鍋爐壓力容器壓力管道檢驗問題探究

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摘要：隨著我國科技水平的不斷飛升，工業(yè)化生產(chǎn)水平也有了水漲船高的發(fā)展態(tài)勢。作為工業(yè)生產(chǎn)制造業(yè)中重要的角色——蒸汽，其形成過程離不開鍋爐對燃料的充分燃燒，不過，在實際作業(yè)時，由于工作人員對鍋爐使用的安全注意事項不夠重視，因此，鍋爐壓力容器的壓力管道內(nèi)出現(xiàn)裂紋現(xiàn)象時有發(fā)生，這既會大大增加設(shè)備的安全隱患，又會使鍋爐的質(zhì)量水平大打折扣。為了進(jìn)一步加快工業(yè)質(zhì)量與水平的雙重發(fā)展，本文重點關(guān)注和深刻分析了鍋爐壓力容器壓力管道的裂紋問題，并針對常見的裂紋現(xiàn)象提出了行之有效的維保防護(hù)措施，意在使工業(yè)生產(chǎn)中的鍋爐壓力容器工作效率得到快速提升，同時，加強(qiáng)生產(chǎn)工作的安全性。

關(guān)鍵詞：鍋爐壓力容器；壓力管道；裂紋問題；措施

鍋爐業(yè)可以稱為我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的命脈，與此同時，工業(yè)制造水平的增長持續(xù)推動著鍋爐領(lǐng)域的改進(jìn)與完善，只有準(zhǔn)確地分析鍋爐裂紋出現(xiàn)的原因并采取合理方法解決壓力容器管道中的裂紋問題，同時定期全面檢查管道的質(zhì)地和狀態(tài)，才能順利維持工業(yè)制造生產(chǎn)中的基本供需關(guān)系，防止裂紋問題影響工業(yè)生產(chǎn)的正常運(yùn)行。

1鍋爐壓力容器壓力管道的檢驗方法與要素

1.1壓力容器的內(nèi)外部檢查

在進(jìn)行容器的外部檢查前，需要先對容器內(nèi)部進(jìn)行全面徹底的清潔。檢驗壓力管道的部位涉及很多要點，首先，要檢查管道兩端的封頭和各個管道間的焊接過渡區(qū)是否異常，同時，要及時查看之前填補(bǔ)修復(fù)的地方是否出現(xiàn)了二次裂縫的情況，老舊裂紋是否有延伸擴(kuò)張的趨勢也要給予關(guān)注。基于以上需要重點檢查的鍋爐部位，在用放大鏡進(jìn)行初步檢驗后，還要通過超聲波以及射線探傷方式進(jìn)一步細(xì)致排查容器完整度；如果檢查的容器體積質(zhì)地和規(guī)格較小，那么，需要對其外部的細(xì)微焊縫點和過渡點反復(fù)核對檢驗，防止后期出現(xiàn)故障時因容器結(jié)構(gòu)復(fù)雜只能通過降壓法來應(yīng)對，可降低解決鍋爐容器問題的難度，防微杜漸。

1.2壓力容器要點的檢查

對壓力容器的質(zhì)量嚴(yán)格把關(guān)，不止體現(xiàn)在對容器內(nèi)外側(cè)的全方位精細(xì)檢查，還需要耐壓測試，該測試是為了二次檢查容器表面和內(nèi)里是否有細(xì)微的焊縫漏點。如果在測試完成后沒有出現(xiàn)松動、腐蝕、易燃、氣壓不足以及聲音異常的情況，那么，無損探傷測試可以酌情不做。

2鍋爐壓力容器壓力管道中常見裂紋分析

2.1疲勞裂紋的產(chǎn)生

一般來講，疲勞裂紋是鍋爐容器長期使用后最容易出現(xiàn)的裂紋種類。疲勞裂紋如果不及時發(fā)現(xiàn)和處理，還會擴(kuò)展成腐蝕疲勞裂紋和機(jī)械疲勞裂紋。整體上講，疲勞裂紋是燃料等介質(zhì)與鍋爐表面接觸比較集中的部位受壓程度過大導(dǎo)致的，后續(xù)會在兩者的接觸面四周連鎖產(chǎn)生大面積的裂紋，簡稱機(jī)械疲勞裂紋。這時，裂紋的侵襲還在繼續(xù)，往往不起眼的裂縫會隨著使用頻率的增加逐漸向容器內(nèi)部呈隧道式擴(kuò)展延長，比較明顯的裂痕也會因接觸面受迫力的增加而加倍蔓延；鍋爐容器產(chǎn)生蒸汽的過程會因為劇烈燃燒產(chǎn)生不可避免的震動，然而，震動產(chǎn)生的應(yīng)力再加上物質(zhì)間接觸產(chǎn)生的壓力會共同造成腐蝕性疲勞裂紋。這是由于容器使用時間的增長會使原有的疲勞性裂縫在長度和寬度上大大增加，進(jìn)而使含有刺激性或腐蝕性物質(zhì)的燃料日積月累、見縫插針地填滿一個個裂縫，最終不僅會腐蝕和擴(kuò)大原有裂縫，而且這也是降低壓力容器質(zhì)量水平的元兇之一。

2.2蠕變裂紋的產(chǎn)生

這種裂紋是在起初的疲勞裂紋產(chǎn)生后經(jīng)過高溫裂變和接觸面應(yīng)力壓迫共同造成的。其主要分布在容器內(nèi)壁曲周面的上軸部分，辨認(rèn)特征是主裂痕兩側(cè)附有平行型紋路，像集成容器、輸送或燃燒物質(zhì)用的管道等處于高溫高壓環(huán)境下的大容量裝箱設(shè)備很容易出現(xiàn)這種裂紋，而且這種類型的裂縫無法預(yù)測其擴(kuò)展的區(qū)域和數(shù)量，就連裂縫的連續(xù)形狀也是無法判斷的，不過，從整體角度來看，主要呈橢圓形和空洞型居多?？傊渥兞鸭y是疲勞裂紋的衍生后果。

2.3應(yīng)力腐蝕裂縫的產(chǎn)生

上文已簡要提到過，腐蝕性裂紋的出現(xiàn)是由于初始裂痕產(chǎn)生后具有腐蝕性和刺激性物質(zhì)的長期密切接觸與侵蝕反應(yīng)積累的后果，而應(yīng)力腐蝕裂紋就是腐蝕性侵害的一種。尤其是濃度較高的堿水會短時間內(nèi)釋放大量的氫氧根離子，再加上鍋爐壓力容器是金屬質(zhì)地的，會游離出各種金屬離子，比如二價鐵離子、三價鐵離子、鋅離子、鈉離子等等呈陽性的離子，這樣陰陽兩級離子充分接觸后產(chǎn)生的電位差就會使容器內(nèi)部瞬間產(chǎn)生微電流，微電流會進(jìn)一步擊穿和加快腐蝕原有裂痕，造成裂紋數(shù)量的成片增加。因應(yīng)力腐蝕產(chǎn)生的裂紋分為兩種形態(tài)，一種是由于微電流直接擊穿金屬晶粒后形成的主裂紋；另一種是主裂紋產(chǎn)生后，裂紋隨著腐蝕性和應(yīng)力的持續(xù)增加，沿容器金屬晶粒的結(jié)構(gòu)呈帶狀裂變后會出現(xiàn)次裂紋，這種次裂紋紋路形狀肉眼很難見到與分辨，只有通過顯微鏡才能清晰地看到裂紋的走向與分布區(qū)域。

2.4熱疲勞裂紋的產(chǎn)生

該裂紋出現(xiàn)與壓力容器的生產(chǎn)制造過程中，制備容器和管道的材料性質(zhì)是出現(xiàn)熱疲勞裂紋的直接誘因。制備壓力容器的材料大多是選用特定的金屬板經(jīng)過卷曲狀變和高溫焊接后投入使用的，由于構(gòu)成金屬化學(xué)分子中的陰陽離子處于平衡狀態(tài)，不易游離，導(dǎo)致其化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定，不容易產(chǎn)生形狀的轉(zhuǎn)變，要想順利進(jìn)行卷曲，就要進(jìn)行高溫加工變形處理，然而，超過金屬熔點的高溫和超過極限強(qiáng)度的拉伸作用力經(jīng)過多次熔煉和壓迫沖擊后使細(xì)小裂紋快速產(chǎn)生，尤其是壓力表的焊接位置、各管道的過渡接口處和排氣底座這些區(qū)域十分常見熱疲勞裂紋，除此之外，高溫和驟冷頻繁發(fā)生的噴水減溫器也容易出現(xiàn)這種裂紋。

3預(yù)防鍋爐壓力容器壓力管道裂紋產(chǎn)生的措施

3.1加強(qiáng)施工質(zhì)量的管理力度

為了有效保障鍋爐壓力容器的質(zhì)量，防止各種類型裂紋的產(chǎn)生，需要工廠管理者從鍋爐容器的原材料質(zhì)地規(guī)格和制備過程、管道鋪設(shè)安裝和施工的每個環(huán)節(jié)以及燃料在爐內(nèi)的燃燒狀態(tài)都嚴(yán)格把關(guān)，正所謂細(xì)節(jié)決定成敗。原材料的謹(jǐn)慎選擇可以從根本上避免熱疲勞裂紋的產(chǎn)生，在原料投入使用前，要保證該材料蓋章版的出廠報告上的成分說明和注意事項真實有效，并對材質(zhì)中的化學(xué)成分進(jìn)行二次復(fù)盤，比如，采用抽樣調(diào)查材質(zhì)質(zhì)量的方式進(jìn)行快速有效的把關(guān)，決不容許仿冒劣質(zhì)材料蒙混過關(guān)；焊接施工工藝技術(shù)的完善與提升可以最大化地降低應(yīng)力腐蝕裂縫出現(xiàn)概率，工廠管理者可以聘請資深科研人員定期對施工技術(shù)人員進(jìn)行專項培訓(xùn)和測試，技術(shù)熟練度不達(dá)標(biāo)的作業(yè)人員不能進(jìn)入正式的壓力管道作業(yè)工程中，此外，也可以讓有豐富經(jīng)驗的施工者即時分享作業(yè)過程中出現(xiàn)突發(fā)情況時的應(yīng)急策略，互相交流心得。

3.2加強(qiáng)管道設(shè)備的檢查管理力度

一旦出現(xiàn)了不可避免的設(shè)備損壞問題，相關(guān)的設(shè)備管理者要以冷靜的頭腦思考出現(xiàn)問題的原因，同時，要具備設(shè)備質(zhì)量把控和維保能力，嚴(yán)格按照行業(yè)和國家規(guī)定的鍋爐容器壓力管道質(zhì)檢標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行合規(guī)檢查，并及時更換老舊或壽命已過的零件，確保設(shè)備、鍋爐容器和各個管道的連接裝置都能成套配合、性能穩(wěn)定正常，安全運(yùn)行。

3.3提高檢驗人員的專業(yè)技術(shù)

調(diào)試員和檢驗員是預(yù)防裂縫產(chǎn)生的重要屏障。由于鍋爐容器的作用之一是長時間高溫燃燒燃料，這就導(dǎo)致焊接裂縫和老化裂痕頻繁產(chǎn)生，不過，通過提高操作人員的專業(yè)技術(shù)能力可以極大彌補(bǔ)高溫和頻繁作業(yè)對金屬材料自身性質(zhì)的負(fù)面影響。這就需要檢驗者和設(shè)備操作者無論是在練習(xí)還是真正施工時，都要貫徹落實基本操作規(guī)范和技能，時刻牢記安全操作事項。對此工廠單位管理者可以組織全體工作人員進(jìn)行專業(yè)的操作演習(xí)和應(yīng)急演練，全面提升施工專業(yè)度，堅決降低操作失誤率。

3.4做好鍋爐定期檢查工作

最后，定期對鍋爐設(shè)備的巡檢工作也是必不可少的。對此檢查人員和施工人員可以結(jié)合實際作業(yè)情況制定出科學(xué)系統(tǒng)的檢查與保養(yǎng)保修方案，包括詳細(xì)的設(shè)備故障應(yīng)急處理措施等等，針對每次檢查的設(shè)備零件要詳細(xì)記錄好檢驗日期、檢驗時的狀態(tài)以及建議處理措施等重要內(nèi)容并完整保存歸檔，這樣不僅可以潛移默化地提高檢驗員和技術(shù)員遇到緊急問題的應(yīng)對能力，而且能極大地降低鍋爐和管道出現(xiàn)裂縫的風(fēng)險。

4結(jié)語

綜上所述，無論是人們高度關(guān)注的供暖問題，還是電力、設(shè)備驅(qū)動等等工業(yè)生產(chǎn)制造業(yè)都十分依賴鍋爐壓力容器發(fā)揮的作用。設(shè)想正在高溫運(yùn)行的壓力容器壓力管道哪怕出現(xiàn)一條小小的裂縫，都有可能引發(fā)爆炸和火災(zāi)等重大危險事件，因此，有效地預(yù)防策略、質(zhì)檢工作、保養(yǎng)保修機(jī)制以及過硬的專業(yè)技能，都是提升施工質(zhì)量水平和安全性能、促進(jìn)鍋爐工業(yè)生產(chǎn)制造領(lǐng)域不斷完善與發(fā)展不可或缺的環(huán)節(jié)。

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作者:趙曉鈞 單位:云南省特種設(shè)備安全檢測研究院