在鍋爐壓力容器壓力管道檢驗中關于裂紋問題的探討

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，理應做好壓力管道檢驗工作，務必將其作為一項重要內容加以對待。鍋爐壓力容器在運轉過程中，受內外環境和壓力的作用下，很容易出現裂紋問題。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，使其存在很大的運行隱患。只有科學、規范處理管道裂紋問題，才能確保鍋爐壓力容器的質量和使用年限。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驗。

1 鍋爐壓力容器壓力管道出現的基本裂紋

1.1 冷熱過度出現的裂紋

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

1.2 應力腐蝕裂紋

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

圖1 固定裂紋位置在內壓作用下的裂紋形態變化

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衰退現象，壓力管道的不同表層會出現不同程度的裂紋，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 預防鍋爐壓力容器壓力管道裂紋出現的有效策略

2.1 提高操作者的技能水平，嚴格規范操作要求

總體來講，在運轉過程中壓力管道的裂紋不僅僅是內外壓力所導致，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。為了減少裂紋的產生，操作者應提高操作水平，確保鍋爐在從啟動到停爐的全過程中實現平穩過渡，有效控制爐內溫度，避免出現過熱和過冷的現象，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，操作者應嚴格按照規范進行操作，使得鍋爐處于合理的運轉狀態，進而可以延長鍋爐使用年限。有關企業應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于鍋爐壓力容器操作規范的技術培訓，同時，將容易導致裂紋出現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 明確質量檢驗程序，嚴抓原材料和各零件檢驗環節

原材料檢驗環節非常重要，直接制約著鍋爐壓力容器的生產質量，有助于從源頭上有效防止裂縫問題的出現。對原材料選擇、運輸、存儲以及加工等環節進行嚴格檢驗，在確保原材料達到應用標準的基礎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，就零件生產和加工環節而言，既要明確質量檢驗程序，以生產標準為基本依據，也要規范操作程序，避免操作問題影響鍋爐質量。除此之外，為了確保檢驗質量，可以申請由第三方機構進行再次檢驗，以防出現檢驗漏洞，多重檢驗更能夠排除存在的隱患。

2.3 加強生產制作管理，將檢驗貫穿于制作全過程

除了原材料檢驗之外，生產制作管理也是確保鍋爐壓力容器良好運行的關鍵環節，應對此環節進行重點檢驗：（1）全面檢驗每處生產細節，多次檢驗鍋爐的生產品質。以生產標準為基本參照，嚴格把控工藝流程，引進比較先進的生產技術，降低生產過程中存在裂紋隱患的可能性。（2）進一步規范圖紙設計，利用科學的評估方法對圖紙設計進行檢驗，可以通過測試的方式不斷完善圖紙設計，提高圖紙設計的科學性和可操作性。（3）采取抽樣檢測的方式檢驗原材料品質，嚴格把控質量關，避免因原材料不達標而留下生產隱患。（4）規范管理生產工序，全面檢查制作情況，加工環節對于鍋爐質量來說非常重要，如果此環節出現問題，不僅會導致后期出現裂縫問題，而且會對原材料造成一定程度的浪費。可見，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 形成規范的質量檢驗及維護體系，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，形成規范的檢驗及維護體系至關重要：（1）規范生產環節質量檢驗，構建具有指導和約束效力的管理體系，不斷優化鍋爐制作流程，尤其是增強對壓力管道裂縫問題的預防意識。（2）壓力管道在處于工作狀態時，難免會出現裂縫問題，應從每次出現的裂縫問題中吸取經驗，鍛煉對應急情況的處理能力。當鍋爐處于停爐狀態時，可以適當釋放應力，并做好維修檢查。（3）在日常維護中，應制定定期檢查計劃，定期更換各零件，檢查過程應嚴格、仔細，關注到每個小零件；（4）在鍋爐長時間運轉的過程中，內壁容易積累殘渣，殘渣遺留會導致鍋爐整體出現受熱不均情況，應定期做好相關清理工作。同時，壓力管道存在老化現象，耐用性會不斷降低，在檢驗過程中應尤為關注其力學性能以及沖擊韌性。

3 結語

為了確保鍋爐壓力容器的平穩運行，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過程中受多種因素影響，會出現不同程度的裂縫問題，但還是要從源頭或生產制作過程中嚴格把控質量，同時，不斷提高鍋爐操作者的操作技能，積極構建比較完善的維護和檢驗機制，為預防和處理壓力管理裂縫問題提供重要依據。