是在工程允許范圍內(nèi)的誤差，它不會影響鍋爐壓力容器壓力管道的工作質(zhì)量。但也是這個區(qū)域給予了疲勞裂紋生存的機會。疲勞裂紋與上述兩種裂紋不同的是，它是從外部逐漸向內(nèi)部呈直線延伸狀態(tài)的裂紋形態(tài)。在疲勞裂紋形成的初期，它的形態(tài)是較為短小的，但是，它會隨著鍋爐壓力容器壓力管道的使用過程逐漸擴大裂紋面積。到了后期，它的擴大速度和增長速度會有明顯的提升。所以，操作人員如果沒有在前期對疲勞裂紋發(fā)現(xiàn)和防治，那么，在后期疲勞裂紋就會有快速生長的階段，如果想在后期對疲勞裂紋進行防治，就已經(jīng)不是很有用了。但好在疲勞裂紋的生長位置和生長速度是有規(guī)律的。尤其是生長位置疲勞裂紋很容易在同一區(qū)域內(nèi)進行生長。只要是有經(jīng)驗的檢測人員或操作人員，都能夠掌握疲勞裂紋容易生長的區(qū)域位置，然后，對所屬位置進行反復(fù)檢測和排查。

2 鍋爐壓力容器壓力管道裂紋問題的預(yù)防處理方法

2．1 制定科學(xué)的質(zhì)量檢驗程序

針對鍋爐壓力容器壓力管道裂紋問題的防治方法，首先要做到制定科學(xué)的質(zhì)量檢驗程序。因為裂紋能夠產(chǎn)生的客觀條件太多了?？陀^條件中的溫度、含水量都會成為裂紋的溫床。所以，僅僅依靠防御是沒有辦法完全將裂紋扼殺在搖籃里的。那么，只有通過制定科學(xué)的質(zhì)量檢驗程序，對每個鍋爐壓力容器壓力管道進行科學(xué)規(guī)范的檢驗，這樣才能夠有效地排查裂紋問題。

2．2 對相關(guān)的原材料、設(shè)備和零件進行檢測

除了要用科學(xué)的質(zhì)量檢驗程序，對鍋爐壓力容器壓力管道進行檢測外，生產(chǎn)環(huán)節(jié)中所涉及的各種設(shè)備零件和原材料，都要經(jīng)過嚴格科學(xué)的檢驗。原材料是直接影響鍋爐壓力容器壓力管道質(zhì)量的因素，而其他的設(shè)備零件是間接影響鍋爐壓力容器壓力管道質(zhì)量的因素。如果原材料設(shè)備和零件某一方面出現(xiàn)了任何問題，都會提高產(chǎn)生裂紋的概率。所以，對相關(guān)的設(shè)備、零件和原材料進行排查是十分有必要的。

2．3 提高操作人員和檢測人員的技術(shù)水平

在正規(guī)的生產(chǎn)流程中，操作人員和檢查人員通常不是同一批人。而鍋爐壓力容器，壓力管道裂紋問題可能會產(chǎn)生于任何一個環(huán)節(jié)，所以，對裂紋問題的防治并不是檢測人員自己的事情。適當?shù)靥岣卟僮魅藛T和技術(shù)人員的理論水平技能水平是有利于防治裂紋問題。從源頭對裂紋問題進行堵截才是處理裂紋問題最好的方式，保證制作環(huán)節(jié)不出現(xiàn)任何問題就能夠排查大部分的裂紋現(xiàn)象。

3 結(jié)語

總的來說，鍋爐壓力容器壓力管道裂紋問題是經(jīng)常會出現(xiàn)的一種問題。裂紋問題可能會出現(xiàn)在任何一個環(huán)節(jié)中，而客觀條件的任何一種變量都可能會成為滋生裂紋問題的溫床。筆者在上文中簡單敘述了冷熱裂紋、腐蝕裂紋和疲勞裂紋這四種裂紋類型。并且針對裂紋出現(xiàn)的區(qū)域、時間等客觀條件提出了三種相應(yīng)的防治措施。生產(chǎn)單位一定要對操作人員和檢測人員進行科學(xué)系統(tǒng)的培養(yǎng)訓(xùn)練，讓所有參與制作工程的工作人員都能夠意識到防治裂紋問題的重要性。