关于压力容器压力管道形成裂纹的问题分析

关于压力容器压力管道形成裂纹的问题分析

庞向荣

庞向荣

中原油田技术监测中心河南濮阳457001

摘要：压力容器和压力管道是存储和运输流体物料的主要设备，是工业生产中常用的设备，长期在高温、高压等环节下运行，对压力管道的密封性有极高的要求。因此，在具体应用过程中，为提升压力容器压力管道生产效率和安全性，就必须切实做好检验工作，以便及时发现裂纹，并采取有效的措施进行处理。

关键词：压力容器；压力管道；裂纹

引言

中国的压力容器压力管道工程占据着经济社会快速发展建设的重要位置，许多压力管道得到了广泛的应用，随着开发的进展，压力管道的安全性逐渐得到关注。压力管道的检查由于操作过程中存在的各种安全风险而承担重要责任，但这确保了压力管道的正确操作并防止安全事故。因此，我们不断分析和完善压力管道检测项目的问题，完善相关的法律法规和管理检查制度，解决安全问题的解决方案和参考系统，提供和促进压力管道的正常运行。

1.压力管道的特点

首先，加压管道是一个集成系统，管道的内部和运行过程中的部分相互作用。就算是其中一个零件发生变化且不稳定，也会影响压力管道的整体性能和安全。这也就是说压力管道是一个牵一发动全身的系统。其次，压力管道较长，主要用于大型工程的输送管道，受力比一般管道和压力容器复杂得多，并且失去稳定性。流体流动状态也很复杂，自然天气变化等因素会干扰工作环境。第三，构成压力管道的附件和材料有各种类型，工艺复杂，要求很多。此外，由于长度较长，在管道中产生的泄漏要多与压力容器。即使只有一个阀门也可能有泄漏的地方。最后，压力管道不仅构成其需要的各种材料多，而且压力管道种类也不少，各种设计检查过程和管理环节的构成也更加复杂。

2.压力容器压力管道形成裂纹的问题

2.1机械疲劳裂纹

机械疲劳裂纹主要发生在应力比较集中处，并在压力容器压力管道表面呈现出来。其宏观特征是：从裂纹的初始阶段开始，和应力方向成45°扩展，然后进入和拉伸应力成90°的发展阶段。此种裂纹通常呈现直线状，开始时裂纹比较小，随着时间的推移不断扩大。微观特征是：压力容器压力管道材料的结构、显微组织状态、环境介质等对机械疲劳裂纹的形成和发展有密切联系。在裂缝附件无显著的塑性变形，发展趋势和主应力垂直，开口比较宽，并在开口附件有明显的粘结斑坑，深度比较浅。

2.2应力腐蚀裂纹

此种裂纹是在应力和腐蚀的共同作用下形成的，汽水压力管道中最常的裂纹，而奥氏体不锈钢则是形成应力腐蚀裂的主要材料。在运输汽水介质时，往往只需要很小的应力就能引发应力腐蚀裂纹，此外，振动频率过高、残余应力得不到及时释放，都是形成应力腐蚀裂纹的主要应力源。此种裂缝通常和应力的方向垂直，呈现分枝状，尾部比较尖。压力容器压力管道中应力腐蚀裂缝主要出现在弯管内壁中性层区，在一种由应力导向腐蚀的裂纹。

2.3蠕变裂纹

蠕变裂纹是一种在温度和应力长期作用下，随着变形和金属组织损伤而形成的裂纹。宏观特征为：垂直于压力容器压力管道最大应力方向，沿着轴线分布，主要呈现曲折发展状态，逐步形成一个较宽的裂纹带，在主裂纹两侧平行分布了大量副裂纹。微观特征为：在管道和容器金属通体中形成大量无规则的米粒状孔洞，在晶界上进行规则连接，最后形成蠕变裂纹。

2.4碱脆裂纹

碱脆是压力容器管一种特殊的腐蚀形式，主要原因是介质中含有苛性钠，导致受腐蚀的金属发生脆化。当压力容器管道的介质满足较高浓度的氢氧化钠溶液、较高的温度、大于材料屈服限的应力这三个条件时就会发生碱脆裂纹。

3.预防锅炉压力容器压力管道裂纹的有效策略

锅炉压力容器广泛用于各种工业领域，并且由于压力容器破裂而非常危险，因此有必要密切控制生产过程和实际操作过程，防止裂缝。

3.1完善设备质量控制体系

首先，原材料的控制。设备原材料的质量与设备故障和疲劳强度直接相关。不适当的金属材料是导致锅炉压力容器的压力管道破裂的重要因素。因此，必须严格控制锅炉设备的材料[1]。首先，它拥有钣金性能设计和研究，发现适用于锅炉设备生产的材料和国家质量检验证书。第二，做好进厂检验材料的工作，包括材料的外观和性能，并将不合格的材料退回工厂。另外，生产过程控制。在完成设备的生产设计图纸后，专家和熟练的操作人员需要考虑图纸，以确保设备参数的合理性，并有效地确保设备的安全系数。它要求在生产过程中进行抽样检验，严格控制每个生产过程的加工精度和加工余量。质量检查失败的部件不能在下一步中继续操作，后续制造步骤只能在通过测试后进行。应严格控制锅炉及相关压力管道的焊接过程，焊接过程应规范化，焊后应力需要通过焊后热处理消除。同时，减小了压力部件板的拐角处的弯曲次数，并且防止了在拐角的成形过程中形成材料。在产品发货之前，需要根据行业法规执行完整验证。

3.2操作提高人员的技能水平

锅炉实现了将化学能和电能转化为热能的过程，锅炉和管道系统的工作环境通常是高温高压。大多数裂缝是由强烈的内部压力或短期变化引起的。例如，如果锅炉在启动，运行和停机期间需要平稳切换，锅炉温度变化缓慢，单位时间温差减小，材料内部应力因温度变化而交替工作需要做到这一点。如果操作员没有经过专业技术培训并且不了解操作规范和方法，则可能会出现不正确或不规则的操作，因此有必要加强锅炉操作人员的专业知识教育和操作标准教育，建立适当的评估方法，尽可能避免操作裂缝[2]。

3.3设备的合理维护

（1）采用替代工作系统，避免高温高压锅炉和高压管道系统的长期运行。该装置具有固定的停机时间，但有利于减轻压力，维护人员方便检查性能，能有效延长锅炉和高压管道系统的使用寿命。（2）建议清洁锅炉内壁，及时清除锅炉内壁积聚的杂质，避免因锅炉加热不均匀而产生裂缝。（3）按照规定的时间检查锅炉和压力管道，及早发现裂缝迹象，定期检查主要部件，并根据需要更换相关部件，提前预防，防止发生安全事故。

3.4提升人员技能，全面落实维护保养工作

大量实例表明，在压力容器压力管道运行中，工作人员技能水平的高低，直接决定了压力容器压力管道的运行效率和质量。因此，企业要不断引进高素质人才，并定期开展培训教育，创新工作模式，培养一支高素质、高水平的压力容器压力管道工作人员，提升压力容器压力管道运行的安全性和可靠性。压力容器压力管道是工业生产中比较特殊的设备，具有明确的使用寿命和特定的工作环境。做好维护保养工作，既能减轻设备损耗，提升使用寿命，又能避免裂纹形成。因此制定科学合理的维护保养方案，合理安排压力容器压力管道使用时间、维护周期等，及时发现存在的问题，消除裂纹隐患，确保压力容器压力管道能够安全、持续运行[3]。

结论

简而言之，本文结合理论实践，分析了压力容器压力管道形成裂纹的问题，分析结果表明，裂纹对压力容器压力管道的运行质量、安全性等方面有至关重要的影响。为避免裂纹形成，要先掌握不同裂缝形成的原因和容易发生裂纹位置，加强原材料检验、严格控制压力容器压力管道限制、提升工作人员技能水平，促使压力容器压力管道安全运行。

参考文献

[1]王贵谦，王起亮.浅谈锅炉压力容器压力管道检验的裂纹问题[J].中国新技术新产品，2018（01）：71-72.

[2]韩凤琪.锅炉压力容器压力管道检验中的裂纹问题研究[D].城市建设理论研究（电子版），2018（27）.

[3]李红艳．锅炉压力容器压力管道检验中的裂纹问题研究[D].黑龙江科技信息，2017（14）.