漫談鍋爐壓力容器壓力管道檢驗中裂紋問題及對策

潘紹祥

（廣西特檢院欽州分院，廣西 欽州 535000）

鍋爐壓力容器壓力管道在運行中會受到多種因素的影響，包括介質(zhì)屬性、外界環(huán)境和操作方法等，因此，應(yīng)該重視其運行安全性與穩(wěn)定性，防止重大安全事故的發(fā)生。在對鍋爐壓力容器壓力管道進(jìn)行檢測時，如果采用的方式不正確，將會導(dǎo)致其內(nèi)部缺陷無法被及時發(fā)現(xiàn)，給人們的生產(chǎn)生活帶來威脅。尤其是壓力管道中裂紋問題的存在，是威脅生產(chǎn)安全的主要因素，因此，應(yīng)該采取有效的檢查與防治措施，提升鍋爐壓力容器壓力管道的運行可靠性。在檢查工作實施的過程中，除了應(yīng)該明確鍋爐壓力容器壓力管道的運行特點外，還應(yīng)該掌握檢查手段的應(yīng)用技巧，增強工作規(guī)范性與專業(yè)性。因此，應(yīng)該從鍋爐壓力容器壓力管道的運行情況出發(fā)，制定針對性檢查與防治工作方案，將運行風(fēng)險控制在合理范圍內(nèi)。

1 鍋爐壓力容器壓力管道檢驗中裂紋問題的原因

1.1 疲勞裂紋

鍋爐壓力容器壓力管道中，最常見的一種裂紋就是疲勞裂紋，分為機(jī)械疲勞裂紋和熱疲勞裂紋兩種主要形式。尤其是在汽輪機(jī)葉輪、大軸和輔助轉(zhuǎn)動機(jī)械設(shè)備中，機(jī)械疲勞裂紋相對較多，隨著交變應(yīng)力的增大以及腐蝕介質(zhì)的增多，會導(dǎo)致機(jī)械疲勞裂紋的不斷擴(kuò)展，進(jìn)而對設(shè)備運行造成影響。機(jī)械疲勞裂紋會受到多種外界因素的影響，包括了環(huán)境介質(zhì)、結(jié)構(gòu)形式和組織狀態(tài)等，因此，在對其進(jìn)行檢測時，往往難度較大，需要考量的內(nèi)容較為繁雜。拉伸應(yīng)力軸與機(jī)械疲勞裂紋的角度在45°左右，呈現(xiàn)出穩(wěn)定擴(kuò)展的特點。在輸水管座、壓力表管座和排汽管管座中，熱疲勞裂紋相對較多，只要是受到溫度變化而產(chǎn)生。

1.2 腐蝕裂紋

在工業(yè)生產(chǎn)中，應(yīng)用鍋爐壓力容器壓力管道時，往往在壓力管道中發(fā)生較多的化學(xué)反應(yīng)，因此，會對其造成一定程度的腐蝕，導(dǎo)致裂紋的出現(xiàn)，這是腐蝕裂紋產(chǎn)生的主要原因。在壓力管道壁當(dāng)中會有反應(yīng)殘余物的存在，如果未能夠?qū)ζ溥M(jìn)行及時清理，將會對壓力管道造成腐蝕。在壓力管道的轉(zhuǎn)接位置和閥門位置等，是腐蝕裂紋出現(xiàn)的主要區(qū)域。在對腐蝕裂紋進(jìn)行預(yù)防時，應(yīng)該盡可能選擇防腐蝕材料，同時，加強對壓力管道的有效養(yǎng)護(hù)，保障其良好運行狀態(tài)，避免對生產(chǎn)安全造成威脅。

1.3 焊接裂紋

焊接工序在鍋爐壓力容器壓力管道架構(gòu)中較多，因此，由于焊接工藝因素而引起了較多的焊接裂紋，這也是影響鍋爐正常運行的關(guān)鍵。在焊接工作中，未能嚴(yán)格遵循相關(guān)施工規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)，在驗收時存在形式化問題，未能針對裂紋進(jìn)行及時檢測，同時，如果焊條的質(zhì)量不合格也會引起壓力管道的裂紋。壓力管道中的傳輸介質(zhì)會由于焊接裂紋的存在而發(fā)生泄漏，進(jìn)而發(fā)生安全事故。

1.4 蠕變裂紋

在角焊縫、集箱孔橋區(qū)、熱影響區(qū)、蒸汽管外弧位置等，通常會出現(xiàn)較多的蠕變裂紋，主要是由于上述區(qū)域容易受到溫度和多種應(yīng)力的作用，變形和損傷問題出現(xiàn)在金屬組織中，進(jìn)而引發(fā)裂紋。主應(yīng)力方向通常與蠕變裂紋的發(fā)展方向呈垂直狀態(tài)，同時，也會引起蠕變孔洞問題。蠕變裂縫也會存在于焊縫損傷位置，多沿晶擴(kuò)展，加強對蠕變裂紋的檢驗與處理，也是增強鍋爐運行可靠性的關(guān)鍵。

2 鍋爐壓力容器壓力管道檢驗中裂紋問題的處理對策

2.1 超聲波檢測技術(shù)

超聲導(dǎo)波檢驗技術(shù)在大型鍋爐設(shè)備的檢測中較為常用，最早用于檢驗油氣管道和石化裝置管道裂紋。在實踐工作中，應(yīng)該將探頭模塊設(shè)置于壓力管道附近，并保持環(huán)向布置的形態(tài)，嚴(yán)格控制探頭的間距。當(dāng)管道的厚度發(fā)生變化時，則會對低頻超聲波的傳導(dǎo)造成干擾，探頭可以接收相應(yīng)的反射能量，從而對鍋爐壓力容器壓力管道的連續(xù)性進(jìn)行評估，實現(xiàn)對裂紋的有效定位。與傳統(tǒng)檢驗技術(shù)相比較而言，能夠有效保障裂紋檢驗的全面性，同時，提升工作效率。聲發(fā)射檢驗技術(shù)也是超聲波檢驗技術(shù)的常見類型，應(yīng)力波會由于壓力管道裂紋的存在而被激發(fā)出來，在對其進(jìn)行接收時則主要借助于聲傳感器，實現(xiàn)對裂紋聲信號的獲取與分析。應(yīng)用聲發(fā)射檢驗技術(shù)時，能夠滿足實時監(jiān)測和遠(yuǎn)距離監(jiān)測的要求，增強裂紋檢驗的敏感性。尤其是當(dāng)壓力管道具有較小的空間時，該檢驗方式的應(yīng)用效果較好，在大型電站鍋爐管道中的應(yīng)用較多。對于應(yīng)力波聲信號的提取，是該檢驗技術(shù)的關(guān)鍵點，經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解聯(lián)合自相關(guān)差分Duffing振子法的應(yīng)用，能夠增強其識別能力，但是，也存在閾值選擇的限制。

2.2 滲透檢測技術(shù)

利用固體染料的發(fā)光現(xiàn)象和液體的毛細(xì)現(xiàn)象，能夠?qū)崿F(xiàn)對鍋爐壓力容器壓力管道裂紋的有效檢測，這就是滲透檢測技術(shù)的基本特點，在實踐應(yīng)用中的操作較為便捷，尤其是在表面開口檢測中的效果較好。但是，在應(yīng)用該技術(shù)時，也存在一定的局限性，往往會污染壓力管道。顯像劑是滲透技術(shù)應(yīng)用中的重要試劑，顯現(xiàn)裂紋位置的滲透劑痕跡，從而幫助檢測人員對缺陷分布特點和形狀特點進(jìn)行分析。當(dāng)材料表面具有較強的吸收性時，則不適合應(yīng)用滲透檢測技術(shù)，應(yīng)該對壓力管道的運行環(huán)境進(jìn)行綜合分析，通過表面質(zhì)量檢測分析其裂紋的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢。滲透檢測具有無損性特點，不會對壓力管道造成破壞，能夠保障較高的檢出率。后乳化型著色滲透檢測、水洗型熒光滲透檢測和溶劑去除型熒光滲透檢測等，是當(dāng)前幾種常用的壓力管道裂紋滲透檢測技術(shù)。

2.3 紅外成像檢測技術(shù)

紅外熱成像儀是該技術(shù)應(yīng)用時的主要設(shè)備，能夠?qū)﹀仩t壓力容器壓力管道的紅外輻射能量進(jìn)行全面獲取與分析，通過電信號的形式得到壓力管道溫度，紅外輻射的能量分布會由于溫度的不同而出現(xiàn)差異，因此，能夠?qū)艿乐械牧鸭y進(jìn)行判斷，同時，明確其未來發(fā)展趨勢。紅外成像檢測技術(shù)具有較高的靈敏度和精確性，大大提升了壓力管道裂紋檢測的效率，幫助工作人員對結(jié)構(gòu)與材料完整性、不連續(xù)缺陷狀況等進(jìn)行全面分析。同時，溫度條件和時間等因素不會對該技術(shù)的應(yīng)用效果產(chǎn)生影響，因此，具有較強的適用性。應(yīng)用紅外成像檢測技術(shù)時，需要保障壓力管道良好的幾何形態(tài)和導(dǎo)熱率，其靈敏度也受到缺陷面積的影響。在熱疲勞裂紋、機(jī)械疲勞裂紋、蠕變破壞裂紋和應(yīng)力腐蝕裂紋的檢測中，通常采用紅外成像檢測技術(shù)。

2.4 磁粉檢測技術(shù)

磁粉檢測技術(shù)的應(yīng)用范圍較廣，而且具有簡單易操作的特點，同時，能夠增強缺陷檢測的靈敏度。磁性材料的磁化性能，是決定檢測工作效果的主要因素。在鍋爐壓力容器壓力管道表面缺陷的影響下，磁力線會產(chǎn)生一定的變化，這是導(dǎo)致漏磁場形成的主要原因，通過分析磁粉的分布情況，能快速找到工件的缺陷問題。該技術(shù)的應(yīng)用，能夠消除工件尺寸和形狀對檢測結(jié)果造成的影響，其長度精度可以達(dá)到0.1mm，幫助檢測人員對壓力管道表面的缺陷大小、位置等進(jìn)行全面分析。同時，由于其應(yīng)用方式較為簡便，因此，不需要較高的成本投入。在應(yīng)用磁粉無損檢測技術(shù)時，針對深度小于1mm的缺陷往往存在一定的局限性，而且需要確保壓力管道表面狀況良好，防止對磁粉的吸附產(chǎn)生影響。

2.5 射線檢測技術(shù)

在介質(zhì)中有射線穿過時，會對射線起到一定的減弱作用，其阻力系數(shù)和介質(zhì)厚度等因素，會對減弱實際效果產(chǎn)生影響。尤其是當(dāng)鍋爐壓力容器壓力管道中存在裂紋缺陷問題時，該位置的阻力系數(shù)與正常情況下的阻力系數(shù)不同，對于該位置的射線強度進(jìn)行檢測與分析，能夠明確裂紋的位置與實際情況。在應(yīng)用射線無損檢測技術(shù)時，為了能夠快速獲取射線穿過介質(zhì)后的強度值，還應(yīng)該借助于X光感光膠片，通過分析感光程度分析裂紋缺陷的差異性。檢測人員只需要對膠片當(dāng)中的黑度情況進(jìn)行分析，就能夠快速獲取壓力管道中的裂紋缺陷范圍與大小。尤其是X光感光膠片的應(yīng)用，大大提升了無損檢測的直觀性，快速分析裂紋構(gòu)造情況。

2.6 光纖傳感檢測技術(shù)

作為一種新型的檢測技術(shù)，在鍋爐壓力容器壓力管道裂紋檢測中，光纖傳感檢測技術(shù)的應(yīng)用正在逐漸增多，具有較強的實時性和靈敏性，同時，能夠防止電磁干擾對檢測結(jié)果造成的影響。分布式與準(zhǔn)分布式光纖檢測的應(yīng)用效果較好，能夠降低損耗的同時，擴(kuò)大裂紋檢測的范圍，尤其是當(dāng)壓力管道的距離較長時，可以采用該檢測方法。分布式光纖檢測技術(shù)又可以分為光干涉技術(shù)、光反射技術(shù)和光散射技術(shù)等。當(dāng)對于裂紋檢測的精度要求較高時，可以采用準(zhǔn)分布式光纖傳感檢測技術(shù)，能夠獲得裂紋的準(zhǔn)確位置，但是，在實際應(yīng)用中會產(chǎn)生較大的損耗。

3 結(jié)語

疲勞裂紋、腐蝕裂紋、焊接裂紋、蠕變裂紋等，是當(dāng)前鍋爐壓力容器壓力管道的主要裂紋類型，導(dǎo)致裂紋產(chǎn)生的原因不盡相同，因此，檢測技術(shù)的使用方法也有所差異。超聲波檢測技術(shù)、滲透檢測技術(shù)、紅外成像檢測技術(shù)、磁粉檢測技術(shù)、射線檢測技術(shù)和光纖傳感檢測技術(shù)等，是實踐工作中幾種常用的裂紋檢測技術(shù)，應(yīng)該掌握每項檢測技術(shù)的要點，同時了解其適用條件，確保裂紋問題能夠得到及時檢測并處理。