锅炉压力容器压力管道检验中的裂纹问题和对策

2023-09-08李响

现代制造技术与装备 2023年7期

李响

（国能河北龙山发电有限责任公司，邯郸 056001）

在锅炉压力管路检查过程中，要根据锅炉压力管路实际情况选择合理的检测技术，判断锅炉压力容器运行中存在的问题，避免其影响锅炉压力容器的正常运行。但是，从目前锅炉压力容器运行情况来看，由于受到内、外环境的影响，锅炉压力容器经常出现各种裂纹问题，且很多工作人员易忽视裂纹问题。一旦裂纹现象过于严重，会影响锅炉压力容器的正常运行，给工作人员日常操作埋下安全隐患。因此，为保证锅炉压力容器的使用寿命不受影响，应规范处理压力管道裂纹问题。

1 锅炉压力容器和压力管道概述

1.1 压力容器

从目前压力容器生产制造情况来看，它有国家层面的政策支持。我国拥有国际一流水平的金属压力容器生产工艺和研发工艺，使其在我国具有良好的发展前景。压力容器作为最常见的金属压力容器，本身能够承受一定的压力，密闭性也比较出色，使得压力容器在很多领域甚至在科研工作中能够发挥重要作用。大多数情况下，压力容器呈现出大罐子形状，主要承载液体或气体，在特定制造过程中成为能源供应的主要载体。目前，应用功能压力容器的材料主要有反应堆压力容器的母材、螺栓螺母和焊接材料等。

1.2 压力管道

现代压力管道和压力锅性质基本相同，在整个压力运输中具有重要作用。压力管道是输送管道中的重点，在锅炉日常工作过程中起着液体输送和气体输送的作用，在输送管道中起着输送、分配和排放流体的作用。压力锅炉除了各种基础部件外，其内部压力管道要配备相关支撑件，如法兰、螺栓连接、阀门、管件及管体等。压力管道的日常运行全部由这些零部件进行控制。压力管道经过工作人员不断研制，取得了完善的装配方式和制作流程，在压力锅炉工作效率、安全保障等方面发挥着重要作用。一是系统特征。各条压力管道之间存在一定的关联，如果一条管道出现问题，会对其他管道产生冲击。二支撑元件数量多。与其他管型压力容器相比，压力管路中支承元件和组成元件数量更多，对各种材料的质量和工艺提出了更高要求。三是压力管道漏点和容器压力较大[1]。

2 锅炉压力容器压力管道中出现裂纹的主要原因

2.1 应力腐蚀问题

由于压力容器日常运行中存在较强碱性，使得其在特殊化学作用下会发生化学反应形成显著的电位差，这是典型的应力腐蚀问题。应力腐蚀在粒子作用下出现辐射性扩散，会产生裂纹。但从其他角度分析，压力容器和压力管道内部外部应力受到苛性脆化因素影响，在某环节出现裂纹，且呈现出由内向外辐射的状态。如果工作人员处理不及时，易造成严重的安全事故，如图1所示。另外，因受力腐蚀产生的裂纹呈现放射状态，从外表上看似蜘蛛网状，呈现由内向外辐射的趋势。这对工作人员专业素养提出了更高要求，要求其要具备较高的专业素养，丰富的工作经验，重视腐蚀问题，能够结合实际腐蚀情况提出针对性解决措施。裂纹通常以主裂纹方向为基础向外扩散，待腐蚀进一步加剧易发生质变[2]。

图1 应力容器腐蚀

2.2 温度失控

在锅炉制作过程中，它对操作人员专业技能有明确要求。不仅要具备丰富的操作经验，还要有较高的专业知识，避免在锅炉制作中出现各种违规操作，确保制作质量达到预期要求。机械操作时，要注重机械操作产生的误差，通过合理的措施控制误差值，否则一旦误差值超过标准值，很容易导致压炉外表出现细微裂纹且呈现四处扩散趋势，给工作人员日常加工带来安全隐患。例如：在焊接处理时，如果温度超过标准值，在高温作用下锅炉表面易产生大量裂纹，很多容器要在焊接后进行预冷。如果工作人员时间条件和温度条件控制节点错误，会进一步拓展裂纹。在制作锅炉阶段，冷裂和热裂是最典型的裂纹，主要原因是工作人员操作不规范，对温度控制准确性不足[3]。

3 锅炉压力容器压力管道中裂纹问题的优化方法

3.1 注重控制压力管道裂纹问题，优化管理体系

对于锅炉压力容器中压力管道存在的裂纹问题，要结合实际制定防范措施。企业要采用多样化技术手段，收集各种裂纹问题现象进行综合分析，做好预案，提高裂纹预防效果。企业要积极收集其他企业遇到的典型案例，通过网络沟通渠道加强企业间的沟通，相互分享经验，制定预防压力管道出现裂纹的措施，避免出现管道裂纹问题。实际工作中，企业也要明确各部门的工作任务，规范员工行为，制定健全的管理机制，避免因人为因素导致管道裂纹。另外，企业在完善管理制度时，要把人性化管理放在首位，制定有奖竞答制度，合理奖励表现优秀的员工，激发员工的工作积极性，保证各环节工作顺利进行，达到预防管道出现裂纹的目的[4]。

3.2 提前预防压力管道裂纹问题，控制压力管道生产制造水平

要提前做好防范工作，针对压力容器锅炉压力管道出现的裂纹问题妥善采取措施，提高锅炉安全系数，以免发生安全事故。在长时间运行过程中，锅炉不可避免会出现各种各样的问题，其中裂纹问题不仅会影响设备的正常运行，甚至严重威胁人员安全。一方面，要采用先进技术进行生产作业，明确生产标准，优化生产流程，控制每个生产环节和生产工序，防止因材料因素产生严重的裂纹问题，确保锅炉和辅助设备原料质量，加强锅炉材料优化。另一方面，要注重锅炉压力容器中压力管道的生产制造，严格把关每一个生产环节，按相应标准进行生产，避免操作上的失误。同时，在生产过程中要进行抽样检查，确保质量检查过关和锅炉焊接过程标准化，消除压力管道应力[5]。

3.3 健全检验制度，提高检验力度

一是在制造锅炉设备后，要严格遵循行业标准进行验收。投入使用前，要进行二次质量检测，详细记录锅炉压力容器压力管道的变化过程，从源头预防裂纹，切实做好使用过程中的监督管理工作。设备使用过程中应提高操作人员的操作水平，约束工作人员行为，建立检验制度，确保规范使用，延长设备使用寿命。二是在设备运行过程中要提高对裂纹问题的重视程度，加强设备和管道维护力度，巡视检修经常出现问题的环节，尽量避免裂纹问题。压力设备检查流程，如图2所示。在实际检测过程中，根据裂纹形态分析其性质、类型、影响等，然后由技术人员根据分析结果采取相应的处理措施，全面提高设备运行质量[6]。

图2 压力设备检查流程

3.4 提高操作人员的技能水平

压力容器在运行过程中极易产生压力管道裂纹。这不仅是由于内外压力的影响，而且与员工本身的操作水平相关。因此，操作人员要严格按照规定进行操作，提高操作水平，保证锅炉从起炉阶段到停炉阶段都能平稳过渡，科学合理控制炉内温度，防止因过冷或过热而出现裂纹问题。相关企业应提高锅炉运行工作的准入门槛，严格技术培训，不断提高操作人员的技能水平，降低压力管道裂纹出现的概率[7]。