锅炉压力容器及管道检验技术

陈有强 宋永翔

青海油田监督监理公司特种设备检验所 甘肃 酒泉 736202

1 锅炉压力容器及管道检验的目的和意义

锅炉压力容器及管道检验指的是在使用锅炉压力容器和管道过程中的检验，也就是根据相关法规制度，由专门的检验人员对锅炉压力容器和管道的安全状况进行必要的检查和试验。锅炉压力容器及管道的检验主要包括外部检验、内外部检验和全面检验等。对压力管道的检验检测工作包括：外观检验、测厚、无损检测、硬度测定、金相、耐压试验等。通常锅炉压力容器及管道检验指的是对锅炉、压力容器及管道设计、制造、安装、运行、维修等各个环节的检查、监督、试验，主要目的就是对这些环节中出现的不利于锅炉压力容器及管道的安全运行的因素进行消除和减少，从而确保锅炉压力容器和管道更加安全、可靠的运行。锅炉压力容器和管道的工作条件恶劣，有很多的因素都会对压力容器和管道的质量产生影响和损害，无论压力容器和管道的质量如何，都不可避免的会在锅炉生产中出现这样或者那样的质量缺陷，最终导致生产事故的产生。因而及时发现和妥善处理锅炉、压力容器的缺陷就成为十分重要的问题[1]。

2 锅炉压力容器及管道常用检验方法

2.1 宏观检查

直观检查主要包括肉眼检查、灯光检查和锤击检查等方法。肉眼检查通常检查其内部或者外部是否存在腐蚀、斑点、凹陷、裂纹等缺陷。灯光检查法就是利用手电筒或者是吊入到容器或者管道中的小灯泡对容器及管道的表面的缺陷进行检查的方法，一般检查容器或管道是否存在鼓包、凹陷或者深坑等变相。锤击检查法指的是利用适当大小（一般重0.5kg左右）的手锤轻击锅炉、压力容器部件的金属表面，根据锤击所产生的声响或者小锤弹跳的程度对检查部位是否存在缺陷进行判断和分析。

2.2 无损探伤

就目前情况来看，在我国应用最为广泛的无损探伤技术就是射线照相技术，该技术同时也具备较高的灵敏度。该技术主要低利用感光胶片对射线强度进行检测，在X射线感光胶片上对应的有缺陷部位将因接受较多的射线，从而形成黑度较大的缺陷阴影。无损探伤技术中的着色技术和磁粉探伤技术一般用在锅炉压力容器和管道的表面探伤工作中，通常能够对压力容器和管道的表面裂缝等缺陷进行检测。在锅炉压力容器和管道实际运行工作中，着色探伤和磁粉探伤技术是使用非常频繁的无损检测技术[2]。

2.3 机械性能试验和金相试验

当无法确定构件的缺陷是否已经产生变化时，也可以进行必要的机械性能试验和金相试验，如长期高温造成金属石墨化或者热脆过热引起严重变形等。

3 锅炉、压力管道、压力容器常见裂缝问题

锅炉的运作环境各种各样，但无一例外，需要保持长期运作状态，而锅炉的压力容器因与锅炉装置处于联通状态，压力容器本身也同样需要保持与锅炉设备的同步运作状态。压力容器长期处于高碱性环境中运行，而设备的材质为钢板，钢板中的金属晶体与高碱性物质发生反应，从而产生电位差，此时的钢板材质中蕴含微弱电流。钢板在受到高碱性腐蚀情况下，微电流会促使腐蚀面不断扩大和加深。而实际上，这些腐蚀面继续加深，必然会导致钢板的内部形成裂纹，虽然短时间内肉眼难以辨别，但以显微镜设备能够轻松观察出主要裂纹和次要裂纹的位置。检查压力容器上的裂纹时，可以观察裂纹的走势发展，两种裂纹的发展趋势并不相同。以主要裂纹来讲，该种裂纹会逐渐向晶体的内部延伸，并且最终穿透裂纹。而次要裂纹则呈现出放射状态，围绕着主裂纹的位置向四周分布。通常情况下，当次要裂纹已经发展到被肉眼观察到时，人们可以在裂纹周边发现氧化铁[3]。

除了因腐蚀情况所造成的裂纹，设备的过度运作也会形成疲劳裂纹，但是，疲劳裂纹的类型总共有两种，一种是腐蚀疲劳裂纹，一种则是机械疲劳裂纹。在对锅炉设备进行定期检测期间，市场会发现设备上出现疲劳裂纹，导致该问题的主要原因如下：锅炉设备处于交变应力和腐蚀性物质的双重作用下，材质表层形成腐蚀疲劳裂纹。而它形成的最主要前提条件就是疲劳断裂，也可以说腐蚀性疲劳断裂就是在疲劳断裂的基础上形成的，所以二者的断裂特性大体上是一致的，同时这种断裂也是造成锅炉承压部件损坏的最主要因素，并且疲劳断裂的形成位置相比于其他断裂而言也是呈现出某种规律的，一般形成在应力集中的地方，当它初始形成时，断裂往往极为细微，而一旦不进行适当处理就会形成不断扩大的趋势。 在一定的特殊情况下，锅炉生产的整个过程中还有可能产生过热过冷纹。通常情况下，对于高干锅炉等温度压力容器产品来说，通常都会使用特殊的各种金属实木板进行卷制、焊缝形成等，但在焊接的整个过程中裂缝和热裂纹都是在所难免的。热裂纹的形成主要是由于在金属材料结晶的环节中，在箱变操作之前形成的晶格缺陷问题，由于热裂纹具备了微观晶格破坏力，同时由于其具有焊接工艺中的特殊普遍性。对冷裂纹而言，形成持续时间更长，通常产生于在焊接结束后经过较长的时间或者在低温环境下产生，并且冷裂纹在一般情况下具有极强的隐蔽性，因此检测起来就会更加困难，并且其所产生的负面影响也十分严重[4]。

4 锅炉、压力管道、压力容器裂纹预防建议

4.1 严格控制生产材料与制作材料的科学性

首先，政府必须做好对制作材料的严格审查。压力管线将长期处在高强度的运行状况下，所以对其本身制造材质的要求相对较高，一旦造成材料品质不合格，那就会造成压力管线的品质出现问题，更易产生裂缝等现象，危害到压力管线的正常运用。所以供应人员一定要做好对材质的挑选与审查，要挑选资信好、产能规模大的供货厂商，在对材质进行挑选时还必须充分结合压力管线的用途与使用状况，挑选可以满足高压管线制造的材质，在开展高压管线制造前还必须对材质进行抽检，保证材质合格，才能进行高压管线制造流程中。其次，一定要做好对压力管线的制作，另一方面，还必须要严格审查设计图纸，有关人员应当按照设计图纸的具体内容、结合压力管线的作用原理等，分析压力管线设计图纸的科学性与有效性。另外，还需要进一步提升制作人员的管理能力，在制造流程中需要严格地依照工艺及制造规范实施，而相关人员也需要严格规范自身操作，以防止由于个人原因而对压力管线的品质产生负面影响，在制造流程中还需要针对压力管线经常产生的裂缝问题进行剖析，并通过各种技术手段进行合理规避，提升压力管线的品质，从而降低裂缝的形成。最后，还必须严格审核制造流程，生产阶段的压力管道制造质量关键，一旦制造流程出现不符或者遗漏工艺的情况，那将会影响到最后的成果，也会导致资金耗费，所以一定要在制造前对生产流程进行仔细检查，保证工艺完整性，并且还必须对制造工艺的顺序进行分析，保证制造工艺的合法性[5]。

4.2 规范压力管道设备安装与操作行为

人为因素也是造成压力管线中出现裂缝的不能忽略的最主要原因，所以一定要做好对作业人员的监督管理，以尽量减少人为因素对压力管线的危害。首先，一定要进行好高压管线安装工作，因为一旦高压管线安装出现了问题，就会直接影响高压管线使用情况，也将带来很大的经济损失，所以在对高压管线进行安装工作时，一定要设计科学合理的施工方法，并根据高压管线的实际使用状况以及相关经验进行科学方案设计，并且在安装过程中还必须严格遵照安装流程实施，特别要控制气密性、水密性等。其次，一定要严格规定人员的操作过程，建立好操作平台，对操作平台进行设计优化，对做好技术指导，以确保操作的准确性。还必须做好对操作者的思想指导工作，并采用事例剖析等手段详细地告知正常动作的必要性，以及因违规操作所能造成的其他严重后果，并由此来培养对的警惕性，同时做好对的操作技能训练，并详尽说明作业过程以及压力管道的运行机理等。最后，必须建立监控体系。高压管线处在长时间工作阶段，在运营中必然会遇到大大小小的提问，唯有完善监测，可以即时掌握高压管线的工作情况，也可以协助维护管理人员发现问题，适时加以处理，最大限度减少风险。

4.3 健全锅炉压力容器及管道质量检查机制

首先，一定要完善质检管理体系，只有质量体系的完善，才可以良好的质检管理，使得相关人员可以做到有章可依、有章必依。所以，一定要针对压力管道应用条件等对质量检验标准的内涵、有关规定与指标作出详尽规定。其次，一定要做好检查，做好防范教育。一方面，在检测过程中，必须针对高压管线出现裂缝的类型、易出现区域等信息进行仔细检查，还必须进行管线内的清洗操作，降低锈蚀物质的产生以及对管线的破坏。另外，必须着重检查管线焊缝部位，管线焊缝部位对高压管线的工作有着举足轻重的影响，所以一定要提高检测的有效性，另外也必须对焊缝部位进行定期维护，一旦发生焊缝部位产生松动情况一定要进行补焊。再次，政府一定要组建国家质检队伍，负责质量监督控制等工作。部分企业缺少质检队伍，造成质检岗位空缺，部分企业已经组建了质检队伍，但质检队伍工作人员素质不齐，工作成效较差，所以一定要做好企业质检队伍的组织建设，确定每一名工作岗位所承担的职责内容。最后，必须做好质检工作人员的技能训练，必须选拔正直客观、知识过硬、实践经验丰富的工作人员加入团队，也必须做好知识训练，了解压力钢管可能发生的裂纹现象、发生原因、监督控制手段等，以便有效提升质检项目的有效性。

4.4 保障设备处于长期稳定运行状态

首先，人员必须严格保证压力管路运行稳定性，为更好保证工作的稳定性与可靠性，必须严格控制锅炉温度的启动、运行和终止三个阶段，以保证在这三个阶段中压力管路一直稳定的工作状况，以防止温度出现太大的起伏影响到压力管路的工作质量，尤其是对高温变化必须进行严格管理，否则如果高温变化过大，在短时内极有可能会对锅炉温度产生很大危害，人员如果需要进行加温作业或降温操作时都必须遵守循序渐进的准则，以防止温度瞬间性改变，在进行加热作业时，人员也一定要着重注意质量，保证在加热时操作准确无误，以防止因违规行为而产生的裂纹问题。其次，一定要进行养护管理工作，机械产品由于运行期限的增长势必会出现相应的损坏，而搞好养护管理工作，可以有效增长机械设备使用寿命，保证机械产品正常工作状态，及时发现问题并进行处理。所以一定要设置专业的维修人员，要求技术人员应该掌握压力管线的原理裂纹产生类型维修的基础知识，在维修过程中要严格遵照有关标准进行，将压力管线的维修状况进行定期记录，在维修过程中一旦发觉有异常情况，应该及时和有关人员进行交流，仔细分析原因并加以处理。

5 结束语

对高压锅炉尾部、加压容器、加压管路来说，某些部位发生断裂是较为普遍的问题，断裂产生的因素也可以分成主观和客观二种方面。而造成断裂产生的主要因素则为受力状况及周围环境条件。如果锅炉中某个部份由于长期内部应力的影响，使得它产生了疲劳效应，将会大大缩短吃不见的使用期限，若环境条件不合适，则可以是某个部分产生了腐蚀疲劳现象。在我们的生活当中，由于锅炉、压力容器、压力管道都发挥着十分关键的功能，所以，有关的企业单位对锅炉、压力容器、压力管道等产生裂缝的原因加以分析，并进行了适当的预防工作，以降低安全隐患问题的出现。