漫谈锅炉压力容器压力管道检验中裂纹问题及对策

潘绍祥

（广西特检院钦州分院，广西 钦州 535000）

锅炉压力容器压力管道在运行中会受到多种因素的影响，包括介质属性、外界环境和操作方法等，因此，应该重视其运行安全性与稳定性，防止重大安全事故的发生。在对锅炉压力容器压力管道进行检测时，如果采用的方式不正确，将会导致其内部缺陷无法被及时发现，给人们的生产生活带来威胁。尤其是压力管道中裂纹问题的存在，是威胁生产安全的主要因素，因此，应该采取有效的检查与防治措施，提升锅炉压力容器压力管道的运行可靠性。在检查工作实施的过程中，除了应该明确锅炉压力容器压力管道的运行特点外，还应该掌握检查手段的应用技巧，增强工作规范性与专业性。因此，应该从锅炉压力容器压力管道的运行情况出发，制定针对性检查与防治工作方案，将运行风险控制在合理范围内。

1 锅炉压力容器压力管道检验中裂纹问题的原因

1.1 疲劳裂纹

锅炉压力容器压力管道中，最常见的一种裂纹就是疲劳裂纹，分为机械疲劳裂纹和热疲劳裂纹两种主要形式。尤其是在汽轮机叶轮、大轴和辅助转动机械设备中，机械疲劳裂纹相对较多，随着交变应力的增大以及腐蚀介质的增多，会导致机械疲劳裂纹的不断扩展，进而对设备运行造成影响。机械疲劳裂纹会受到多种外界因素的影响，包括了环境介质、结构形式和组织状态等，因此，在对其进行检测时，往往难度较大，需要考量的内容较为繁杂。拉伸应力轴与机械疲劳裂纹的角度在45°左右，呈现出稳定扩展的特点。在输水管座、压力表管座和排汽管管座中，热疲劳裂纹相对较多，只要是受到温度变化而产生。

1.2 腐蚀裂纹

在工业生产中，应用锅炉压力容器压力管道时，往往在压力管道中发生较多的化学反应，因此，会对其造成一定程度的腐蚀，导致裂纹的出现，这是腐蚀裂纹产生的主要原因。在压力管道壁当中会有反应残余物的存在，如果未能够对其进行及时清理，将会对压力管道造成腐蚀。在压力管道的转接位置和阀门位置等，是腐蚀裂纹出现的主要区域。在对腐蚀裂纹进行预防时，应该尽可能选择防腐蚀材料，同时，加强对压力管道的有效养护，保障其良好运行状态，避免对生产安全造成威胁。

1.3 焊接裂纹

焊接工序在锅炉压力容器压力管道架构中较多，因此，由于焊接工艺因素而引起了较多的焊接裂纹，这也是影响锅炉正常运行的关键。在焊接工作中，未能严格遵循相关施工规范及标准，在验收时存在形式化问题，未能针对裂纹进行及时检测，同时，如果焊条的质量不合格也会引起压力管道的裂纹。压力管道中的传输介质会由于焊接裂纹的存在而发生泄漏，进而发生安全事故。

1.4 蠕变裂纹

在角焊缝、集箱孔桥区、热影响区、蒸汽管外弧位置等，通常会出现较多的蠕变裂纹，主要是由于上述区域容易受到温度和多种应力的作用，变形和损伤问题出现在金属组织中，进而引发裂纹。主应力方向通常与蠕变裂纹的发展方向呈垂直状态，同时，也会引起蠕变孔洞问题。蠕变裂缝也会存在于焊缝损伤位置，多沿晶扩展，加强对蠕变裂纹的检验与处理，也是增强锅炉运行可靠性的关键。

2 锅炉压力容器压力管道检验中裂纹问题的处理对策

2.1 超声波检测技术

超声导波检验技术在大型锅炉设备的检测中较为常用，最早用于检验油气管道和石化装置管道裂纹。在实践工作中，应该将探头模块设置于压力管道附近，并保持环向布置的形态，严格控制探头的间距。当管道的厚度发生变化时，则会对低频超声波的传导造成干扰，探头可以接收相应的反射能量，从而对锅炉压力容器压力管道的连续性进行评估，实现对裂纹的有效定位。与传统检验技术相比较而言，能够有效保障裂纹检验的全面性，同时，提升工作效率。声发射检验技术也是超声波检验技术的常见类型，应力波会由于压力管道裂纹的存在而被激发出来，在对其进行接收时则主要借助于声传感器，实现对裂纹声信号的获取与分析。应用声发射检验技术时，能够满足实时监测和远距离监测的要求，增强裂纹检验的敏感性。尤其是当压力管道具有较小的空间时，该检验方式的应用效果较好，在大型电站锅炉管道中的应用较多。对于应力波声信号的提取，是该检验技术的关键点，经验模态分解联合自相关差分Duffing振子法的应用，能够增强其识别能力，但是，也存在阈值选择的限制。

2.2 渗透检测技术

利用固体染料的发光现象和液体的毛细现象，能够实现对锅炉压力容器压力管道裂纹的有效检测，这就是渗透检测技术的基本特点，在实践应用中的操作较为便捷，尤其是在表面开口检测中的效果较好。但是，在应用该技术时，也存在一定的局限性，往往会污染压力管道。显像剂是渗透技术应用中的重要试剂，显现裂纹位置的渗透剂痕迹，从而帮助检测人员对缺陷分布特点和形状特点进行分析。当材料表面具有较强的吸收性时，则不适合应用渗透检测技术，应该对压力管道的运行环境进行综合分析，通过表面质量检测分析其裂纹的现状及发展趋势。渗透检测具有无损性特点，不会对压力管道造成破坏，能够保障较高的检出率。后乳化型着色渗透检测、水洗型荧光渗透检测和溶剂去除型荧光渗透检测等，是当前几种常用的压力管道裂纹渗透检测技术。

2.3 红外成像检测技术

红外热成像仪是该技术应用时的主要设备，能够对锅炉压力容器压力管道的红外辐射能量进行全面获取与分析，通过电信号的形式得到压力管道温度，红外辐射的能量分布会由于温度的不同而出现差异，因此，能够对管道中的裂纹进行判断，同时，明确其未来发展趋势。红外成像检测技术具有较高的灵敏度和精确性，大大提升了压力管道裂纹检测的效率，帮助工作人员对结构与材料完整性、不连续缺陷状况等进行全面分析。同时，温度条件和时间等因素不会对该技术的应用效果产生影响，因此，具有较强的适用性。应用红外成像检测技术时，需要保障压力管道良好的几何形态和导热率，其灵敏度也受到缺陷面积的影响。在热疲劳裂纹、机械疲劳裂纹、蠕变破坏裂纹和应力腐蚀裂纹的检测中，通常采用红外成像检测技术。

2.4 磁粉检测技术

磁粉检测技术的应用范围较广，而且具有简单易操作的特点，同时，能够增强缺陷检测的灵敏度。磁性材料的磁化性能，是决定检测工作效果的主要因素。在锅炉压力容器压力管道表面缺陷的影响下，磁力线会产生一定的变化，这是导致漏磁场形成的主要原因，通过分析磁粉的分布情况，能快速找到工件的缺陷问题。该技术的应用，能够消除工件尺寸和形状对检测结果造成的影响，其长度精度可以达到0.1mm，帮助检测人员对压力管道表面的缺陷大小、位置等进行全面分析。同时，由于其应用方式较为简便，因此，不需要较高的成本投入。在应用磁粉无损检测技术时，针对深度小于1mm的缺陷往往存在一定的局限性，而且需要确保压力管道表面状况良好，防止对磁粉的吸附产生影响。

2.5 射线检测技术

在介质中有射线穿过时，会对射线起到一定的减弱作用，其阻力系数和介质厚度等因素，会对减弱实际效果产生影响。尤其是当锅炉压力容器压力管道中存在裂纹缺陷问题时，该位置的阻力系数与正常情况下的阻力系数不同，对于该位置的射线强度进行检测与分析，能够明确裂纹的位置与实际情况。在应用射线无损检测技术时，为了能够快速获取射线穿过介质后的强度值，还应该借助于X光感光胶片，通过分析感光程度分析裂纹缺陷的差异性。检测人员只需要对胶片当中的黑度情况进行分析，就能够快速获取压力管道中的裂纹缺陷范围与大小。尤其是X光感光胶片的应用，大大提升了无损检测的直观性，快速分析裂纹构造情况。

2.6 光纤传感检测技术

作为一种新型的检测技术，在锅炉压力容器压力管道裂纹检测中，光纤传感检测技术的应用正在逐渐增多，具有较强的实时性和灵敏性，同时，能够防止电磁干扰对检测结果造成的影响。分布式与准分布式光纤检测的应用效果较好，能够降低损耗的同时，扩大裂纹检测的范围，尤其是当压力管道的距离较长时，可以采用该检测方法。分布式光纤检测技术又可以分为光干涉技术、光反射技术和光散射技术等。当对于裂纹检测的精度要求较高时，可以采用准分布式光纤传感检测技术，能够获得裂纹的准确位置，但是，在实际应用中会产生较大的损耗。

3 结语

疲劳裂纹、腐蚀裂纹、焊接裂纹、蠕变裂纹等，是当前锅炉压力容器压力管道的主要裂纹类型，导致裂纹产生的原因不尽相同，因此，检测技术的使用方法也有所差异。超声波检测技术、渗透检测技术、红外成像检测技术、磁粉检测技术、射线检测技术和光纤传感检测技术等，是实践工作中几种常用的裂纹检测技术，应该掌握每项检测技术的要点，同时了解其适用条件，确保裂纹问题能够得到及时检测并处理。