鍋爐容器中壓力管道的檢驗(yàn)及裂紋的預(yù)防

劉武軍

（新特能源股份有限公司，新疆烏魯木齊 830000）

0 引言

在我國(guó)工業(yè)的不斷發(fā)展中，鍋爐高壓容器的應(yīng)用更為廣泛，同時(shí)對(duì)壓力管道的安全運(yùn)行提出了更為嚴(yán)格的要求，要求對(duì)其進(jìn)行及時(shí)有效的檢驗(yàn)，并且在此基礎(chǔ)上提出對(duì)應(yīng)有效的預(yù)防措施進(jìn)行處理。在相關(guān)工作者實(shí)施安全檢驗(yàn)工作的時(shí)候，要檢測(cè)承壓件是否存在裂紋問(wèn)題，基于檢驗(yàn)結(jié)果對(duì)承壓工件本身的安全性與可靠性進(jìn)行辨別。在鍋爐設(shè)備的實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，極易產(chǎn)生無(wú)法被直觀發(fā)現(xiàn)的裂紋問(wèn)題，變成極不安全的隱患因素，為了保證承壓類特種設(shè)備的安全、可靠運(yùn)行，要求相關(guān)工作者及時(shí)進(jìn)行檢測(cè)、檢驗(yàn)，對(duì)其中存在的風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題進(jìn)行有效管控與處理。

1 鍋爐高壓設(shè)備壓力管道方面的檢驗(yàn)工作

在對(duì)鍋爐高壓容器壓力管道性能進(jìn)行檢測(cè)的時(shí)候，較為常用的檢測(cè)方式有3 種：內(nèi)部、外部、水壓。

1.1 外部檢驗(yàn)

在鍋爐壓力容器的實(shí)際檢驗(yàn)工作中，要檢驗(yàn)比較鍋爐設(shè)備的采購(gòu)、應(yīng)用時(shí)間、保護(hù)裝置以及外觀等內(nèi)容。在檢驗(yàn)鍋爐設(shè)備外觀的時(shí)候，檢驗(yàn)內(nèi)容不僅包含溫度與放水等環(huán)境因素，要在此基礎(chǔ)上避免內(nèi)外環(huán)境之間溫度差異過(guò)大，避免發(fā)生管壁裂紋等問(wèn)題，更需要隨時(shí)檢驗(yàn)焊縫位置的損傷情況。在對(duì)鍋爐高壓容器壓力管道的外觀進(jìn)行檢驗(yàn)的時(shí)候，要尤其重視管道保溫工作及管道走向。對(duì)于輸、放水環(huán)境，作業(yè)人員需要對(duì)其進(jìn)行及時(shí)有效的檢測(cè)。鍋爐高壓設(shè)備如果在使用過(guò)程中經(jīng)歷過(guò)改造，要求作業(yè)人員對(duì)溫度管控系統(tǒng)實(shí)施有針對(duì)性的檢驗(yàn)，保證其處在正常的工作狀態(tài)中。

1.2 內(nèi)部檢驗(yàn)

對(duì)鍋爐高壓設(shè)備的內(nèi)部進(jìn)行檢驗(yàn)之前，要先終止鍋爐的運(yùn)行。如果鍋爐是三類壓力容器，檢驗(yàn)操作的周期基本上是1 次/3年。針對(duì)鍋爐高壓設(shè)備實(shí)施內(nèi)部檢驗(yàn)操作，是基于鍋爐實(shí)際運(yùn)行當(dāng)中產(chǎn)生了異常現(xiàn)象之后實(shí)施的，檢驗(yàn)工作中要對(duì)鍋爐設(shè)備的內(nèi)部安全性、嚴(yán)密性等實(shí)施徹底檢驗(yàn)。

1.3 水壓檢驗(yàn)

通常，針對(duì)水壓實(shí)施檢測(cè)的周期是1 次/6 年，水壓檢測(cè)不可以和鍋爐設(shè)備的內(nèi)部檢驗(yàn)工作同時(shí)開展。實(shí)施水壓測(cè)試工作如果出現(xiàn)故障問(wèn)題，鍋爐設(shè)備就無(wú)法在完成檢驗(yàn)工作后繼續(xù)運(yùn)行。檢驗(yàn)鍋爐高壓設(shè)備的壓力管道，實(shí)際應(yīng)用的就是水壓檢驗(yàn)方式（圖1）。觀察水流靜止?fàn)顟B(tài)、流動(dòng)狀態(tài)下形成的穩(wěn)定性情況，在此基礎(chǔ)上評(píng)估壓力管道的密封情況。水壓檢驗(yàn)方式的實(shí)際應(yīng)用中，有2 點(diǎn)要著重注意：①水壓的設(shè)置一定要遵照外界溫度實(shí)施合理有效的調(diào)整，如果管道中出現(xiàn)裂紋、裂縫等，水壓太高會(huì)出現(xiàn)滲水、漏水等狀況；②水壓檢驗(yàn)方式需要的時(shí)間較長(zhǎng)，檢驗(yàn)工藝比較復(fù)雜，在整個(gè)檢驗(yàn)操作完成后，要及時(shí)實(shí)施后期處理工作，例如依據(jù)修補(bǔ)辦法的相關(guān)內(nèi)容安排工作，及時(shí)同檢驗(yàn)、焊接等相關(guān)工作者進(jìn)行互動(dòng)與交流，確保鍋爐高壓設(shè)備能夠快速恢復(fù)正常運(yùn)行。

2 鍋爐高壓設(shè)備壓力管道中較為常見的裂紋問(wèn)題種類

在鍋爐設(shè)備的實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，需要對(duì)其進(jìn)行及時(shí)有效的檢驗(yàn)，在檢驗(yàn)的過(guò)程當(dāng)中如果發(fā)現(xiàn)存在裂紋問(wèn)題，通常是因?yàn)殄仩t設(shè)備在實(shí)際生產(chǎn)中的制造方式出現(xiàn)問(wèn)題，會(huì)因?yàn)殄仩t設(shè)備的長(zhǎng)期使用產(chǎn)生影響，需要對(duì)裂紋問(wèn)題進(jìn)行深入探析與判斷，判斷是哪種形式的裂紋問(wèn)題。

圖1 鍋爐高壓設(shè)備壓力管道水壓檢驗(yàn)操作

2.1 焊接裂紋

市場(chǎng)當(dāng)中正在售賣的鍋爐設(shè)備一般都是使用金屬板材經(jīng)過(guò)焊接處理而成型的，其在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程當(dāng)中會(huì)因?yàn)楹附蛹夹g(shù)、焊接工藝等產(chǎn)生裂紋，這種情況一般是高溫作業(yè)出現(xiàn)的熱裂紋，形狀較為粗糙，屬于網(wǎng)狀或者線狀，裂口容易發(fā)生氧化問(wèn)題。鍋爐制造完成后，需要很長(zhǎng)的冷卻時(shí)間，實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中極易產(chǎn)生焊接冷裂紋的狀況。在對(duì)鍋爐設(shè)備進(jìn)行制造與生產(chǎn)的過(guò)程中，氫元素非常關(guān)鍵，其冷卻之后會(huì)與金相組織進(jìn)行融合，鍋爐設(shè)備的焊接位置完成冷卻以后，金相組織中的組成成分會(huì)變成鐵，氫元素逐漸聚攏，在冷卻過(guò)程中會(huì)逐漸形成裂紋，造成焊接位置產(chǎn)生裂紋問(wèn)題。

2.2 應(yīng)力腐蝕裂紋

鍋爐設(shè)備在實(shí)際應(yīng)用中，難免會(huì)接觸到濃度較高的堿水，對(duì)管道產(chǎn)生嚴(yán)重腐蝕。金屬在接觸堿水后產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，離子逐漸發(fā)生擴(kuò)散，被腐蝕的面積會(huì)隨之不斷增加，最終變成嚴(yán)重的裂紋問(wèn)題。脆化會(huì)產(chǎn)生裂紋，會(huì)因?yàn)闀r(shí)間的演變與應(yīng)力的變化而擴(kuò)張，繼而形成更大的裂紋，基于腐蝕點(diǎn)作為中心逐漸朝向四周擴(kuò)散，讓裂紋面積增加。但是腐蝕性問(wèn)題的產(chǎn)生，通常不會(huì)影響金屬鋼板的形變。

2.3 疲勞裂紋

鍋爐設(shè)備當(dāng)中的壓力管道通常是在高負(fù)荷狀態(tài)下進(jìn)行實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)的，會(huì)產(chǎn)生疲勞裂紋，疲勞裂紋包含腐蝕性裂紋及機(jī)械性裂紋。腐蝕性疲勞裂紋會(huì)由于腐蝕物的影響，致使鍋爐設(shè)備產(chǎn)生嚴(yán)重的裂紋問(wèn)題。機(jī)械性疲勞裂紋產(chǎn)生的幾率比較高，鍋爐設(shè)備的表面產(chǎn)生機(jī)械性疲勞裂紋，即使裂紋范圍比較大，最初的裂紋問(wèn)題也不明顯，是隧道形式的，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程當(dāng)中會(huì)逐漸延伸，變得更加明顯。隨著鍋爐設(shè)備當(dāng)中壓力的逐漸提升，裂紋的寬度也會(huì)不斷增加，管道內(nèi)壁會(huì)出現(xiàn)腐蝕坑，在實(shí)際鍋爐設(shè)備當(dāng)中，最易出現(xiàn)疲勞裂紋的位置在管座的上端。

3 鍋爐高壓設(shè)備壓力管道裂紋問(wèn)題的有效預(yù)防

3.1 嚴(yán)格管控鍋爐特種設(shè)備的質(zhì)量

在鍋爐特種設(shè)備的實(shí)際生產(chǎn)制造中，焊接工藝一定要滿足設(shè)備實(shí)際生產(chǎn)中的相關(guān)要求，從原材料質(zhì)量方面來(lái)確保設(shè)備的質(zhì)量安全，要對(duì)設(shè)備原材料實(shí)施抽樣檢驗(yàn)，嚴(yán)格禁止不合格的劣質(zhì)原材料進(jìn)入到鍋爐設(shè)備的生產(chǎn)環(huán)節(jié)當(dāng)中，用這樣的方式，來(lái)全面提升鍋爐特種設(shè)備的質(zhì)量。在實(shí)施鍋爐高壓設(shè)備壓力管道選擇的時(shí)候，要強(qiáng)化對(duì)質(zhì)量方面的嚴(yán)格管控，按照相關(guān)規(guī)定中的具體要求，綜合現(xiàn)實(shí)情況選擇性能良好的壓力容器，并且對(duì)鍋爐設(shè)備的零部件進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量管控，選擇相互匹配的零件，確保連接位置能夠完全匹配，規(guī)避材料質(zhì)量方面導(dǎo)致的裂紋問(wèn)題。

3.2 對(duì)操作工作者進(jìn)行有效規(guī)范

在鍋爐設(shè)備的實(shí)際應(yīng)用過(guò)程當(dāng)中，有非常嚴(yán)格的方式與方法，在對(duì)鍋爐高壓設(shè)備的壓力管道進(jìn)行檢驗(yàn)時(shí)，產(chǎn)生裂紋問(wèn)題的關(guān)鍵性因素，實(shí)際上也包含操作工作者的不合理操作。在鍋爐設(shè)備的實(shí)際應(yīng)用中，要對(duì)操作者實(shí)施專業(yè)化的培訓(xùn)，當(dāng)其掌握鍋爐設(shè)備的正確操作方式以后才允許其上崗作業(yè)，預(yù)防實(shí)際操作中因?yàn)槭д`而產(chǎn)生的安全隱患問(wèn)題。對(duì)鍋爐操作工作者要實(shí)施定期的培訓(xùn)與考核，預(yù)防鍋爐設(shè)備實(shí)際施工中，由于操作不當(dāng)而產(chǎn)生的裂紋問(wèn)題。

3.3 對(duì)鍋爐設(shè)備實(shí)施及時(shí)有效的維護(hù)保養(yǎng)

鍋爐高壓容器壓力管道有對(duì)應(yīng)的使用年限以及工作環(huán)境要求，在對(duì)應(yīng)的工作條件之下，能夠有效降低設(shè)備的損耗，這樣能夠?qū)﹀仩t的使用年限進(jìn)行有效延長(zhǎng)，盡量避免裂紋問(wèn)題的產(chǎn)生。為了能夠給鍋爐提供理想的工作環(huán)境，需要合理安排運(yùn)行方案，比如鍋爐的使用時(shí)間、停運(yùn)時(shí)間以及維護(hù)保養(yǎng)時(shí)間等；針對(duì)環(huán)境因素實(shí)施有效管控，例如溫度、濕度以壓力等諸多方面，確保設(shè)備良好的使用性能。同時(shí)要對(duì)鍋爐設(shè)備實(shí)施定期保養(yǎng)，要求設(shè)置專門的崗位和工作者對(duì)其實(shí)施巡視檢查，這樣能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，有效消除隱患問(wèn)題，以免因?yàn)榱鸭y問(wèn)題產(chǎn)生更嚴(yán)重的故障，導(dǎo)致始料未及的安全事故，要避免造成人員、財(cái)產(chǎn)方面的損失。

4 結(jié)束語(yǔ)

壓力管道產(chǎn)生裂紋問(wèn)題是較為常見的，企業(yè)一定要對(duì)其予以高度重視。通常出現(xiàn)的裂紋問(wèn)題有焊接位置的裂紋、應(yīng)力腐蝕出現(xiàn)的裂紋以及疲勞裂紋等，倘若裂紋問(wèn)題產(chǎn)生之后，未能及時(shí)有效地處理，會(huì)對(duì)鍋爐特種設(shè)備的正常運(yùn)行產(chǎn)生不良影響，更會(huì)產(chǎn)生無(wú)法預(yù)估的安全隱患問(wèn)題，所以，要求相關(guān)工作者一定要將預(yù)防工作落實(shí)好。企業(yè)對(duì)鍋爐高壓容器壓力管道的裂紋問(wèn)題進(jìn)行合理預(yù)防與處理，可以強(qiáng)化、提升鍋爐的穩(wěn)定性、安全性與可靠性，降低出現(xiàn)故障問(wèn)題的概率，同時(shí)也能夠?yàn)橄嚓P(guān)工作者的自身安全提供保障。企業(yè)一定要明確鍋爐特種設(shè)備壓力管道中出現(xiàn)裂紋的種類，明確檢測(cè)的方式，并且提出對(duì)應(yīng)有效的預(yù)防、處理措施，在此基礎(chǔ)之上為鍋爐安全運(yùn)營(yíng)機(jī)制的建立奠定技術(shù)基礎(chǔ)，保證鍋爐設(shè)備實(shí)際運(yùn)行中有良好的性能。