鍋爐壓力容器及管道檢驗技術

陳有強 宋永翔

青海油田監督監理公司特種設備檢驗所 甘肅 酒泉 736202

1 鍋爐壓力容器及管道檢驗的目的和意義

鍋爐壓力容器及管道檢驗指的是在使用鍋爐壓力容器和管道過程中的檢驗，也就是根據相關法規制度，由專門的檢驗人員對鍋爐壓力容器和管道的安全狀況進行必要的檢查和試驗。鍋爐壓力容器及管道的檢驗主要包括外部檢驗、內外部檢驗和全面檢驗等。對壓力管道的檢驗檢測工作包括：外觀檢驗、測厚、無損檢測、硬度測定、金相、耐壓試驗等。通常鍋爐壓力容器及管道檢驗指的是對鍋爐、壓力容器及管道設計、制造、安裝、運行、維修等各個環節的檢查、監督、試驗，主要目的就是對這些環節中出現的不利于鍋爐壓力容器及管道的安全運行的因素進行消除和減少，從而確保鍋爐壓力容器和管道更加安全、可靠的運行。鍋爐壓力容器和管道的工作條件惡劣，有很多的因素都會對壓力容器和管道的質量產生影響和損害，無論壓力容器和管道的質量如何，都不可避免的會在鍋爐生產中出現這樣或者那樣的質量缺陷，最終導致生產事故的產生。因而及時發現和妥善處理鍋爐、壓力容器的缺陷就成為十分重要的問題[1]。

2 鍋爐壓力容器及管道常用檢驗方法

2.1 宏觀檢查

直觀檢查主要包括肉眼檢查、燈光檢查和錘擊檢查等方法。肉眼檢查通常檢查其內部或者外部是否存在腐蝕、斑點、凹陷、裂紋等缺陷。燈光檢查法就是利用手電筒或者是吊入到容器或者管道中的小燈泡對容器及管道的表面的缺陷進行檢查的方法，一般檢查容器或管道是否存在鼓包、凹陷或者深坑等變相。錘擊檢查法指的是利用適當大小（一般重0.5kg左右）的手錘輕擊鍋爐、壓力容器部件的金屬表面，根據錘擊所產生的聲響或者小錘彈跳的程度對檢查部位是否存在缺陷進行判斷和分析。

2.2 無損探傷

就目前情況來看，在我國應用最為廣泛的無損探傷技術就是射線照相技術，該技術同時也具備較高的靈敏度。該技術主要低利用感光膠片對射線強度進行檢測，在X射線感光膠片上對應的有缺陷部位將因接受較多的射線，從而形成黑度較大的缺陷陰影。無損探傷技術中的著色技術和磁粉探傷技術一般用在鍋爐壓力容器和管道的表面探傷工作中，通常能夠對壓力容器和管道的表面裂縫等缺陷進行檢測。在鍋爐壓力容器和管道實際運行工作中，著色探傷和磁粉探傷技術是使用非常頻繁的無損檢測技術[2]。

2.3 機械性能試驗和金相試驗

當無法確定構件的缺陷是否已經產生變化時，也可以進行必要的機械性能試驗和金相試驗，如長期高溫造成金屬石墨化或者熱脆過熱引起嚴重變形等。

3 鍋爐、壓力管道、壓力容器常見裂縫問題

鍋爐的運作環境各種各樣，但無一例外，需要保持長期運作狀態，而鍋爐的壓力容器因與鍋爐裝置處于聯通狀態，壓力容器本身也同樣需要保持與鍋爐設備的同步運作狀態。壓力容器長期處于高堿性環境中運行，而設備的材質為鋼板，鋼板中的金屬晶體與高堿性物質發生反應，從而產生電位差，此時的鋼板材質中蘊含微弱電流。鋼板在受到高堿性腐蝕情況下，微電流會促使腐蝕面不斷擴大和加深。而實際上，這些腐蝕面繼續加深，必然會導致鋼板的內部形成裂紋，雖然短時間內肉眼難以辨別，但以顯微鏡設備能夠輕松觀察出主要裂紋和次要裂紋的位置。檢查壓力容器上的裂紋時，可以觀察裂紋的走勢發展，兩種裂紋的發展趨勢并不相同。以主要裂紋來講，該種裂紋會逐漸向晶體的內部延伸，并且最終穿透裂紋。而次要裂紋則呈現出放射狀態，圍繞著主裂紋的位置向四周分布。通常情況下，當次要裂紋已經發展到被肉眼觀察到時，人們可以在裂紋周邊發現氧化鐵[3]。

除了因腐蝕情況所造成的裂紋，設備的過度運作也會形成疲勞裂紋，但是，疲勞裂紋的類型總共有兩種，一種是腐蝕疲勞裂紋，一種則是機械疲勞裂紋。在對鍋爐設備進行定期檢測期間，市場會發現設備上出現疲勞裂紋，導致該問題的主要原因如下：鍋爐設備處于交變應力和腐蝕性物質的雙重作用下，材質表層形成腐蝕疲勞裂紋。而它形成的最主要前提條件就是疲勞斷裂，也可以說腐蝕性疲勞斷裂就是在疲勞斷裂的基礎上形成的，所以二者的斷裂特性大體上是一致的，同時這種斷裂也是造成鍋爐承壓部件損壞的最主要因素，并且疲勞斷裂的形成位置相比于其他斷裂而言也是呈現出某種規律的，一般形成在應力集中的地方，當它初始形成時，斷裂往往極為細微，而一旦不進行適當處理就會形成不斷擴大的趨勢。 在一定的特殊情況下，鍋爐生產的整個過程中還有可能產生過熱過冷紋。通常情況下，對于高干鍋爐等溫度壓力容器產品來說，通常都會使用特殊的各種金屬實木板進行卷制、焊縫形成等，但在焊接的整個過程中裂縫和熱裂紋都是在所難免的。熱裂紋的形成主要是由于在金屬材料結晶的環節中，在箱變操作之前形成的晶格缺陷問題，由于熱裂紋具備了微觀晶格破壞力，同時由于其具有焊接工藝中的特殊普遍性。對冷裂紋而言，形成持續時間更長，通常產生于在焊接結束后經過較長的時間或者在低溫環境下產生，并且冷裂紋在一般情況下具有極強的隱蔽性，因此檢測起來就會更加困難，并且其所產生的負面影響也十分嚴重[4]。

4 鍋爐、壓力管道、壓力容器裂紋預防建議

4.1 嚴格控制生產材料與制作材料的科學性

首先，政府必須做好對制作材料的嚴格審查。壓力管線將長期處在高強度的運行狀況下，所以對其本身制造材質的要求相對較高，一旦造成材料品質不合格，那就會造成壓力管線的品質出現問題，更易產生裂縫等現象，危害到壓力管線的正常運用。所以供應人員一定要做好對材質的挑選與審查，要挑選資信好、產能規模大的供貨廠商，在對材質進行挑選時還必須充分結合壓力管線的用途與使用狀況，挑選可以滿足高壓管線制造的材質，在開展高壓管線制造前還必須對材質進行抽檢，保證材質合格，才能進行高壓管線制造流程中。其次，一定要做好對壓力管線的制作，另一方面，還必須要嚴格審查設計圖紙，有關人員應當按照設計圖紙的具體內容、結合壓力管線的作用原理等，分析壓力管線設計圖紙的科學性與有效性。另外，還需要進一步提升制作人員的管理能力，在制造流程中需要嚴格地依照工藝及制造規范實施，而相關人員也需要嚴格規范自身操作，以防止由于個人原因而對壓力管線的品質產生負面影響，在制造流程中還需要針對壓力管線經常產生的裂縫問題進行剖析，并通過各種技術手段進行合理規避，提升壓力管線的品質，從而降低裂縫的形成。最后，還必須嚴格審核制造流程，生產階段的壓力管道制造質量關鍵，一旦制造流程出現不符或者遺漏工藝的情況，那將會影響到最后的成果，也會導致資金耗費，所以一定要在制造前對生產流程進行仔細檢查，保證工藝完整性，并且還必須對制造工藝的順序進行分析，保證制造工藝的合法性[5]。

4.2 規范壓力管道設備安裝與操作行為

人為因素也是造成壓力管線中出現裂縫的不能忽略的最主要原因，所以一定要做好對作業人員的監督管理，以盡量減少人為因素對壓力管線的危害。首先，一定要進行好高壓管線安裝工作，因為一旦高壓管線安裝出現了問題，就會直接影響高壓管線使用情況，也將帶來很大的經濟損失，所以在對高壓管線進行安裝工作時，一定要設計科學合理的施工方法，并根據高壓管線的實際使用狀況以及相關經驗進行科學方案設計，并且在安裝過程中還必須嚴格遵照安裝流程實施，特別要控制氣密性、水密性等。其次，一定要嚴格規定人員的操作過程，建立好操作平臺，對操作平臺進行設計優化，對做好技術指導，以確保操作的準確性。還必須做好對操作者的思想指導工作，并采用事例剖析等手段詳細地告知正常動作的必要性，以及因違規操作所能造成的其他嚴重后果，并由此來培養對的警惕性，同時做好對的操作技能訓練，并詳盡說明作業過程以及壓力管道的運行機理等。最后，必須建立監控體系。高壓管線處在長時間工作階段，在運營中必然會遇到大大小小的提問，唯有完善監測，可以即時掌握高壓管線的工作情況，也可以協助維護管理人員發現問題，適時加以處理，最大限度減少風險。

4.3 健全鍋爐壓力容器及管道質量檢查機制

首先，一定要完善質檢管理體系，只有質量體系的完善，才可以良好的質檢管理，使得相關人員可以做到有章可依、有章必依。所以，一定要針對壓力管道應用條件等對質量檢驗標準的內涵、有關規定與指標作出詳盡規定。其次，一定要做好檢查，做好防范教育。一方面，在檢測過程中，必須針對高壓管線出現裂縫的類型、易出現區域等信息進行仔細檢查，還必須進行管線內的清洗操作，降低銹蝕物質的產生以及對管線的破壞。另外，必須著重檢查管線焊縫部位，管線焊縫部位對高壓管線的工作有著舉足輕重的影響，所以一定要提高檢測的有效性，另外也必須對焊縫部位進行定期維護，一旦發生焊縫部位產生松動情況一定要進行補焊。再次，政府一定要組建國家質檢隊伍，負責質量監督控制等工作。部分企業缺少質檢隊伍，造成質檢崗位空缺，部分企業已經組建了質檢隊伍，但質檢隊伍工作人員素質不齊，工作成效較差，所以一定要做好企業質檢隊伍的組織建設，確定每一名工作崗位所承擔的職責內容。最后，必須做好質檢工作人員的技能訓練，必須選拔正直客觀、知識過硬、實踐經驗豐富的工作人員加入團隊，也必須做好知識訓練，了解壓力鋼管可能發生的裂紋現象、發生原因、監督控制手段等，以便有效提升質檢項目的有效性。

4.4 保障設備處于長期穩定運行狀態

首先，人員必須嚴格保證壓力管路運行穩定性，為更好保證工作的穩定性與可靠性，必須嚴格控制鍋爐溫度的啟動、運行和終止三個階段，以保證在這三個階段中壓力管路一直穩定的工作狀況，以防止溫度出現太大的起伏影響到壓力管路的工作質量，尤其是對高溫變化必須進行嚴格管理，否則如果高溫變化過大，在短時內極有可能會對鍋爐溫度產生很大危害，人員如果需要進行加溫作業或降溫操作時都必須遵守循序漸進的準則，以防止溫度瞬間性改變，在進行加熱作業時，人員也一定要著重注意質量，保證在加熱時操作準確無誤，以防止因違規行為而產生的裂紋問題。其次，一定要進行養護管理工作，機械產品由于運行期限的增長勢必會出現相應的損壞，而搞好養護管理工作，可以有效增長機械設備使用壽命，保證機械產品正常工作狀態，及時發現問題并進行處理。所以一定要設置專業的維修人員，要求技術人員應該掌握壓力管線的原理裂紋產生類型維修的基礎知識，在維修過程中要嚴格遵照有關標準進行，將壓力管線的維修狀況進行定期記錄，在維修過程中一旦發覺有異常情況，應該及時和有關人員進行交流，仔細分析原因并加以處理。

5 結束語

對高壓鍋爐尾部、加壓容器、加壓管路來說，某些部位發生斷裂是較為普遍的問題，斷裂產生的因素也可以分成主觀和客觀二種方面。而造成斷裂產生的主要因素則為受力狀況及周圍環境條件。如果鍋爐中某個部份由于長期內部應力的影響，使得它產生了疲勞效應，將會大大縮短吃不見的使用期限，若環境條件不合適，則可以是某個部分產生了腐蝕疲勞現象。在我們的生活當中，由于鍋爐、壓力容器、壓力管道都發揮著十分關鍵的功能，所以，有關的企業單位對鍋爐、壓力容器、壓力管道等產生裂縫的原因加以分析，并進行了適當的預防工作，以降低安全隱患問題的出現。