馬立東 胡建啟 范鵬軍 楊娟莉 魏建偉 谷傳超

1.機械工業(yè)蘭州石油化工設備檢測所有限公司 甘肅蘭州 730070；2.上海藍濱石化設備有限責任公司 上海 201518；3.機械工業(yè)上海藍亞石化設備檢測所有限公司 上海 201518

承壓設備在正常運行時，因內(nèi)部以及外部環(huán)境的相關影響，承壓設備容易出現(xiàn)裂紋。壓力管道與壓力容器如果產(chǎn)生裂紋，既會減少壓力容器的使用壽命，而且會對化工生產(chǎn)造成極大的影響，甚至對員工的財產(chǎn)與生命安全構成威脅。相關企業(yè)應該高度注重承壓設備的安全與質量[1]，按照具體經(jīng)驗，認真檢查壓力管道與壓力容器，避免壓力管道與壓力容器產(chǎn)生裂縫。

1 檢驗內(nèi)容以及方法

1.1 內(nèi)外部檢查

在化工企業(yè)的相關生產(chǎn)中，檢查壓力容器的內(nèi)部以及外部環(huán)境很有必要。按照承壓設備的使用現(xiàn)狀，設備使用管理人員應該探究壓力容器正常運行中存在的風險，并全面檢查重點隱患等部位，以充分保證宏觀檢驗的合規(guī)性，保證使用安全性。除此之外，企業(yè)需要定期檢查，以確保承壓設備的安全、順利運行[2]。對承壓設備內(nèi)部進行檢驗的時候，應停止設備的運行，并且借助無損檢測技術來檢查設備內(nèi)部。如果發(fā)現(xiàn)內(nèi)部存在裂紋風險，應對維修計劃進行實時制定，保證設備的長期運行。

1.2 檢驗方法

在壓力管道與壓力容器的檢驗中，相關人員應對人員的專業(yè)水平進行審核以及檢測，并且有效分析檢測方法，防止檢測方法帶來的消極影響。除此之外，在設計變更與技術方法后，管理人員需要在第一時間分析方案，充分考慮壓力容器的風險。在檢驗過程中，現(xiàn)場人員應該向試驗人員進一步提供對應的運行數(shù)據(jù)，以確保壓力管道與壓力容器的綜合檢驗品質。

2 壓力容器壓力管道檢驗中的裂紋問題

2.1 蠕變裂紋

因為長時間受到應力黏合作用與高溫影響，壓力管道容易產(chǎn)生蠕變開裂的情況，使得管道金屬結構遭到損壞，管道一些區(qū)域產(chǎn)生變形問題，使壓力管道的安全性不斷降低。一般來說，蠕變開裂出現(xiàn)于加熱膨脹管以及高溫蒸汽管等區(qū)域[3]。蠕變開裂特點顯著，裂紋的走勢一般是曲折形式，產(chǎn)生裂紋的區(qū)域范圍很大。蠕變問題還存在部分小特點，比如蠕變孔，在裂紋區(qū)域會進一步分布部分不規(guī)則的小孔，裂紋孔的形狀通常是橢圓形。除此之外，在焊縫受損區(qū)域，裂紋的排列很獨特，大部分與焊縫方向平行分布，裂紋會沿著焊縫表面不斷擴展到焊縫內(nèi)容，平行微裂紋就會沿晶粒實施分布，朝著主裂紋的邊界實施延伸，進一步構成裂紋區(qū)。關于線黏彈性斷裂問題，借助邊界元法探究線黏彈性斷裂問題，在時域內(nèi)計算，見式（1）。

式中：a——裂紋長度；

M(t)——勢能。

2.2 腐蝕裂紋

當壓力容器受到腐蝕介質的不良影響時，就會出現(xiàn)腐蝕裂紋，腐蝕裂紋一般只會出現(xiàn)在汽水管道的位置,有時也會在集箱管座等地方出現(xiàn)[4]。通常來說，金屬材質里面的不銹鋼材料會受到應力的極大影響，因此，當腐蝕裂痕產(chǎn)生時，維修工作人員能夠綜合考慮這一方面。尤其是在汽水物質的不斷影響下，即使應力很小，但也有可能使得容器產(chǎn)生腐蝕裂紋。但是，腐蝕裂紋形成的原因并非單一的，比如殘余應力、振動以及冷加工變形等都是此裂紋產(chǎn)生的核心原因。在未來的工作中，即使管道僅遭受了局部腐蝕，也會引起腐蝕裂紋的產(chǎn)生。這一裂紋呈帶狀擴展，數(shù)量多、開口大，假如不能獲得實時優(yōu)化，就會由內(nèi)至外不斷延伸,因此危害也很大。通過創(chuàng)建迭加模型來計算腐蝕疲勞裂紋擴展速率，具體見式（2）。

式中：(da/ dN)p——疲勞裂紋擴展速率；

(da/ dN)cp——腐蝕疲勞裂紋擴展速率。

2.3 疲勞裂紋

疲勞裂紋也是壓力管道檢驗時頻繁出現(xiàn)的問題之一，這一裂紋通常出現(xiàn)在經(jīng)常使用的儀器或設備上，最初時疲勞裂紋還很小，在未來的使用過程中會隨著設備的廣泛運用而逐漸拓展。疲勞裂紋一般能夠分為腐蝕疲勞、熱疲勞以及機械疲勞三種，機械疲勞裂紋通常出現(xiàn)在葉片與葉輪以及部分零件上，大多數(shù)都是在儀器或者設備的表面上，呈直線,剛開始會很短，后期會逐步變長。引起此裂紋產(chǎn)生的重要原因就是儀器與設備有各種各樣的漏洞，如過度使用，降低了設備的綜合使用壽命。引起熱疲勞裂紋的主要原因是在比拉伸強度低的條件下，應力反復作用進一步使得設備變軟，而腐蝕疲勞裂紋就是在疲勞裂紋的前提下逐漸形成的,應力腐蝕裂紋與腐蝕疲勞裂紋的基本原理相同，是在腐蝕介質與應力的持續(xù)影響下形成的結果。這種裂紋一般都屬于穿晶裂紋,會逐步擴大危害力，長此以往，壓力管道的內(nèi)壁就會產(chǎn)生腐蝕坑，員工發(fā)現(xiàn)腐蝕坑，需要在第一時間提醒維修工作人員實施維修,不然問題擴展,帶來不可估量的損傷。此外，通過創(chuàng)建交互作用模型來計算腐蝕疲勞裂紋擴展速率，見式（3）。

式中：(da/ dN)jb——交互作用項。

裂紋問題見圖1、圖2。

圖1 壓力容器壓力管道檢驗中的裂紋問題1

圖2 壓力容器壓力管道檢驗中的裂紋問題2

3 如何預防壓力容器壓力管道出現(xiàn)裂紋

3.1 強化生產(chǎn)制作品質

為了更好地確?；どa(chǎn)的順利運轉，現(xiàn)場管理者應該對壓力容器的實際運行現(xiàn)狀有一個大體掌握，并且充分重視壓力管道的相關生產(chǎn)制作品質。

首先，在壓力管道的整個生產(chǎn)過程中，應嚴格審核壓力管道，并且認真檢查對應的制作細節(jié)[5]。依照工藝技術與生產(chǎn)標準，最大限度地提升壓力管道的綜合品質。

其次，需要設計好壓力設備圖紙，相關技術者應該按照產(chǎn)品的具體使用需求，仔細開展研究與分析，全面審核制造圖紙。在圖紙的設計過程中，應該綜合考慮壓力管道的相關裂紋問題，在設計過程中就采取有效的技術方法或對應的材料，使壓力管道的綜合品質獲得提升。

最后，在制造生產(chǎn)的時候，應該認真檢測生產(chǎn)工序，防止由于制造環(huán)境產(chǎn)生問題，造成壓力容器壓力管道的品質問題。在壓力容器壓力管道出廠之后，需要對壓力容器的品質進行實時檢查。

3.2 提高員工的技能操作水平

在化工生產(chǎn)的整個過程中，壓力管道長時間處在高溫條件下，使得內(nèi)部產(chǎn)生了非常大的壓力。比如，在暫?；騿訅毫θ萜鞴ぷ鞯臅r候，容器的溫度將會持續(xù)上升，對壓力容器進一步帶來較大的壓力。工在實踐操作中，應該最大限度地縮短單位時差，防止容器管道造成內(nèi)部溫差大，進而避免出現(xiàn)裂紋[6]。為了有效預防壓力管道出現(xiàn)裂紋，要求員工可以熟練地操作生產(chǎn)系統(tǒng)，最大限度地確保對壓力容器的有效使用，進而充分延長使用時間?；て髽I(yè)在實踐人員的招聘過程中，需要員工擁有優(yōu)良的操作技術水平，可以在實踐過程中，根據(jù)操作要求來廣泛使用壓力容器壓力管道。不斷強化培訓力度，最大限度地提升員工的操作技術水平，從而可以依照有關規(guī)范制度，科學開展系統(tǒng)操作。

3.3 定期開展質量檢驗以及維護

第一，壓力容器在正常運行中，需要全面強化品質檢測。化工企業(yè)應該創(chuàng)建完整、有效的管理制度，讓員工依照操作要求，嚴格、認真檢驗生產(chǎn)程序，從而更好地提高壓力容器壓力管道的生產(chǎn)效率與綜合品質，以保證產(chǎn)生的生產(chǎn)品質。

第二，在檢測壓力管道的時候如果出現(xiàn)裂紋，應該在第一時間檢測以及探究裂紋，并且采取有效的應對策略，對設備有效開展維修與維護，防止進一步產(chǎn)生裂縫。壓力管道在正常使用的時候，因為會出現(xiàn)高溫，所以員工應該隨時重視壓力容器的實際運行狀態(tài)，避免壓力管道始終處在高溫狀態(tài)，按照相關生產(chǎn)要求，在容器溫度達到一定數(shù)值時，需立即暫停容器運行，使壓力容器可以不斷釋放應力，在停車過程中，檢測工作人員應該在第一時間檢查設備，并且在第一時間維修設備，進而有效延長壓力管道的整體使用壽命。

第三，應該在企業(yè)明確規(guī)定的時間內(nèi)，對設備定期開展檢查與維護[7]。假如壓力管道里面的零部件產(chǎn)生問題，維修工作人員應該在第一時間更換零部件，防止在生產(chǎn)的時候，存在極大的安全隱患，進而引起嚴重的安全事故。同時，在對設備進行檢查的過程中，需要全面檢查設備工序，防止壓力管道產(chǎn)生裂縫，員工也應該定期清掃容器內(nèi)部，有效減少內(nèi)部雜質。在對設備進行維護的時候，需要全面檢修過時的壓力管道設備，壓力管道長時間運行在惡劣的環(huán)境下，使得材料品質不斷降低。要求專業(yè)人員深入分析檢驗結果，探究壓力管道的實際耐用情況，并對壓力管道的使用期限進行評估等，進而在充分滿足生產(chǎn)條件的實際需求下，對壓力管道進行實時更換[8-9]。

4 結語

裂縫問題具有普遍性，應該有效開展防護工作，定期檢查承壓設備，還需要員工具備良好的工作水平以及開展合理性的操作，對應急策略進行制定，裂縫問題一旦出現(xiàn)，能夠有充足的準備進行處理。