锅炉和压力容器及压力管道检验中裂纹问题分析

王高彬,刘刚

摘要：锅炉和压力容器是一种在工业和民生领域得到广泛应用的承压设备，这些设备在安全方面有着严格且特殊的要求。为确保此类设备的安全运行，国家对其在设计、制造、安装和使用等环节上均制定了严格的标准。锅炉、压力容器以及压力管道在使用过程当中会长期处于高温、高压的环境中，恶劣的运行环境就会造成其出现裂缝，而以上设备出现裂纹时会增加其发生爆炸的概率，最终可能造成人员伤亡和财产损失。基于此，对锅炉和压力容器及压力管道检验中裂纹问题进行研究，以供参考。

关键词：锅炉；压力容器；压力管道；检验；裂纹

引言

为了保证锅炉压力容器能够维持在一种正常的运转状态，就要做好锅炉压力管道的检验工作，并将其作为重要的工作内容进行处理。而在锅炉压力容器的实际工作过程中，由于内部环境以及外部环境产生的影响，就会出现裂纹问题，并且这种裂纹问题很容易被工作人员忽视，然而这种裂纹现象会对锅炉压力容器的正常运转产生严重影响，其中隐藏着极大的运行隐患。因此，要对压力管道裂纹问题进行规范处理，以此保证锅炉压力容器的使用寿命以及使用年限不会受到影响。

1锅炉和压力容器及压力管道的特点

锅炉是利用电力、各类燃料或其他能源加热所装载的液体，使其达到一定参数的密封装置，在加热过程中其会承载一定压力。压力容器可盛装气体或者液体，并承载一定压力，其用途非常广泛，在军工、民用、工业方面及科研领域都有重要的地位和作用，但在石油和化学工业领域使用最多。通常情况下，压力容器可带加热功能或不带加热功能。压力管道是指利用一定压力输送气体或液体的特种设备，其所承载压力通常大于或等于0.1MPa。锅炉和压力容器及压力管道在运行和使用过程中均需承载一定的压力，并常在高温高压环境下运行，设备如果出现裂纹就会造成安全事故，严重时甚至会引发人员伤亡与财产损失，因此为了确保这些设备的安全运行，就需要专业人员按照国家的相关标准对裂纹进行检验和处理。

2锅炉和压力容器及压力管道检验中裂纹问题

2.1焊接压力管道的打底层

对打底层进行焊接，是焊接过程中最关键的一个环节，正常条件下，具体操作过程中经常使用氢弧焊来打底，一般试焊之后才能进行下一步，因为只有在氢气质量符合条件，且配备足够的情况下才能保证焊接的质量达标，另外在正常焊接期间还要留意周围的环境，以防对焊接造成损害，并且要随时查看焊接的效果，避免产生裂缝。由于重力的作用，常常会使焊缝的下端发生顶板向里面凹陷的情况，为了防止这一情况的发生，最好能用角磨机把接头的地方磨一下。还有在正常焊接期间，常常采用短弧焊轮流焊接，先于左边实施起弧操作，一旦坡口融合在一起，就可以进行灭弧，然后右边进行相同的操作，但左右的熔孔尺寸要接近2mm，不能有太大的区别，并且焊条的斜度要保证前后一致

2.2锅炉蠕变裂缝

锅炉在长时间使用过程中，受到温度、应力等因素影响，使得自身组成材料的物化属性发生变化，出现材料分离，使得部分区域裂纹。根据以往经验，锅炉集箱在应力较大的区域发生蠕变裂纹机率较高，同时锅炉弯管外弧区域也容易产生蠕变裂缝。从力学角度来看，蠕变裂缝的分布与其所受最大应力之间呈现出垂直关系，蠕变裂缝之间往往平行，不存在裂缝相互交叉的情况。蠕变裂缝形状不规则，无法从外观形状对蠕变裂缝进行判断。例如在某些情况下，部分锅炉蠕变裂缝为孔洞状。

2.3疲劳裂纹

疲劳裂纹是锅炉和压力容器以及压力管道损坏中的常见损伤，裂纹在开始阶段较小，发展到中后期时就会越来越大。疲劳裂纹主要分为以下三种：①机械疲劳裂纹，主要出现在锅炉辅助系统的传动配件中；②热疲劳裂纹，主要是由于外部应力大于锅炉和压力容器及压力管道的拉伸强度且反复作用于该部位，从而产生裂纹；③腐蚀疲劳裂纹，是指锅炉和压力容器及压力管道出现的裂纹损伤，随着时间的推移管道受到腐蚀的程度随之扩大而产生的裂纹。

3锅炉和压力容器及压力管道检验中裂纹处理措施

3.1健全完善锅炉裂缝检验检测机制

锅炉裂缝检验检测环节，为提升工作成效，消除潜在将工作漏洞，增强结果精准化水平，推动裂缝检验检测有序开展。技术团队一方面需要吸收借鉴过往经验，着眼裂缝主要类型以及分布区域，做好锅炉裂缝检验检测方法选择，通过检验台账综合分析、无损检测等系列方法举措的合理化应用。依托技术赋能，消除人为因素对于整个锅炉裂缝检验检测的消极影响。在检验检测技术选择环节，技术团队应当在科学性原则、实用性原则框架下，结合锅炉运转计划，综合设定检验检测方案，最大程度地减少检验检测对于工业生产活动的妨碍，保证锅炉运转连续性、稳定性。以超声波相控阵技术为例，技术人员在进行锅炉裂缝检验检测过程中，技术团队需要做好探头选用工作，确保探头性能状态达到使用预期。结合过往经验，超声波相控阵探头可以从晶片阵列、频率、规格等维度出发，选择最佳探头类型。根据过往经验，在特种设备无损检测环节，探头晶片阵列方式往往以线性排布方式为主，在某些情况下，采取双线性排布，以确保整个探头超声波发出、捕获能力。探头频率对于检测结果有着最为直接的影响，当探头频率较高时，检测结果灵敏度较高，影像较为清晰，无损检测结果分析难度较低。但是当频率参数过高时，衰减较为明显，会对无损检测结果分析造成干扰。这就要求在实际检测过程中，应当灵活选择探头频率。

3.2对压力管道材料的质量控制

不同管道所选择的材料是决定物质能否有效输送的关键，所以要对其进行严格的质量监管，尤其要对设计方案采用什么样的管道，运送什么样的物质和管道的适用条件进行严格的查验，另外，还要综合分析焊接等各种因素，确保以最低的价格实现质量最优化，当管道的直径较小时，同一类型中又分为不同的等级，所选用的材料也是一样的，当管道的直径较大，承受的压力较大时，一定要经过有关单位的审核认证，才能够正常使用，并且在具体施工之前，还要经过再次的抽查和复核，并且不管是那种管道都要有相应的资格认证，并具备质量检测等一系列的文件证明，还要有相应的ts标识。

3.3规范质量检验程序

需要对原材料选择、原材料运输以及原材料加工等多个工作环节进行严格检测，并且明确每种原材料应用标准的前提下，做好对零件的检验工作，确保每个零件都能够得到严格的检测，避免因为某个小零件存在的问题而对压力容器整体功能产生破坏。所以，从零件生产环节以及加工环节的角度上来看，不仅需要明确基本的质量检验程序，还要将生产标准作为主要依据，对操作程序进行规范，防止因操作问题而对锅炉质量产生不良影响。除此之外，为了保证检验工作的开展质量，还可以找寻社会中的第三方机构进行再次检验，避免其中出现检验漏洞，通过多重检验的方式有效排除其中存在的安全隐患。

结束语

实体经济的稳步发展，使得国内对于锅炉等基础性工业设施的需求量呈现出上升趋势。依托锅炉的技术特性，有效满足工业化进程中对于能源、热量使用需求，为持续发挥锅炉技术优势，努力营造稳定、高效的生产氛围，防范安全事故发生，技术团队需要开展锅炉全面检验检测工作，提升管理力度，合理处置裂纹等故障。

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