在鍋爐壓力容器壓力管道檢驗中關(guān)于裂紋問題的探討

張海楠

（河南省鍋爐壓力容器安全檢測研究院，河南 鄭州 450000）

為了確保鍋爐壓力容器正常運轉(zhuǎn)，理應(yīng)做好壓力管道檢驗工作，務(wù)必將其作為一項重要內(nèi)容加以對待。鍋爐壓力容器在運轉(zhuǎn)過程中，受內(nèi)外環(huán)境和壓力的作用下，很容易出現(xiàn)裂紋問題。裂紋問題比較容易被忽視，但此問題嚴重影響著鍋爐壓力容器的正常運轉(zhuǎn)，使其存在很大的運行隱患。只有科學(xué)、規(guī)范處理管道裂紋問題，才能確保鍋爐壓力容器的質(zhì)量和使用年限。本文將嘗試針對壓力管道存在的裂紋問題展開探討，以期為壓力管道檢驗工作提供些許可借鑒的經(jīng)驗。

1 鍋爐壓力容器壓力管道出現(xiàn)的基本裂紋

1.1 冷熱過度出現(xiàn)的裂紋

受壓力管道制作材料限制，金屬在過冷或者過熱的環(huán)境中很容易出現(xiàn)裂紋。在制作壓力管道時，金屬板需要經(jīng)過很多道工藝的處理，而且不同的工藝處理環(huán)節(jié)都會涉及溫度的改變。例如，在加熱過程中當溫度過高時，晶體在發(fā)生變化的過程中會出現(xiàn)燒裂紋，當溫度高于金屬臨界溫度值時會出現(xiàn)熱裂紋，而在冷卻環(huán)節(jié)會因為溫度降低而出現(xiàn)冷裂紋。相比熱裂紋，冷裂紋具有一定的隱藏性，不易被發(fā)覺。可見，溫度過高或過低都容易導(dǎo)致壓力管道出現(xiàn)裂紋。

1.2 應(yīng)力腐蝕裂紋

應(yīng)力腐蝕裂紋是壓力管道在受力作用下和腐蝕介質(zhì)的影響下出現(xiàn)的一種裂紋，該裂紋比較常見于汽水管道以及管座上。圖1 將裂紋的結(jié)構(gòu)加以剖析，選擇了裂紋存在的固定位置，分別展示了彎管裂紋受內(nèi)壓之前和之后在形態(tài)上發(fā)生的變化。除了應(yīng)力作用影響外，壓力管道還容易因腐蝕介質(zhì)的存在而出現(xiàn)裂紋。腐蝕介質(zhì)具有很強的堿性，當腐蝕介質(zhì)和金屬發(fā)生化學(xué)變化時，壓力管道在電流作用下會產(chǎn)生不同程度的裂紋。

圖1 固定裂紋位置在內(nèi)壓作用下的裂紋形態(tài)變化

1.3 疲勞裂紋

除了上述兩種比較常見的裂紋之外，還存在一種疲勞裂紋。此裂紋出現(xiàn)主要是因為在長期使用過程中，壓力管道各組件的性能都會出現(xiàn)衰退現(xiàn)象，壓力管道的不同表層會出現(xiàn)不同程度的裂紋，具體情況如圖2 所示。相比其他裂紋，疲勞裂紋在修復(fù)方面需要更高的成本，而其存在的隱患更嚴重，隨時都有爆管的可能性。

表2 壓力管道不同表層裂紋的受力情況

2 預(yù)防鍋爐壓力容器壓力管道裂紋出現(xiàn)的有效策略

2.1 提高操作者的技能水平，嚴格規(guī)范操作要求

總體來講，在運轉(zhuǎn)過程中壓力管道的裂紋不僅僅是內(nèi)外壓力所導(dǎo)致，還有很大一部分原因是有些員工的操作水平有限，而且操作技巧不夠嫻熟。為了減少裂紋的產(chǎn)生，操作者應(yīng)提高操作水平，確保鍋爐在從啟動到停爐的全過程中實現(xiàn)平穩(wěn)過渡，有效控制爐內(nèi)溫度，避免出現(xiàn)過熱和過冷的現(xiàn)象，由此可以極大地減少溫度變化過快引起的壓力管道裂紋問題。因此，操作者應(yīng)嚴格按照規(guī)范進行操作，使得鍋爐處于合理的運轉(zhuǎn)狀態(tài)，進而可以延長鍋爐使用年限。有關(guān)企業(yè)應(yīng)逐漸提高鍋爐操作工的準入門檻，或者及時為入職員工提供關(guān)于鍋爐壓力容器操作規(guī)范的技術(shù)培訓(xùn)，同時，將容易導(dǎo)致裂紋出現(xiàn)的誘因進行剖析和講解，減少裂紋給鍋爐壓力容器帶來的損害。

2.2 明確質(zhì)量檢驗程序，嚴抓原材料和各零件檢驗環(huán)節(jié)

原材料檢驗環(huán)節(jié)非常重要，直接制約著鍋爐壓力容器的生產(chǎn)質(zhì)量，有助于從源頭上有效防止裂縫問題的出現(xiàn)。對原材料選擇、運輸、存儲以及加工等環(huán)節(jié)進行嚴格檢驗，在確保原材料達到應(yīng)用標準的基礎(chǔ)上做好各零件檢驗工作，每個零件都需要嚴格的檢驗，因為某個小零件存在的問題往往會嚴重破壞了整體功能。因此，就零件生產(chǎn)和加工環(huán)節(jié)而言，既要明確質(zhì)量檢驗程序，以生產(chǎn)標準為基本依據(jù)，也要規(guī)范操作程序，避免操作問題影響鍋爐質(zhì)量。除此之外，為了確保檢驗質(zhì)量，可以申請由第三方機構(gòu)進行再次檢驗，以防出現(xiàn)檢驗漏洞，多重檢驗更能夠排除存在的隱患。

2.3 加強生產(chǎn)制作管理，將檢驗貫穿于制作全過程

除了原材料檢驗之外，生產(chǎn)制作管理也是確保鍋爐壓力容器良好運行的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，應(yīng)對此環(huán)節(jié)進行重點檢驗：（1）全面檢驗每處生產(chǎn)細節(jié)，多次檢驗鍋爐的生產(chǎn)品質(zhì)。以生產(chǎn)標準為基本參照，嚴格把控工藝流程，引進比較先進的生產(chǎn)技術(shù)，降低生產(chǎn)過程中存在裂紋隱患的可能性。（2）進一步規(guī)范圖紙設(shè)計，利用科學(xué)的評估方法對圖紙設(shè)計進行檢驗，可以通過測試的方式不斷完善圖紙設(shè)計，提高圖紙設(shè)計的科學(xué)性和可操作性。（3）采取抽樣檢測的方式檢驗原材料品質(zhì)，嚴格把控質(zhì)量關(guān)，避免因原材料不達標而留下生產(chǎn)隱患。（4）規(guī)范管理生產(chǎn)工序，全面檢查制作情況，加工環(huán)節(jié)對于鍋爐質(zhì)量來說非常重要，如果此環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，不僅會導(dǎo)致后期出現(xiàn)裂縫問題，而且會對原材料造成一定程度的浪費?？梢?，將檢驗貫穿于鍋爐制作全過程，更能夠為提高鍋爐使用性能提供基本保障。

2.4 形成規(guī)范的質(zhì)量檢驗及維護體系，加強日常維護

日常維護是確保鍋爐壓力容器正常運行的重要措施，形成規(guī)范的檢驗及維護體系至關(guān)重要：（1）規(guī)范生產(chǎn)環(huán)節(jié)質(zhì)量檢驗，構(gòu)建具有指導(dǎo)和約束效力的管理體系，不斷優(yōu)化鍋爐制作流程，尤其是增強對壓力管道裂縫問題的預(yù)防意識。（2）壓力管道在處于工作狀態(tài)時，難免會出現(xiàn)裂縫問題，應(yīng)從每次出現(xiàn)的裂縫問題中吸取經(jīng)驗，鍛煉對應(yīng)急情況的處理能力。當鍋爐處于停爐狀態(tài)時，可以適當釋放應(yīng)力，并做好維修檢查。（3）在日常維護中，應(yīng)制定定期檢查計劃，定期更換各零件，檢查過程應(yīng)嚴格、仔細，關(guān)注到每個小零件；（4）在鍋爐長時間運轉(zhuǎn)的過程中，內(nèi)壁容易積累殘渣，殘渣遺留會導(dǎo)致鍋爐整體出現(xiàn)受熱不均情況，應(yīng)定期做好相關(guān)清理工作。同時，壓力管道存在老化現(xiàn)象，耐用性會不斷降低，在檢驗過程中應(yīng)尤為關(guān)注其力學(xué)性能以及沖擊韌性。

3 結(jié)語

為了確保鍋爐壓力容器的平穩(wěn)運行，需要嚴格做好壓力管道檢驗工作，盡管鍋爐壓力容器在運轉(zhuǎn)過程中受多種因素影響，會出現(xiàn)不同程度的裂縫問題，但還是要從源頭或生產(chǎn)制作過程中嚴格把控質(zhì)量，同時，不斷提高鍋爐操作者的操作技能，積極構(gòu)建比較完善的維護和檢驗機制，為預(yù)防和處理壓力管理裂縫問題提供重要依據(jù)。