在锅炉压力容器压力管道检验中关于裂纹问题的探讨

张海楠

（河南省锅炉压力容器安全检测研究院，河南 郑州 450000）

为了确保锅炉压力容器正常运转，理应做好压力管道检验工作，务必将其作为一项重要内容加以对待。锅炉压力容器在运转过程中，受内外环境和压力的作用下，很容易出现裂纹问题。裂纹问题比较容易被忽视，但此问题严重影响着锅炉压力容器的正常运转，使其存在很大的运行隐患。只有科学、规范处理管道裂纹问题，才能确保锅炉压力容器的质量和使用年限。本文将尝试针对压力管道存在的裂纹问题展开探讨，以期为压力管道检验工作提供些许可借鉴的经验。

1 锅炉压力容器压力管道出现的基本裂纹

1.1 冷热过度出现的裂纹

受压力管道制作材料限制，金属在过冷或者过热的环境中很容易出现裂纹。在制作压力管道时，金属板需要经过很多道工艺的处理，而且不同的工艺处理环节都会涉及温度的改变。例如，在加热过程中当温度过高时，晶体在发生变化的过程中会出现烧裂纹，当温度高于金属临界温度值时会出现热裂纹，而在冷却环节会因为温度降低而出现冷裂纹。相比热裂纹，冷裂纹具有一定的隐藏性，不易被发觉。可见，温度过高或过低都容易导致压力管道出现裂纹。

1.2 应力腐蚀裂纹

应力腐蚀裂纹是压力管道在受力作用下和腐蚀介质的影响下出现的一种裂纹，该裂纹比较常见于汽水管道以及管座上。图1 将裂纹的结构加以剖析，选择了裂纹存在的固定位置，分别展示了弯管裂纹受内压之前和之后在形态上发生的变化。除了应力作用影响外，压力管道还容易因腐蚀介质的存在而出现裂纹。腐蚀介质具有很强的碱性，当腐蚀介质和金属发生化学变化时，压力管道在电流作用下会产生不同程度的裂纹。

图1 固定裂纹位置在内压作用下的裂纹形态变化

1.3 疲劳裂纹

除了上述两种比较常见的裂纹之外，还存在一种疲劳裂纹。此裂纹出现主要是因为在长期使用过程中，压力管道各组件的性能都会出现衰退现象，压力管道的不同表层会出现不同程度的裂纹，具体情况如图2 所示。相比其他裂纹，疲劳裂纹在修复方面需要更高的成本，而其存在的隐患更严重，随时都有爆管的可能性。

表2 压力管道不同表层裂纹的受力情况

2 预防锅炉压力容器压力管道裂纹出现的有效策略

2.1 提高操作者的技能水平，严格规范操作要求

总体来讲，在运转过程中压力管道的裂纹不仅仅是内外压力所导致，还有很大一部分原因是有些员工的操作水平有限，而且操作技巧不够娴熟。为了减少裂纹的产生，操作者应提高操作水平，确保锅炉在从启动到停炉的全过程中实现平稳过渡，有效控制炉内温度，避免出现过热和过冷的现象，由此可以极大地减少温度变化过快引起的压力管道裂纹问题。因此，操作者应严格按照规范进行操作，使得锅炉处于合理的运转状态，进而可以延长锅炉使用年限。有关企业应逐渐提高锅炉操作工的准入门槛，或者及时为入职员工提供关于锅炉压力容器操作规范的技术培训，同时，将容易导致裂纹出现的诱因进行剖析和讲解，减少裂纹给锅炉压力容器带来的损害。

2.2 明确质量检验程序，严抓原材料和各零件检验环节

原材料检验环节非常重要，直接制约着锅炉压力容器的生产质量，有助于从源头上有效防止裂缝问题的出现。对原材料选择、运输、存储以及加工等环节进行严格检验，在确保原材料达到应用标准的基础上做好各零件检验工作，每个零件都需要严格的检验，因为某个小零件存在的问题往往会严重破坏了整体功能。因此，就零件生产和加工环节而言，既要明确质量检验程序，以生产标准为基本依据，也要规范操作程序，避免操作问题影响锅炉质量。除此之外，为了确保检验质量，可以申请由第三方机构进行再次检验，以防出现检验漏洞，多重检验更能够排除存在的隐患。

2.3 加强生产制作管理，将检验贯穿于制作全过程

除了原材料检验之外，生产制作管理也是确保锅炉压力容器良好运行的关键环节，应对此环节进行重点检验：（1）全面检验每处生产细节，多次检验锅炉的生产品质。以生产标准为基本参照，严格把控工艺流程，引进比较先进的生产技术，降低生产过程中存在裂纹隐患的可能性。（2）进一步规范图纸设计，利用科学的评估方法对图纸设计进行检验，可以通过测试的方式不断完善图纸设计，提高图纸设计的科学性和可操作性。（3）采取抽样检测的方式检验原材料品质，严格把控质量关，避免因原材料不达标而留下生产隐患。（4）规范管理生产工序，全面检查制作情况，加工环节对于锅炉质量来说非常重要，如果此环节出现问题，不仅会导致后期出现裂缝问题，而且会对原材料造成一定程度的浪费。可见，将检验贯穿于锅炉制作全过程，更能够为提高锅炉使用性能提供基本保障。

2.4 形成规范的质量检验及维护体系，加强日常维护

日常维护是确保锅炉压力容器正常运行的重要措施，形成规范的检验及维护体系至关重要：（1）规范生产环节质量检验，构建具有指导和约束效力的管理体系，不断优化锅炉制作流程，尤其是增强对压力管道裂缝问题的预防意识。（2）压力管道在处于工作状态时，难免会出现裂缝问题，应从每次出现的裂缝问题中吸取经验，锻炼对应急情况的处理能力。当锅炉处于停炉状态时，可以适当释放应力，并做好维修检查。（3）在日常维护中，应制定定期检查计划，定期更换各零件，检查过程应严格、仔细，关注到每个小零件；（4）在锅炉长时间运转的过程中，内壁容易积累残渣，残渣遗留会导致锅炉整体出现受热不均情况，应定期做好相关清理工作。同时，压力管道存在老化现象，耐用性会不断降低，在检验过程中应尤为关注其力学性能以及冲击韧性。

3 结语

为了确保锅炉压力容器的平稳运行，需要严格做好压力管道检验工作，尽管锅炉压力容器在运转过程中受多种因素影响，会出现不同程度的裂缝问题，但还是要从源头或生产制作过程中严格把控质量，同时，不断提高锅炉操作者的操作技能，积极构建比较完善的维护和检验机制，为预防和处理压力管理裂缝问题提供重要依据。