锅炉和压力容器及压力管道检验中裂纹问题探讨

姚俊峰

（本溪市特种设备监督检验所，辽宁本溪 117000）

0 引言

在工业领域中，锅炉、压力容器和压力管道的应用频率越来越高，且在满足各项生产需求的同时，不同的工况极易导致其中出现裂纹情况，进而可能引起爆炸，所以需要开展相应的检验工作，并针对裂纹问题进行有效控制。在开展检验工作的过程中，主要针对裂纹的形态进行分析，以掌握其性质、类别及影响因素，从而可以掌握设备缺陷，了解设备整体安全性能及工作状态，之后根据实际情况采用合理的措施，对裂纹进行预防及处置。可见，针对锅炉、压力容器以及压力管道检测中的裂纹问题进行探讨具有重要意义。

1 锅炉和压力容器及压力管道检验内容

在对锅炉、压力容器、压力管道开展检验工作时，首先需要了解其新旧程度以及距离使用期限的时间，之后观察其外在的磨损情况，再了解锅炉整体运行环境，以明确裂纹出现的原因。

2 锅炉和压力容器及压力管道裂纹问题

2.1 应力腐蚀裂纹

锅炉、压力容器、压力管道中出现应力腐蚀裂纹的主要原因是受到应力影响和腐蚀影响。通常锅炉、压力容器、压力管道之中，水介质主要为碱水且浓度较高，会严重腐蚀容器管道，且此类型裂纹主要集中于集装箱管座以及汽水管道两个位置，因为这两个位置与碱水接触密切，并使金属出现微观改变，导致金属晶体和边界构成电位差、能产生微弱电流，而在电流作用的影响之下极易发生裂纹问题。裂纹可以划分成主裂纹、二次裂缝等多种不同类型，主裂纹能够从晶体内部穿过，而二次裂纹则沿晶体边呈放射状进行发展。一般来说，奥氏体不锈钢出现此类型裂纹的概率较低，但是在水汽环境之下，材料受应力作用将会导致裂纹出现，并呈树枝状发展[1]。

2.2 疲劳裂纹

疲劳裂纹出现的初期并无明显表现，如果未对其进行及时、有效的处理，将会逐渐出现延伸情况，导致裂纹面积越来越大，所以需要根据疲劳裂纹出现的原因选择合理的措施。通常疲劳裂纹由机械、腐蚀、热3 种因素引起。

机械裂纹主要出现的部位包括压力容器、管道叶轮、管道叶片及辅助传动设备。裂纹一般在材料缺陷位置、接头位置，由加工导致的刀痕、尖角、小孔等位置开始出现，出现初期长度较短，但会随时间发展而延长。

腐蚀裂纹为已经出现的疲劳裂纹，在受到腐蚀作用、应力作用的情况下构成穿晶裂纹。此类裂纹在发展过程中会出现宽度逐渐增加的情况，且可能在压力容器及压力管道中引起腐蚀坑。如果腐蚀裂纹长时间处于振动等应力环境之下，其形成速度及发展速度均会不断提升。

热疲劳裂纹出现的原因主要为金属材料反腐强度低于拉伸强度。

2.3 过热过冷裂纹

锅炉压力容器、压力管道中所应用的金属板原材料，在加工环节中需要经过轧制、焊接以及冷却等多项工艺处理，也就必然要经过不同的温度环境，过程中温度的变化幅度较大，极易产生过冷过热问题，并导致金属材料逐渐出现裂纹问题。一般过热情况能够使晶体发生氧化或融化，之后形成过热裂纹，且若金属材料的加热温度已经在该项材料的临界温度以上，导致过热裂纹出现的可能性较大，如果在经过加热处理后对材料进行持续冷却，例如焊接操作后进入冷却环节，也有可能导致金属材料出现裂纹，并且此类型的裂纹隐蔽性较强，不易被察觉，所以出现安全隐患的可能性更大。由于热裂纹问题与金属结晶情况同步出现，所以热裂纹之中能够呈现出晶格破坏性的特点，特别是焊缝长时间暴露于空气之中，能呈现出黑蓝色或蓝色[2]。

冷裂纹出现的概率通常较低，仅在温度较低的状态下或焊接后经过较长时间才出现，同样具有隐蔽性较强的特点，不易被察觉且检测难度较大，但是冷裂纹一旦出现就极易导致严重危害。

2.4 蠕变裂缝

如果裂缝由应力作用和温度变化共同引起，且锅炉设备有损伤情况也会引起蠕变裂缝。该类裂缝一般在集箱以及管道应力较为集中的位置出现，如果管道表面存在过热发胀情况，也会出现蠕变裂缝，并逐渐引起材料组织受损、组织分离以及设备变形等多种不良情况。从整体上来看，蠕变裂缝呈现出裂缝带特征，中间为主裂缝、两侧裂缝呈平行状态分布，同时易在受损区域形成大量孔洞，孔洞之间存在不规则连接情况，但整体上沿晶体边界发展。

2.5 焊接裂缝

因为安装过程较为复杂，焊接裂纹一般出现在安装锅炉压力容器及压力管道的过程中。导致焊接裂纹的原因有：①材料质量不良，导致焊接效果受到影响；②工作人员专业能力和专业素养不足，操作过程中存在漏洞。在焊接裂纹情况出现后，传输介质易发生泄漏，可能引起多种安全事故，不仅不利于管道自身的安全性，还可能导致锅炉整体的安全性、稳定性以及使用寿命受到影响[3]。

3 预防锅炉和压力容器及压力管道裂纹的策略

上述的各项锅炉、压力容器和压力管道裂纹问题应该获得充分重视，也就需要相关部门提升对此的认识，并加强巡检工作，以及时发现和解决裂纹问题并处置妥当，避免各项安全事故，可以从以下5 个方面开展工作。

3.1 提升设计工作质量

现代锅炉结构通常较为复杂，管道之间交错现象十分普遍，为了保障设备及管道安装以及应用的合理性，必须优化设计工作。要求设计工作人员首先充分了解工程实际情况以及锅炉应用需求，明确锅炉运行环境，有针对性的选择原材料和加工工艺，之后合理布局锅炉管道，保障各管道之间顺畅且合理的衔接，以能够提升运行过程的安全性和稳定性。在正式开展安装工作之前，安装工作人员应与设计人员充分沟通，明确设计意图和各项细节，一旦发现其中存在问题，应及时进行协调和修改。另外，为了保障施工过程的顺利，必须根据设计方案对施工内容进行合理划分，同时明确各部分的责任，并将责任落实于个人，特别是需要明确标记重点环节，以尽可能减少施工过程中的人为失误情况，降低裂缝问题出现的可能性[4]。

3.2 加强各环节管控

在开展锅炉、压力容器、压力管道的生产制造工作时，应首先合理选择原材料，强化原材料质量的检验工作和控制工作，同时不断根据行业发展应用新材料，或促使材料得到优化，并积极提升生产制造技术水平，保障生产过程中各个环节均处于规范状态，且生产结果能够与相关要求和标准完全符合，以降低材料出现裂纹的概率，进而降低成品出现裂纹的概率。另外，在各个生产环节之中，均应开展严格的审核工作，以避免相关工作人员的操作失误，降低设备运行过程中的不良情况。

3.3 提升检验力度

无论是锅炉、压力容器、压力管道的加工完成开展验收工作，还是各项设备已经进入到运行和维修阶段，均需对其开展全面的检验工作，并进行详细记录，以全面了解各项设备的变化情况，从源头处对裂纹问题开展控制工作。并且，根据设备的投入使用时间，还应合理调整检验工作的频率以及范围，同时需要针对该将工作设置科学合理的检验制度，以保障检验工作的细致和完善。在检验工作人员方面，也应合理设置奖惩制度，以促使工作人员的责任意识以及工作积极性得到提升[5]。

3.4 提升检验工作细致性

在开展锅炉、压力容器、压力管道检验工作的过程中，工作人员应该充分认识到自身工作的重要性，并能够以裂纹问题实际情况为基础，对其性质、类别以及影响因素进行充分分析，同时掌握其中的特征和形成原因，也就能够选择科学合理的措施解决裂纹问题，并可以为锅炉设备的安全、稳定运行提供保障。

在生产和制造各项设备时及应该对其中的各项检验措施进行严格落实，以保障产品各方面均与相关要求相符合，特别是需要针对产品原材料进行严格的质量检验，同时具有针对性的开展生产过程控制工作，以避免生产过程中出现流程不正确、操作失误或是细节落实不到位等不良情况，也就可以避免导致产品最终质量受到影响。在产品出厂之前，还应注重完善验收工作，确认产品质量合格，为其开具合格证明。方可出厂。

3.5 强化人为因素控制

在对锅炉、压力容器、压力管道进行检验的过程中，人员主观因素可能导致检验效果受到影响，所以需要针对人员主观因素进行合理控制。首先。在开展加工工作之前，应该开展原材料质量检验工作，保障检验工作人员完全了解原材料相关的质量标准，并根据此开展细致的检验及审核工作，及时明确其中不符合标准的材料，以避免产品最终效果受到影响。在进行生产加工时，检验工作人员需要针对其中的设计图纸以及工艺技术的合理与否进行检验，以保障施工工艺以及技术与相关要求相符合，且各项工艺技术能够得到充分落实。还应针对加工人员进行严格管理，避免加工人员的失误导致产品质量受到影响。在完成产品加工后，还要及时开展抽检工作，必要时应进行全面检查，若其中存在问题则应根据问题实际情况，及时优化生产工艺技术，并进一步完善工作流程，检验工作结果也可以作为对各方面相关工作人员进行评价和奖惩的主要依据[6]。

4 结束语

在锅炉、压力容器、压力管道的应用过程中，各项设备可能出现由应力、疲劳或过冷、过热等多方面因素引起的裂纹问题，并可能逐渐导致更加严重的问题，所以应针对裂纹问题具体情况进行分析，强化各方面管控工作，以降低裂纹问题出现的可能性。如果已经出现，则应进行科学合理的处治，以提升锅炉、压力容器、压力管道的应用效果以及设备整体的运行安全。