锅炉压力容器压力管道检验中的裂纹分析

锅炉压力容器压力管道检验中的裂纹分析

周继福 1 周 旭 2

1 天津市宁河区计量和特种设备检定中心 天津 301500

²天津市特种设备监督检验技术研究院 天津 300192

摘要：伴随着工业的不断发展，锅炉压力容器和管道的使用数量迅速增加。锅炉压力容器和管道长期处于恶劣的工况环境中，十分容易出现裂纹现象，进而导致安全事故的发生，严重威胁到人民群众的生命财产安全。因此文章重点就锅炉压力容器压力管道检验中的裂纹展开相关分析。

关键词：锅炉、压力容器、压力管道检验，裂纹

0引言：锅炉、压力容器、压力管道的质量与事故密切相关，锅炉、压力容器、压力管道破裂损坏，势必影响运行安全。因此，必须对锅炉压力容器及管道进行科学检测，确保设备运行良好。

1锅炉、压力容器、压力管道检验内容与方法分析

1. 1. 锅炉定期检验

   2. 锅炉使用单位应安排定期检验工作，且在下次检验日期前1个月向有资质的检验机构提出定检要求。（1）外部检验，每年进行1次；（2）内部检验；每2年进行1次，成套设备中的锅炉结合设备大修进行，电站锅炉一般每3～6年进行1次；首次内检应在运行后1年进行。（3）锅炉内外检的一般要求；根据锅炉部件所处的位置和工况及可能产生的缺陷采用相应的检验方法，如宏观检查、厚度测量、金相分析、硬度检测、强调校核等。外部检验；主要是上次检验发现的问题；锅炉管理制度；操作人员资质；锅炉本体及附属设备，联锁保护装置；水（介）质处理等。

2.1压力容器定期检验包括全面检验和耐压试验

全面检验由检验机构进行，安全状况等级为1、2级的一般6年一次；3级的一般3～6年一次；4级的检验周期由检验机构确定。首次检验一般投用满3年进行。

1. 检验前应审查技术资料；使用单位应做好检验前的准备工作，检验人员严格执行有关动火、用电、高空作业、罐内作业、安全防护、安全监护等工作。（2）检验用仪器设备和器具应检定合格或在校准期内，易燃、易爆设备检验采用防爆、防火话器具。（3）检验方法以宏观检查、壁厚测定、表面无损检测等。必要时可采用超声、射线、硬度、金相、光谱分析、涡流、声发射等。

2.2 耐压试验应在全面检验合格后进行。耐压试验前应对压力容器进行校核；耐压试验优先选择液压试验，液压试验介质、温度、应符合相关规定。

3.1压力管道分为工业管道、公用管道和长输管道。检验分为在线检验，全面检验。

在线检验是在运行条件下进行，每年至少一次，全面检验是按一定检验周期在停车期间的检验。 安全状况等级为1、2级的压力管道检验周期一般不超6年；安全状况等级为3级的一般不超3年。

3.2压力管道检验检测机构、检测人员应经考核，取得检验、检测资格，方可从事检验检测工作。管道检验人员，通过资料审查外部宏观检查、材质检验、壁厚测定、无损检测、理化检验、安全保护装置检验、耐压试验和应力分析等检验方法对管道风险进行安全评估。

2锅炉、压力容器和压力管道常见裂纹类型

2.1焊接裂纹

锅炉、压力容器和压力管道制造（安装）过程易产生焊接裂纹，安装过程因参数要求高，大多采用高强度材料和新材料，且结构复杂，热裂纹难以避免和高温作用引起的应力。在焊缝长时间冷却后焊缝焊接过程中，母材形成焊缝裂纹，其原因主要是焊缝显微组织中溶解的氢被冷却，在不同的介质环境中，氢的溶解度，焊缝金属的显微组织在冷却过程中的转变，在氢的作用下，焊接在一起，氢裂纹在连续冷却下发展为焊缝和母材的冷裂纹。

2.2腐蚀裂纹

锅炉、压力容器和压力管道在使用过程中，由于使用高参数，设备或管道与内部介质在一定条件下会不断进行各种化学反应，设备或管道壁面积聚腐蚀性介质，会腐蚀锅炉、压力容器和压力管道壁。另一种腐蚀形式是由于设备外壁防腐层或保温层脱落，导致腐蚀介质在外露的金属壁上积聚，最终腐蚀锅炉、压力容器和压力管道外壁，锅炉、压力容器和压力管道的壁厚变薄，由于管壁强度不足而产生裂纹。

2.3结构性应力裂纹

在锅炉、压力容器、压力管道的使用中，由于设备向大型化、复杂化方向设计制造，难免存在工字形、人字形等结构不连通区域的种类和数量较多。在结构设计上。这种特殊的工程结构在制造或安装时，构件（管）在组装焊接后会产生相互的应力，可以保证设备在相互平衡的情况下的稳定性。但随着使用时间的增加，结构应力不变，构件（管道）逐渐老化，产生应力结构裂纹。

2.4蠕变—热疲劳裂纹

在锅炉、压力容器和压力管道的使用中，由于加热和保温过程中的非弹性应变不能恢复，冷却过程中的拉应力，如果金属低于抗拉强度极限，在反复作用下 应力，容易出现蠕变热疲劳裂纹。蠕变-热疲劳裂纹是设备或管道材料在拉应力作用下随着设备或管道使用时间的增加，裂纹呈逐渐扩大的形式，主要是由于温度因素和应力作用所致。

3锅炉、压力容器和压力管道裂纹缺陷防治对策

3.1加强原材料包括焊材的管理和质量检测

在实践中，要严格按照规定加强对原材料的管理和检测，防止可能出现的裂纹。在具体质量控制中，单位实行专用设备管理制度，实行物料盘点、接收、回收封闭管理和记录，需对原材料进行耐腐蚀性能检测，力学性能试验应按照规定，复检，保证其在使用过程中选用合格有效的材料，以制造锅炉、压力容器和保护压力管道的使用寿命。

3.2优化结构工艺设计

首先设计单位应尽可能减少不连续结构，并考虑材料与介质的混溶性和选择材料时材料的可焊性。在施工过程中，安装单位应提出合理的设计结构优化方案并与设计单位沟通，尽量采用经过验证的成熟结构设计方案。其次，要发展合理的制造（安装）技术，特别是焊接技术，降低锅炉、压力容器和压力管道在使用过程中出现结构应力裂纹的概率。同时，为保证锅炉、压力容器和压力管道的安全使用，减少裂纹带来的危害，还需要做好设备或管道制造（安装）的设备零部件连接工作。

3.3保证锅炉、压力容器和压力管道运行状态稳定

锅炉、压力容器和压力管道在使用过程中出现开裂，一个很大的原因是设备或管道长期超负荷运行，这就要求设备或管道尽量在正常运行状态下保持平衡，减少压力和温度高低，现象频繁的关键，当需要增加缓冲节能装置时，各环节规范运行，降低锅炉、压力容器和压力管道的疲劳风险。在此操作中，需要控制关键步骤的过渡，即启动、运行和停止，以确保设备或管道处于稳定的运行状态，不会产生太大的压力和温度变化，减少对设备金属材料进行压力和温度刺激，降低裂纹产生概率。

3.4开展定期检验和加强检修与维护

定期进行检查和维护保养，应有针对性地对设备或管道制定检查和维修保养计划，裂缝可能是生产的零部件重点检查维修，单位和采用成熟有效的检测手段进行检测，对检查或维修中发现的裂纹采取有效的预处理方法。表面裂纹可通过打磨消除，较深的裂纹应停止后再抛光消除。多层压力容器裂纹缺陷难以消除，或有有限元应力分析和校核计算方法，同时针对设备或压力管道裂纹，采用单位实施管理其维护管理体系，识别关键节点维护，能够及时处理问题，发现问题，减少安全隐患造成的破解。

总之，锅炉、压力容器和压力管道在运行过程中不允许出现裂纹。它们的形成有内部原因和外部条件。如果出现裂纹，将严重影响设备或管道的安全运行。 为提高锅炉、压力容器和压力管道的安全运行，必须进行严格的检查和维护工作，合理应用现有检测技术，以最小的成本发现裂纹，同时使用单位应采取有效措施进行预防和控制，保证锅炉、压力容器和压力管道的安全，运行平稳。

参考文献：

[1]张海楠.在锅炉压力容器压力管道检验中关于裂纹问题的探讨[J].中国设备工程,2021(03):188-189.

[2]杨秋萍,黄亚男.锅炉压力容器压力管道检验中的裂纹问题研究[J].中国金属通报,2020(12):167-168.