锅炉压力容器压力管道检验中的裂纹问题

刘志朋

[摘    要]锅炉压力容器压力管道在运行过程中会受到内外复杂环境因素的影响，在运行使用过程中会出现不同程度和形式的裂纹。对锅炉压力容器压力管道裂纹问题进行检验，既是确保锅炉压力容器压力管道安全运行的重要措施，同时也是保障相关人员生命财产安全的重要要求。文章对锅炉压力容器压力管道裂纹检验的相关内容进行了简单分析和探究，以期为锅炉压力容器压力管道检验工作的开展提供一定参考。

[关键词]锅炉;压力容器;压力管道;裂纹问题;问题检验

[中图分类号]TK228 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2022）03–0–03

Cracks in Boiler and Pressure Vessel Pressure Piping Inspection

Liu Zhi-peng

[Abstract]The pressure piping of boiler and pressure vessel will be affected by complex internal and external environmental factors during operation， and cracks will appear in different degrees and forms during operation and use. The inspection of boiler and pressure vessel pressure pipeline cracks is not only an important measure to ensure the safe operation of boiler and pressure vessel pressure pipelines， but also an important requirement to ensure the safety of life and property of relevant personnel. This paper briefly analyzes and explores the relevant contents of the inspection of boiler and pressure vessel pressure pipeline cracks， in order to provide a certain reference for the development of boiler and pressure vessel pressure pipeline inspection work.

[Keywords]boiler; pressure vessel; pressure pipeline; crack problem; problem inspection

锅炉压力容器压力管道长期在高温、高压的运行环境下，不可避免的受到内部运行条件和外部复杂环境的影响，出现裂纹问题，一旦裂纹问题产生，不仅会增加锅炉压力容器压力管道爆炸的可能性，而且会威胁到相关人员的生命财产安全，造成极为恶劣的社会影响。为了确保锅炉压力容器压力管道的安全运行，必须要做好锅炉压力容器压力管道的裂纹问题检验和处理工作。

1 锅炉压力容器压力管道的常见裂纹类型

根据锅炉压力容器压力管道运行使用管理的实际经验，可以将锅炉压力容器压力管道的常见裂纹总结为以下几种。

1.1 应力腐蚀性裂纹

锅炉压力容器压力管道在受到应力和接触到腐蚀性物质的情况下，会发生应力腐蚀性裂纹。根据实际经验，应力腐蚀性裂纹主要出现在集装箱的管座、汽水管道等区域，该种裂纹机理大多呈现出垂直性，这主要是因为锅炉压力容器压力管道承载的外界荷载过大，并且管道内的元件与具有腐蚀性的循环水接触，导致管道元件的强度变弱，一旦管道承载的荷载临近或者是超过荷载，很容易就会出现应力腐蚀性裂纹问题。除此之外，管道内部的应力也会导致应力腐蚀性裂纹问题的出现，尤其是在锅炉运行过程中，压力管道会受到内部液体压力和外部温度压力的双重作用，如果两者作用失衡，鍋炉压力管道的结构会发生变化，加上内部液体的腐蚀性，最终导致应力腐蚀性裂纹产生。

1.2 蠕变性裂纹

在长期高温运行环境影响和应力粘合的作用下，锅炉压力容器压力管道会很容易产生蠕变开裂的问题，一旦锅炉压力容器压力管道蠕变、开裂，那么压力管道内的金属结构会出现损坏甚至是区域变形，锅炉压力容器压力管道的运行安全难以保证。一般情况下，管道的蠕变性裂纹主要集中在集管热影响区、高温蒸汽管、加热膨胀管等区域。实际上，蠕变性裂纹的特征是十分明显的，方向与最大拉应力垂直，呈现出曲折形式走势、裂纹面积较大以及多条裂纹平行分布的特点。另外，蠕变性裂纹还具有细微的、呈椭圆状的蠕变孔。需要注意的是，在管道焊缝出的蠕变性裂纹排列会表现出特殊的形式，与焊缝方向平衡，由焊缝表面深入到内部，并且在主裂纹的边界两侧会有沿晶粒平行分布的裂纹。

1.3 焊接裂纹

由于目前大多数的锅炉锅炉压力容器压力管道都是由金属板焊接而成的，因此在锅炉运行过程中，在运行压力的影响下，受到高温环境的影响，锅炉压力容器压力管道的结构强度会相应的降低，金属板焊接缝的位置经常会出现裂纹。虽然在锅炉制造完成后会进行静置冷却操作，但是在锅炉制造的过程中也会带来冷裂纹的问题，对锅炉的安全运行产生不良影响。此外，在锅炉压力容器压力管道金属板焊接过程中，氢元素与金属组织接触，在焊接冷却的过程中，奥氏体会逐渐转变成铁元素，而压力管道结构中的氢元素则会逐渐朝着结构的中部移动，最终在焊接冷却过程中产生氢裂纹问题。

1.4 疲劳裂纹

锅炉压力容器压力管道疲劳裂纹主要包括机械疲劳裂纹和腐蚀疲劳裂纹两种，其中机械疲劳裂纹是指锅炉压力容器压力管道在长期的高强度、高温运行状态下产生的裂纹问题。应变力比较集中的区域是机械疲劳裂纹经常出现的区域，一般表现为直线型。机械疲劳裂纹在产生之初，裂纹分布比较集中，并且长度比较短，在没有妥善解决和维护的情况下，随着锅炉运行时间的增加，裂纹会逐渐深入到管道结构内部，并且拓展的速度会逐渐增加，最终造成锅炉压力容器压力管道的严重损伤和破坏。而腐蚀疲劳裂纹则主要集中分布在集裝箱管座等长期受到外部荷载压力的位置，腐蚀疲劳裂纹会随着时间的流逝而不断延长，除了对压力管道的正常、安全运行产生不良影响之外，还会导致锅炉压力容器压力管道内部环境污染问题。与机械疲劳裂纹表现形式不同，腐蚀疲劳裂纹相对细小、尖锐，会在主要裂纹出现后逐渐衍生出次要裂纹。

2 锅炉压力容器压力管道裂纹检验的内容与方法

2.1 整体检查

整体检查是锅炉压力容器压力管道最常用的检查方法之一，在整体检查工作中，主要做好以下几个方面的检查工作。

（1）对锅炉压力容器压力管道内部进行检查。一方面，要对压力容器与管道内部进行彻底的清理，充分清除管道内部与压力容器内的物料残渣与气体残留，减少对锅炉生产制造造成的不良影响，确保压力管道压力容器焊接、封头等不出现问题。另一方面，要对压力容器和管道进行外部检查，主要是检查容器与管道的外表面，并进行相应的维护与保养。同时，要对裂纹情况进行全面、系统、深入的检查，根据裂纹的形状、分布等情况对锅炉压力容器压力管道整体运行状态、容器及管道的磨损与腐蚀情况以及使用消耗等进行判断，为锅炉压力容器压力管道维护管理提供相应的参考与依据。

（2）要借助相应的仪器设备开展锅炉压力容器压力管道的整体检查，不能仅靠肉眼观察判断。在专业检查仪器的配合使用下，找到锅炉压力容器压力管道内的细小纹裂，明确锅炉压力容器压力管道外表面磨损和腐蚀的程度，准确掌握锅炉压力容器压力管道的使用寿命。在整体检查过程中，相关人员要坚持认真、负责的态度，在检查之前要根据相关经验做好计划，避免漏查、误查或者是缺陷等问题的出现。

2.2 质量检查

对于锅炉压力容器压力管道的质量检查主要包括以下几个方面的内容。①要对锅炉压力容器压力管道内部装载物质、运输物质的输出质量状况进行检查，采取对比常规状态下物质使用标准的方法对锅炉压力容器压力管道内的物质情况进行判断。或者是通过相应的质检报告对锅炉压力容器压力管道的运载状况进行反向检查，及时发现存在的质量问题。②要开展相应的耐压试验。耐压试验是检查焊缝的主要措施，只有通过耐压试验的锅炉压力容器压力管道才能够达到安全使用的要求。

3 锅炉压力容器压力管道裂纹问题预防管控的主要措施

3.1 加强对锅炉压力容器压力管道生产材料和制作过程的质量管控

一方面，要对锅炉压力容器压力管道制作材料的质量进行严格审核。由于锅炉压力容器压力管道长期在高强度、高温复杂条件下运行，因此对制作材料的要求是比较高的，如果制作材料质量不达标，锅炉压力容器压力管道更容易出现裂纹，难以保证运行安全。因此在锅炉压力容器压力管道制作阶段，相关的材料采购管理人员就要加强材料质量的管控，选择信誉好、规模大、质量有保证的合作厂家，选择符合锅炉压力容器压力管道用途和使用条件的材料，并且在锅炉压力容器压力管道制作之前、制作过程中都要做好相应的材料质量检查、抽检等相关工作。另一方面，要做好锅炉压力容器压力管道制作质量管理，对管道制作设计图纸进行严格审核，监督制作人员严格按照设计图纸进行规范操作，避免因个人操作失误对锅炉压力容器压力管道质量产生不良影响。同时对锅炉压力容器压力管道制作工序的完整性、连贯性进行管控，如果出现了漏项或者是操作顺序不当等，会直接影响到锅炉压力容器压力管道的质量，导致更多、更复杂的裂纹问题产生。

3.2 强化锅炉压力容器压力管道的质量检验

加强质量检验是预防锅炉压力容器压力管道出现裂纹的重要措施之一。具体地说，在强化质量检验方面，要做好以下几个方面的工作。①要构建完善的质量检验工作体系，为质量检验人员相关工作的开展提供可靠的依据和支持。具体的要根据锅炉压力容器压力管道的使用状况等对质量检验体系的内容、要求和标准等进行详细的、系统的明确。②要加强检验预防工作。在质量检验的过程中，要根据上文分析的锅炉压力容器压力管道裂纹的类型、易发生区域等内容开展系统、重点和全面的检验，同时对管道的内部进行清理，减少腐蚀物，降低因腐蚀物存在导致的裂纹发生率，减轻对管道的损害。将管道焊接位置作为重点检验区域，开展针对性的质量检验，做好管道焊接处定期维护工作，如果在检查过程中发现焊接处存在松动的问题，必须要立即进行补焊。③要成立专业的质量检验队伍，对锅炉压力容器压力管道进行监督控制。构建一支高水平的、经验丰富的质量检验队伍，明确各个工作岗位的职责，将责任落实到人，强化质量管控意识。同时要做好质量检验人员的培训工作，加强技能培训和知识培训，重点对锅炉压力容器压力管道可能出现的裂纹情况、产生原因、检查方法、监督控制手段等进行培训，确保质量检验工作效果的明显提升。同时要做好技术人才的引进，通过线上、线下相结合的方式，多种渠道地引进专业技术人才，并且在引进过程中着重考察技术人才的技术水平和个人综合品质，选拔、引进既有扎实专业技术实力，又有强烈责任心的人员充实到人才队伍，提升队伍品质。

3.3 规范锅炉压力容器压力管道的操作控制

根据上文对锅炉压力容器压力管道裂纹问题产生的原因分析可知，人为因素是导致锅炉压力容器压力管道出现裂纹的重要因素之一。因此，要从规范操作角度出发，要加强对操作人员的管理，减少人为因素对锅炉压力容器压力管道的不良影响。

（1）要从锅炉压力容器压力管道安装阶段开展操作质量管控工作。在锅炉压力容器压力管道安装之前，要设计合理的、科学的安装方案，在充分分析锅炉压力容器压力管道使用情况前提下，结合相关经验对管道安装进行科学设计。在管道安装的过程中，要严格按照安装的流程进行操作，在安装过程中药特别做好气密性、水密性的控制。

（2）严格规范操作操作流程，构建锅炉压力容器压力管道操作管理平台，引导操作工作人员规范、正确地对锅炉压力容器压力管道进行操作。加强对操作人员的培训，详细介绍操作流程以及压力管道的运转原理等，并通过案例分析、操作演示等方式让操作人员明确正确操作的重要性，了解违规操作可能引发的严重后果，提高操作人员的规范操作警惕性。

（3）完善锅炉压力容器压力管道操作管理监控系统。在长期高压运转状态下，锅炉压力容器压力管道不可避免地会发生故障，通过加强运行管理监控，引进先进的监控技术和监控设备，实时掌握锅炉压力容器压力管道的运转状态，对监控发现的安全隐患问题进行及时、有效的信号传送，并且为管道维护维修人员相关工作开展提供参考和数据支持，将因裂纹问题导致的损失降到最低。

3.4 保证锅炉运行的稳定性

（1）要确保锅炉压力容器压力管道在锅炉的开启、运转及停止等阶段的稳定运行。确保锅炉的开启、运转及停止阶段中，压力管道能够始终保持在平稳的运行状态下，如果发生较大的起伏，则会直接影响到影响到锅炉压力容器压力管道的质量。在整个过程中，尤其是要做好温度变化的控制，如果温度变化过大，会在短时间导致锅炉损害问题，因此，不论是锅炉的升温操作，还是降温操作，都必须要遵守循序渐进的原则进行，绝对不能出现温度的瞬间性变化操作。另外在进行锅炉预热操作的时候，必须要确保预热操作无误，杜绝违规操作。

（2）要做好锅炉压力容器压力管道维护工作。随着运转时间的延长，锅炉压力容器压力管道必然会产生相应的磨损，有效、科学的维护能够延长压力管道的使用寿命，促使压力管道维持相对良好的运行状态。应当配备专门的、专业的、了解压力管道的原理、裂纹产生类型以及相关维护理论知识的设备维护工作人员，在维护过程中要严格按照相应规范进行操作，对压力管道的维护情况进行定期、客观的记录，如果在维护的过程中发现异常的情况，必须及时与相关技术人员进行沟通，对异常情况发生的原因进行分析，并立即采取措施进行解决。

4 结语

锅炉压力容器压力管道在运行过程中受到多个方面因素的影响，会产生不同类型的裂纹问题，影响到锅炉的安全稳定运行。必须要从实际出发，做好锅炉压力容器压力管道运行的整体检查和质量检验，并且加强制作材料和环节管控、强化质量检验、规范操作和保证锅炉稳定运行等，多方面采取措施防止锅炉压力容器压力管道裂纹问题的发生，确保锅炉锅炉压力容器压力管道运行安全，保障相关人员的生命财产安全，促使工业企业更好地发展与进步。

参考文献

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