鍋爐壓力容器檢驗常見的問題研究

王濱 陳春志

天津市濱海新區(qū)特種設(shè)備檢測技術(shù)中心 天津 300270

1 鍋爐壓力容器檢驗中常見的問題分析

1.1 鍋爐壓力容器自身的質(zhì)量問題

在鍋爐壓力容器的檢驗中，鍋爐壓力容器自身存在的質(zhì)量問題是檢驗中的常見問題，因為當前的工藝水平或者是相關(guān)的材料質(zhì)量的不過關(guān)等多種因素的影響，鍋爐的壓力容器很可能出現(xiàn)質(zhì)量不過關(guān)的情形。而其質(zhì)量不過關(guān)，主要體現(xiàn)在以下的兩個方面：一方面是壓力容器在密封性能上不過關(guān)，沒有達到既定的標準，致使閥門出現(xiàn)蒸汽，甚至導(dǎo)致容器內(nèi)的介質(zhì)泄露，這些對周圍的工作人員的安全形成了極大的威脅。另一方面是壓力容器內(nèi)相應(yīng)的零部件達不到要求，沒有達到設(shè)定的硬度標準，在壓力作用下零部件的支撐力度難以長久，容易出現(xiàn)故障，可能會縮短鍋爐的使用壽命，而出現(xiàn)的一些故障也可能引發(fā)相應(yīng)的安全事故。

1.2 輻射和異常物質(zhì)的影響

輻射和異常物質(zhì)問題是鍋爐壓力容器檢驗中的常見問題。在壓力容器的輻射方面，像是壓力容器漏電、雷電天氣的影響等會致使壓力容器向外泄露輻射，對工作人員的健康和生命安全形成了威脅。而在異常物質(zhì)方面，因為鍋爐壓力容器中很容易產(chǎn)生一些腐蝕性或者是有毒的物質(zhì)，這些物質(zhì)在日常清除工作中需要認真進行，否則殘留的異常物質(zhì)很容易影響到其后續(xù)生產(chǎn)進程，也容易引發(fā)爆炸事故，對整個工業(yè)發(fā)展都會形成影響。

1.3 鍋爐管理的問題

在鍋爐的管理方面，出現(xiàn)的問題多是鍋爐存在著原始資料丟失或者是缺乏相應(yīng)的檢驗標準。工廠沒有重視鍋爐管理工作，沒有安排專門的人員來管理鍋爐的壓力容器，或者是安排了人員管理，但是管理人員不具備相應(yīng)的專業(yè)知識，在鍋爐壓力容器日常的檢查和維修方面不能達到相關(guān)要求，而導(dǎo)致沒有對壓力容器的安全附件進行管理維護，沒有正確打開壓力容器等，造成鍋爐壓力容器的結(jié)垢，減短了鍋爐的使用壽命。

1.4 檢驗環(huán)境方面的問題

其實，環(huán)境因素也會對鍋爐壓力容器的檢驗產(chǎn)生影響，因為通常情況下，鍋爐壓力容器檢驗環(huán)境的可活動空間很小，再加上壓力容器內(nèi)部的通風(fēng)條件較差，在這樣的情況下，壓力容器的檢驗工作人員很可能因為環(huán)境限制而不能細致的進行檢查，還可能出現(xiàn)中毒等情形。

2 管道檢驗常見裂紋類型

2.1 應(yīng)力腐蝕裂紋

應(yīng)力腐蝕裂紋通常是管道外部或內(nèi)部應(yīng)力與腐蝕介質(zhì)共同影響的結(jié)果。此類裂紋類型常見區(qū)域在汽水管道與集裝箱管座內(nèi)。根據(jù)以往調(diào)查資料可知，應(yīng)力腐蝕裂紋部位通常會呈現(xiàn)出垂直性，因此主要遭受應(yīng)力通常為外界荷載，在較大的荷載壓力環(huán)境中，因為不銹鋼管道元件本身需承受較熱的循環(huán)水，因此管道拉伸與彎折強度會受到一定影響，在某一點大荷載接觸的環(huán)境下，便極易造成管道變形，當超出管道材料變形極限，便會出現(xiàn)應(yīng)力裂紋。

2.2 機械疲勞裂紋

機械疲勞裂紋主要發(fā)生在軸承、葉輪和輔助設(shè)備運轉(zhuǎn)的裝置上，通常積聚在鍋爐機械應(yīng)力頻繁且應(yīng)變力集中處。在長期機械疲勞因素的影響下，通常裂紋會在機械接觸點或應(yīng)力重心部位出現(xiàn)，而后以隧道方式向鍋爐壓力管道內(nèi)部拓展，當發(fā)現(xiàn)時內(nèi)部裂紋基本成型，若仍舊繼續(xù)使用，裂紋拓展速度會明顯提升，最后導(dǎo)致一整段壓力管道崩塌。在此期間，機械疲勞裂縫內(nèi)部應(yīng)力與裂縫蔓延方向通常會呈現(xiàn)45°角，當裂紋加速發(fā)展時，應(yīng)力方向與裂縫蔓延方向便會呈現(xiàn)90°。

2.3 過熱、過燒裂紋

過熱過燒裂紋的產(chǎn)生主要原因是溫度。過熱過燒裂紋在宏觀上的表現(xiàn)是有大小不等的裂紋，產(chǎn)品有融化和晶界氧化的表現(xiàn)。同時伴有表面的碎裂現(xiàn)象。在微觀方面，主要是晶粒的顆粒粗大、魏氏組織大面積覆蓋，有微細圓球的粒子沉淀。氧化性氣體在高溫下向晶界周圍擴展形成。在顯微鏡的輔助下，能看到晶粒表面較大的孔洞和氧化晶界網(wǎng)絡(luò)存在。在設(shè)備鑄造的工藝中，如彎制、軋制、焊接等工序中熱處理超過限度。對金屬的加熱超過了材料標準要求后，由熱量持續(xù)積累數(shù)年形成的。晶界氧化后局部會產(chǎn)生沿著晶裂紋。這些裂紋和龜裂給鍋爐承壓部位埋下了巨大隱患。

2.4 腐蝕疲勞裂紋

腐蝕疲勞裂紋與機械疲勞型裂紋有本質(zhì)上的不同。此種裂紋經(jīng)常出現(xiàn)在集裝箱等管座部位，因為此類部件持續(xù)受外界荷載壓力與振動等因素的影響，并且管道使用環(huán)境中存在較多的腐蝕物，極易對管道金屬質(zhì)量造成損傷，因此伴隨管道使用時間越長，在機械疲勞裂紋基礎(chǔ)上，還會存在腐蝕問題，不但會加速消耗管道的使用壽命，同時伴隨水流更極易污染管道內(nèi)部環(huán)境。此種裂紋通常呈現(xiàn)細小尖銳特征，主要裂紋形成后會演生出次裂紋，次裂紋隨距離變長受材料抑制，因此裂紋數(shù)量也會急劇減少。

2.5 材料熱疲勞裂紋

當金屬管道局部區(qū)域反復(fù)出現(xiàn)彎折或拉伸的應(yīng)力作用，并且經(jīng)常臨近強度極限，則由此產(chǎn)生的裂紋便是熱疲勞裂紋。根據(jù)以往調(diào)查資料可知，此類裂紋經(jīng)常會因為某一部位有明顯的外部創(chuàng)傷，導(dǎo)致局部拉伸與彎折應(yīng)力受到影響，由此演變成熱疲勞裂紋的情況。與此同時，在不少工程中，雖然裂紋并不明顯，但管道內(nèi)部應(yīng)力影響環(huán)境仍舊會影響部件的使用壽命，屬于鍋爐壓力管道內(nèi)較常見的隱患類型。根據(jù)以往檢修資料可知，熱疲勞裂紋形態(tài)普遍較粗，通常呈現(xiàn)出網(wǎng)狀或線狀痕跡，并且裂口處極易被氧化。

2.6 材料蠕變裂紋

蠕變破壞是隨著時間產(chǎn)生的，實際的影響因素是溫度和應(yīng)力的共同作用。金屬因為損傷造成了蠕變裂紋的出現(xiàn)。宏觀上裂紋垂直于最大的應(yīng)力。在彎道上沿著軸向分布。在一個較大的裂紋帶內(nèi)，主紋兩側(cè)有平行的裂紋分布。管道、集裝箱應(yīng)力較大的區(qū)域是形成蠕變裂紋的主要區(qū)域。蠕變裂紋的宏觀區(qū)域，有數(shù)量變化不確定的蠕變裂紋無規(guī)則地連接。多數(shù)是米粒狀或者孔洞狀[1]。

3 鍋爐壓力容器的常見問題解決策略

3.1 壓力容器操作控制

鍋爐壓力容器本身操作便具備一定危險性，通常需要在極為嚴格的監(jiān)督管理平臺內(nèi)對鍋爐設(shè)備運行狀況進行實時化監(jiān)控，并提供完善的技術(shù)補償措施，才能有效避免壓力容器操作事故出現(xiàn)。首先，在鍋爐壓力管道安裝期間，管理人員必須根據(jù)工程需求設(shè)計詳細的組裝方案，并嚴格控制各部位的水密性、氣密性與穩(wěn)定性等數(shù)據(jù)，才能避免壓力容器使用質(zhì)量受影響。其次，管理人員需根據(jù)設(shè)備元件操作要求擬定詳細的操作引導(dǎo)平臺，確保操作人員能夠保持負責任的態(tài)度對設(shè)備系統(tǒng)進行調(diào)控，才能有效降低裂紋問題出現(xiàn)的概率。最后，為避免違規(guī)操作等問題出現(xiàn)，管理人員需構(gòu)建實時化的監(jiān)控系統(tǒng)，確保鍋爐體系整體使用環(huán)境都在監(jiān)督范疇中，并能夠及時發(fā)覺潛在風(fēng)險，使危險信號遞交至檢修平臺，并提供詳細的引導(dǎo)，才能使裂紋風(fēng)險有效被遏制。

3.2 減少輻射和異物的影響

一方面，若要減少壓力容器的外泄輻射，需要相關(guān)管理部門要求檢驗人員按照相關(guān)標準的嚴格執(zhí)行檢驗工作，定期對壓力容器安裝的防漏電裝置進行細致檢查，對整個壓力容器的密封性能進行細致化的檢驗，這樣才能有效的減少壓力容器的輻射問題。需要注意的是，檢驗工作盡量避開雷雨天氣，避免安全事故的發(fā)生。另一方面，若要控制異物的影響，需要檢驗人員對壓力容器內(nèi)部認真細致的清理，保證清潔的徹底度，對一些酸堿物質(zhì)或者是易燃易爆物質(zhì)要避免明火，小心細致的進行處理。

3.3 增強壓力容器檢驗人員的綜合能力

在解決壓力容器中的常見問題時，鍋爐壓力容器的檢驗人員需要肩負起一定的職責，首先，相關(guān)的管理部門應(yīng)當選派比較專業(yè)的人員開展鍋爐管理和壓力容器的檢驗工作，為后續(xù)工作的開展奠定良好的基礎(chǔ)，與此同時，可以定期對相關(guān)的檢驗人員進行培訓(xùn)，不斷增強他們的專業(yè)技能，確保壓力容器檢驗工作的順利開展。其次，要對檢驗的流程進行細化、規(guī)范化，明確檢驗人員的責任，改變部分檢驗人員隨意的工作態(tài)度，從多個方面保證壓力容器的正常運行[2]。

3.4 改善檢驗環(huán)境

因為環(huán)境的限制，檢驗人員無法較好的開展工作，所以相關(guān)部門應(yīng)當盡可能的為檢驗人員提供較好的檢驗環(huán)境，確保壓力容器內(nèi)部的通風(fēng)工作，避免出現(xiàn)中毒等情形。

3.5 加強原材料管控

鍋爐壓力容器本身具有危險性，在加工生產(chǎn)期間，必須嚴格管控鍋爐原材料質(zhì)量，確保材料焊接密封性、穩(wěn)定性與均勻性等操作滿足鍋爐基本使用要求，再借由無損檢測技術(shù)檢測鍋爐壓力容器整體制作狀況，才能有效降低鍋爐使用風(fēng)險出現(xiàn)概率，使鍋爐設(shè)備的質(zhì)量可控性得以增強。

3.6 鍋爐的質(zhì)量控制

在鍋爐質(zhì)量控制期間，管理人員應(yīng)嚴格按照鍋爐檢測規(guī)范要求對設(shè)備材料、焊接技術(shù)、運輸過程、外觀等狀況進行研究，確保鍋爐設(shè)備元件的尺寸、設(shè)備完整性、材料壁厚等數(shù)據(jù)滿足工業(yè)需要，并且生產(chǎn)工序說明規(guī)范，才能確保鍋爐壓力管道等元件免收裂紋影響[3]。

4 結(jié)語

眾所周知，工業(yè)的發(fā)展離不開鍋爐，而在鍋爐中，壓力容器是關(guān)鍵性組成部分，所以需要解決鍋爐壓力容器檢驗中的常見問題，從保證質(zhì)量、增強專業(yè)技能等多個方面切實開展壓力容器的檢驗工作，為鍋爐的正常運行提供保障。