压力容器检验过程中的常见裂纹研究

刘勇

本溪市特种设备监督检验所 辽宁本溪 117000

相对于压力容器而言，最常见的故障问题则是裂纹问题，裂纹问题若得不到及时有效地解决，势必会埋下安全隐患，随着时间的推移变化，则会直接导致设备出现爆炸，甚至会威胁到从业人员的生命财产安全，给企业带来一定的经济负担。由此来看，重视到对压力容器检验的工作，提高检测技术，及时发展压力容器内部出现的故障问题，降低安全风险，并针对裂纹问题制定相对应的解决措施，确保压力容器的质量有所提升，这对于企业的可持续发展有一定的促进作用，

1 压力容器检验内容和方法

对压力容器进行检验时，首先需要进行资料审查，其中包括设计资料、制造（含现场组焊）资料、压力容器安装竣工图、改造或者重大修理资料、使用管理资料等。然后根据压力容器的资料及可能发生的损伤模式及失效模式编制检验方案。压力容器的常规检验内容包括宏观检验、隔热层检验、衬里检验、堆焊层检验、壁厚测定、表面缺陷检测、埋藏缺陷检测、材料分析、螺柱检验、强度校核、安全附件检验、耐压试验、泄露试验等。在进行检验时需要严格检查保护装置、设备支座、质量外观等，在对质量外观进行检验时，主要采用目视方法（必要时利用内窥镜、放大镜等辅助工具）应当重点关注铭牌和标志，压力容器外表面的腐蚀等。在检验过程中需要重点关注压力容器排污及疏水情况等。除此外，还需要对相关工作人员进行检查，主要检查工作人员的执照、资质证书、工作效果等，只有通过以上检查才能更好确保压力容器处在正常运转状态下，也能够最大程度降低压力容器发生故障的概率[1]。

2 常见裂纹概述

2.1 机械疲劳裂纹

当压力容器长时间再循环机械载荷状态下运行表面发生应力集中的现象，从而产生的裂纹便是机械疲劳裂纹，机械疲劳裂纹也包含在直线裂纹的范畴中，在裂纹产生初期，裂纹范围较小，同时裂纹的长度较短，如果此时没有对其进行及时发现并解决裂纹将开始延伸。在裂纹产生中期，裂纹的长度快速增长，并且变化方式快速增多。在机械疲劳裂纹长度快速增长的过程中，极易出现腐蚀疲劳裂纹。腐蚀疲劳裂纹与机械疲劳裂纹相比，其特点与规律极其相似，主要形成于应力较为集中的位置。并且裂纹发现时间越慢，其形式变化种类越多，对于裂纹产生初期而言，其发展特点为较为隐秘并且发展缓慢。而因此裂纹产生的原因十分多样化，因此导致裂纹的形式种类数量也较多。同时裂纹具有较大的开口，容易出现粘结坑，并且裂纹的尾端十分锐利，但是裂纹的两端不会发生明显可见的弯曲变化[2]。

2.2 热疲劳裂纹

针对热疲劳裂纹而言，是金属材料比拉伸强度极限要低时所产生的裂纹，主要引发的原因是热交换现象，瞬时性较高，一般在火电厂蒸汽管道以及排气管管座等部位发生热疲劳损失现象，一般是由于部件表面热应力变比较大所引起的。在热疲劳裂纹产生初期，部件的应力变化连续性不足，同时应力变化区域较为集中，裂纹主要表现形式为一条主裂纹以及多条小裂纹。而高温蒸汽管道内壁所产生的热疲劳裂纹也存在一些不同，主要为网状，在裂纹产生初期，裂纹主要朝着一个方向进行扩散，但如果应力较大，裂纹扩散向周围的区域。并且宽度较大，并存在较为细小的缺口，同时伴随着线状痕迹，同时其扩散的跳跃性较强，十分容易发生二次开裂的现象，导致其变化规律性较低。此外随着时间的推进，热疲劳裂纹的扩散也发生一定变化，在比蠕变温度低时，将发生穿晶扩展，当比蠕变温度高时，将出现混合扩展的现象。

2.3 腐蚀裂纹

针对腐蚀裂纹而言，对于锅炉压力容器来说出现频率较高，其主要产生原因是压力容器在腐蚀介质与应力的作用下所出现的开裂现象，开裂所产生的裂纹就是应力腐蚀裂纹。通常主要在压力容器的管道位置产生腐蚀裂纹。奥氏体不锈钢产生应力腐蚀的频率最大，在水汽较为充足的环境中，再小的应力也可导致腐蚀开裂情况的发生。裂纹的主要产生原因是残余应力的作用以及变形振动的作用导致的。对于奥氏不锈钢裂纹来说，所产生的裂纹形状通常为树枝状，并且末尾部分较细，拥有较多分支。对于火电厂汽水管道来说，主要在弯管内壁中性层区出现应力腐蚀开裂现象。其产生原因是由于在长时间的腐蚀作用下，许多部位受到了一定的腐蚀影响。针对弯管中性层区而言，主要以带状为主，具有开口较短，长度较短以及宽度较大的特点[3]。

2.4 焊接裂纹

在制造或修理压力容器的过程中，焊接裂纹的发生频率也较高。这是由于在制造压力容器以及锅炉的过程中主要使用了特定的金属板，因此在进行生产制造的过程中会对压力容器的质量产生一定影响，因此焊接裂纹的出现无法避免。这是由于压力容器需要在高温环境下进行焊接操作，导致裂纹的产生概率较高，并且在焊接完成后金属材料需要进行冷却处理，也十分容易导致焊接冷裂纹的产生。同时金相组织内部含有溶解的氢元素，并且溶解度也在不断变化，而金属组织在向铁相体进行变化的过程中将不断聚集氢元素，从而产生焊接冷裂纹[4]。

3 压力容器检验中常见裂纹的解决方式

3.1 强化原材料检验

为了有效解决压力容器的裂纹产生问题，应对原料零件的安全管理工作进行重视。要想提高压力容器的稳定性以及安全度，应严格要求压力容器的制造质量，做好压力容器的检验工作，从而提高其运行稳定性与安全性，对裂纹发生的概率进行降低。在对压力容器原料进行选择与管理的过程中，应针对以下几方面进行综合考虑：首先应严格按照生产要求来对原料零件进行采购，随后针对相应的原料采购计划对市场情况进行调查，主要对零件的价格、规格以及性能等因素进行分析与研究。因此在对原料零件制造商进行选择时，应对信誉良好的供货商进行选择，并预期构建长期的战略合作关系，保证原料零件质量的安全性与稳定性。其次应重视原料加工工作，在加工原料零件的过程中，应充分控制所使用的技术工艺，并针对当前技术的发展情况积极使用全新的技术工艺，提升现有的原料零件加工水平。此外进行加工的过程中，应对原料零件加工流程进行严格遵守，确保加工尺寸误差处于合理范围中[5]。

3.2 控制容器压力限值

在对压力容器裂纹的产生现象进行预防的过程中，应合理开展安全管理工作，提高压力限值控制工作的重视程度，确保压力容器在使用过程中不受到损害。在控制压力容器限制的过程中，可充分利用可编辑逻辑器，动态监测压力容器的实际运行状况，从而对压力容器的参数变化进行了解与掌握，并全面分析压力容器的压力、温度以及湿度等因素。此外针对实际的运行参数变化程度还可进行及时调整，确保压力容器在运行时不发生故障，提升其稳定性与安全性，对压力容器的运行效率以及运行质量进行提升[6]。

3.3 加强质量检验

提高对压力容器质量检验制度的完善和落实，质量体系的完整性，才能够使相关人员的严格按照制度标准有条不紊的进行，才能够保障设备质量的稳定。所以，在对质量检验体系的完善中，也要结合压力容器的运行现状问题进行体系细节内容的优化；其次是提高检验预防工作，进行检验作业时，相关技术人员需要结合压力容器的裂纹类型的不同、容易发生裂纹的位置等问题进行严格检验，其次也要对压力容器的内部结构进行细致化的清理工作，避免出现其他腐蚀物的出现，导致压力容器被破坏，与此同时，也要对容器的焊接部位进行严格的检验分析，焊接位置的好坏对压力容器稳定运行影响较大，所以，提高对焊接部位的检验，做好日常的维修管理，才能够避免发生松动现象。另外也要建立相应的质量检验团队，提高监督管理的工作质量，当前，部分企业依然对质量检验团队的重视程度不高，没有专业的质量检验队伍，实际运行工作中的问题频繁出现，不利于企业的可持续发展，因此，重视质量检验队伍的建立，对企业的长远发展有着一定的促进作用[7]。

3.4 打造专业技术团队

现阶段，在企业的运行管理作业中，部分企业管理者的思想还有一定的问题，在发展中，过于重视经济利益的获取，却忽视了人才培养的重视程度，整体的企业发展的水平较为落后，相对于设备的维护及管理工作较差。所以，企业只有重视到人才的培养是极其重要的。首先，需要提高对技术人才的引进工作，可在线上相应的招聘网站进行招聘或线下开展相应的企业招聘活动，在线上线下的活动渠道中，也要将招聘的标准严格规范，同时也更要注重到人才的个人素质及专业技能，扩大企业的人才队伍。其次是，对当下企业的从业技术人员进行专业技能的培训，在进行此项培训工作时，可借鉴其他优秀企业的培训方法，学习相应的培训经验，在开展培训工作时，重点讲述关于压力容器的运行中存在的问题及如何预防的措施，在培训中也要对日常工作中，技术人员出现的问题进行分析和总结，保障压力容器的有效运行。

3.5 重视保养技术

为了有效避免压力容器裂纹的形成，应对压力容器的运行环境进行重视，避免其处于长时间的运行状态中出现损耗，对压力容器的使用寿命进行延长。因此对于压力容器的维护与保养工作来说，应针对以下几方面进行充分考虑。首先应构建合理有效的压力容器使用方案，在设计压力容器的运行计划时，应将压力容器的参数作为基础，从而合理安排压力容器的使用时间，对压力容器的日常管理维护工作进行强化。其次，应进行压力容器运行环境的管理，在压力容器运行时，应实时控制湿度以及温度，确保压力容器在合适的环境下运行，避免由于超负荷使用而导致的损伤现象[8]。

3.6 确保运行稳定性

首先，需要严格确保压力容器运行稳定性，要想稳定设备运行的有效性和平稳性，那么就要对锅炉的开启、运转及停止进行一定的控制，保证这三个步骤顺序的稳定，才能够让压力管道的运行始终在稳定的状态进行，减少故障问题的发生，使压力容器的质量得以保证，对于温度的变化也需要进行严格地掌控，如果温度的变化较大，容器会在较短的时间内受到一定的损害。因此对于温度的升高或降低控制及操作需要对遵循操作的原则进行。预热操作工作中，相关技术人员在操作过程中，要时刻关注细节问题，减少预热问题出现，防止裂纹现象的发生。其次，对压力容器也要做好相应的维修保养作业，压力容器长时间的使用，磨损问题比较常见，所以预防这种问题就需要制定相应的维修管理制度，减少磨损问题出现，使设备的使用寿命延长，设备运行的状态在平稳的状态下进行。

4 结语

综上所述，对于锅炉的压力容器来说，其运行工作的条件在于，长时间地在高压、高温的条件下进行工作，倘若运行期间设备容器出现裂纹问题，势必会发生爆炸事故的出现，从而对企业的经济效益以及工作人员的生命财产安全造成十分严重的影响。所以企业及用惯部门只有重视到压力容器的检验工作，预防容器的裂纹问题出现，建立健全相关维修养护工作，才能够促进企业的发展。