高聰

（上海振華重工（集團）股份有限公司，上海 200125）

鍋爐是工業(yè)生產(chǎn)中確保生產(chǎn)效率與質(zhì)量的重要設(shè)備，在鍋爐壓力容器壓力管道的運行過程中很容易受到操作方法、外界環(huán)境等各種因素的影響，所以，應(yīng)重視設(shè)備檢測工作，及時發(fā)現(xiàn)問題，并采取相應(yīng)的措施加以解決，防止安全事故的發(fā)生。裂紋問題對鍋爐的安全生產(chǎn)有著較大的影響，所以，在實際應(yīng)用過程中，應(yīng)采取合適的檢測技術(shù)進行檢測，預(yù)防裂紋問題的出現(xiàn)，有效控制鍋爐的運行風險。

1 鍋爐壓力容器壓力管道定期維護的重要性

鍋爐壓力容器壓力管道通常運輸?shù)氖歉g性的液體，壓力管道壁很可能受到較大的腐蝕，甚至可能發(fā)生泄露危險。例如，由于受到小裂縫的影響，傳輸管道中的天然氣、石油等可能會發(fā)生泄露現(xiàn)象，并且在高壓的作用下，甚至可能引發(fā)較為嚴重的安全事故。如果沒有定期對管道進行檢查與維修，則很難發(fā)現(xiàn)安全隱患問題，從而造成較大的浪費與損失。在實際檢驗過程中，解決裂紋問題、提升設(shè)備運行質(zhì)量等是當前面臨的主要問題。因此，只有全面了解管道定期維護的重要性，采取科學化、合理化的技術(shù)加以管理，以保證管道的順利運行，從而有效預(yù)防裂紋等各種潛在安全隱患的發(fā)生。

2 鍋爐壓力容器壓力管道檢驗中的裂紋問題

2.1 疲勞裂紋

在鍋爐壓力容器壓力管道的檢驗過程中，疲勞裂紋的出現(xiàn)概率較大，一般來說，這種裂縫在應(yīng)力相對集中的設(shè)備中較為常見，剛開始的時候，疲勞裂紋呈細小形狀，在中后期的時候會逐漸延伸。疲勞裂紋主要有三種類型。

（1）機械疲勞裂紋，經(jīng)常在葉輪與葉片上出現(xiàn)，且大多數(shù)是來自設(shè)備的表層，其形狀一般為直線，初期裂縫較短，隨后慢慢向內(nèi)延伸，慢慢形成一條長長的裂紋，這種裂紋大多是在一些有缺陷的位置出現(xiàn)。機械疲勞裂紋一般呈線形，開始時面積較小，隨著時間的推移逐漸向內(nèi)發(fā)展，與其他裂縫相比，開口較大，會出現(xiàn)粘著點和粘接坑，末端非常尖銳。機械疲勞裂紋剛出現(xiàn)的時候特征不夠明顯，很難被人發(fā)現(xiàn)，當運行時間越長，裂紋就會變得越來越明顯，因此，此類裂縫應(yīng)及時檢查，并采取相應(yīng)措施加以解決。

（2）熱疲勞裂紋，主要發(fā)生在金屬材料在較低抗拉強度條件下應(yīng)力作用時，逐漸形成裂紋。

（3）腐蝕疲勞裂紋，主要是在疲勞裂紋的基礎(chǔ)上形成的，疲勞裂紋通常是由腐蝕和應(yīng)力共同作用形成的，隨著時間的增加，裂紋開始變大變寬，壓力管道內(nèi)側(cè)出現(xiàn)小凹坑，通常出現(xiàn)在汽鼓和底盤的管座上，因為這些設(shè)備在長期應(yīng)力作用下會接觸到腐蝕性物體，逐漸成為腐蝕疲勞裂紋。

2.2 蠕變裂紋

在長期過熱影響下，鍋爐壓力管道上會發(fā)生蠕變變形等現(xiàn)象，從而導致金屬結(jié)構(gòu)受到損壞，管道內(nèi)的部分區(qū)域出現(xiàn)變形，大大降低了管道的安全性與穩(wěn)定性。產(chǎn)生蠕變裂紋的主要原因是溫度和應(yīng)力的長期作用，導致金屬結(jié)構(gòu)的破壞和材料的變形，使材料分離。蠕變裂紋通常出現(xiàn)在集管熱影響區(qū)、箱孔橋等位置，蠕變裂紋的開裂特征非常明顯，通常情況下，裂紋垂直于最大應(yīng)力方向，裂縫呈之字形且寬度較大，大部分裂縫平行排列。主要的蠕變裂紋在中間位置。蠕變裂紋區(qū)存在大量不規(guī)則地蠕變孔洞，呈橢圓形或晶體狀分布，裂紋與焊縫方向平行，并由外而內(nèi)逐漸延伸，沿著晶粒的邊界逐漸擴展。

2.3 應(yīng)力腐蝕裂紋

應(yīng)力腐蝕裂紋是受到雙重作用產(chǎn)生的，即應(yīng)力、腐蝕，其中，高濃度堿水具有一定的腐蝕性，裂紋問題一般出現(xiàn)在管道、管座上面。在鍋爐生產(chǎn)過程中，當構(gòu)件受堿水腐蝕時，金屬會發(fā)生化學反應(yīng)，晶體和邊界之間的電位差導致弱電流發(fā)生，從而使得金屬內(nèi)發(fā)生裂紋問題。經(jīng)觀察發(fā)現(xiàn)，應(yīng)力腐蝕裂紋可分為原生裂紋和次生裂紋。主裂紋將穿過晶體，次裂紋將沿晶體輻射。奧氏體不銹鋼材料容易產(chǎn)生這種裂紋，一旦在水蒸氣狀態(tài)下受力，就會形成這種裂紋。在顯微鏡下面，“之”字形狀的裂紋便是應(yīng)力腐蝕裂紋，比如，鋼材在沒有經(jīng)過脫硫與脫水等介質(zhì)下，很容易產(chǎn)生這樣的裂紋，這很難利用技術(shù)解決。在濕硫化氫環(huán)境中，不僅會產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕裂紋，還有可能出現(xiàn)氫誘裂紋，并且在常溫狀態(tài)下也有可能出現(xiàn)因硫化氫反應(yīng)引發(fā)的應(yīng)力腐蝕裂紋，通常發(fā)生在焊縫周邊。鋼材通常沒有明顯的塑性變形現(xiàn)象，斷口具有一定的隱蔽性。在鍋爐壓力容器和壓力管道的檢驗中，應(yīng)注意壓力環(huán)境的檢測，及時發(fā)現(xiàn)應(yīng)力腐蝕裂紋，并加以預(yù)防，避免安全事故的發(fā)生。

2.4 過熱過冷裂紋

鍋爐壓力容器壓力管道的材料是金屬板，制作流程較為繁瑣、步驟較多，制作工序具有一定的復雜性，其中包括焊接、冷卻等多道工藝，在每一道工藝中溫度都各不相同，不管是過熱還是過冷，都可能使金屬材料發(fā)生裂紋問題。如果溫度比較高的話，晶體就會熔化或氧化，導致過度燃燒的裂紋出現(xiàn)。如果溫度過高，超出金屬溫度的臨界值，則會引起熱裂紋的出現(xiàn)；在焊接后，冷卻時間過長的話則可能會出現(xiàn)冷裂紋。對于形成時間比較長的冷裂紋，一般較為隱蔽，很難檢測出來，熱裂紋通常會使得晶體發(fā)生氧化或者熔化現(xiàn)象，該裂紋的出現(xiàn)對鍋爐的承壓設(shè)備十分不利，情況嚴重的話甚至帶來較大的安全隱患。

3 鍋爐壓力容器壓力管道裂紋問題的檢測技術(shù)

3.1 超聲波檢測技術(shù)

在大型鍋爐設(shè)備的檢測中，超聲波檢測技術(shù)較為常用，在具體應(yīng)用中，在壓力管道的周邊設(shè)置探頭模塊，以環(huán)向進行布置，并控制好探頭之間的距離。如果管道的頂部和底部之間的距離發(fā)生變化，會干擾低頻超聲波的傳輸，探頭接收反射能量并繼續(xù)進行評估分析，從而有效定位裂紋的位置。在超聲檢測技術(shù)中，聲發(fā)射檢測技術(shù)是其中的一種，應(yīng)用較為廣泛，由于裂紋的存在，激發(fā)應(yīng)力波，聲波傳感器接收應(yīng)力波，然后接收相應(yīng)的聲音信號并對其進行分析。當采用該技術(shù)進行檢測時，可以同時滿足長距離和實時監(jiān)測的要求，并且大大提高了檢測的靈敏度，特別是在壓力管道空間較小的情況下，檢測效果非常好。

3.2 紅外成像檢測技術(shù)

對于紅外成像檢測技術(shù)的應(yīng)用，需要借助紅外成像儀，從而獲取紅外輻射能量，并對其進行分析，管路的溫度以電信號的形式獲得，不同的溫度和紅外輻射能量的分布也會有較大的差異，所以，可以判斷管道裂紋、明確裂紋的發(fā)展趨勢。該技術(shù)在實際應(yīng)用中具有極強的靈敏性，在壓力管道裂紋檢測中，有助于提升檢測效率，并且可以快速輔助工作人員對鍋爐的結(jié)構(gòu)以及相關(guān)材料等進行全面分析。溫度、時間等因素對紅外成像檢測技術(shù)的應(yīng)用不會產(chǎn)生影響，適用性較強，在應(yīng)用該技術(shù)時，應(yīng)保證管道形狀、導熱系數(shù)的穩(wěn)定，并且該技術(shù)一般用于熱疲勞、蠕變、應(yīng)力腐蝕等裂紋的檢測中。

3.3 滲透檢測技術(shù)

在實際裂紋問題檢測中，滲透檢測技術(shù)的應(yīng)用操作非常方便，并且具有非常好的檢測效果，不過，該技術(shù)也會對壓力管道造成一定的污染，在應(yīng)用方面具有一定的局限性。在應(yīng)用滲透檢測技術(shù)時，通常需要使用顯像劑，利用固體燃料的發(fā)光現(xiàn)象進行檢測，以輔助檢測人員了解裂紋的分布情況和特點。如果材料具有一定的可吸收性，則不適合此工藝，因此，有必要對管道的運行環(huán)境進行綜合分析，對表面檢測中的裂縫進行分析。同時，該技術(shù)的應(yīng)用不會損壞管道，并且檢測率也相對較高。

3.4 射線檢測技術(shù)

射線穿過介質(zhì)之后便會削弱其作用，并且電阻、介質(zhì)厚度等各種因素都會對檢測效果產(chǎn)生影響，特別是在出現(xiàn)裂紋的時候，相應(yīng)的阻力系數(shù)也與正常情況有一定的不同，在該位置應(yīng)用射線檢測技術(shù)進行檢測，便可以確定裂紋的具體位置，從而分析出裂紋的實際狀況。在應(yīng)用該技術(shù)時，通過利用X光感光膠片，能夠快速獲取射線強度值，分析靈敏度后就可以知道裂紋的差異。同時，檢測人員只需要分析膠片的黑度情況，便能夠了解裂紋的大小與范圍，通過應(yīng)用X光感光膠片，使裂紋檢測更加清晰化，有助于了解裂紋的情況。

4 鍋爐壓力容器壓力管道中裂紋問題的預(yù)防措施

4.1 建立健全管理體系

針對鍋爐壓力容器壓力管道中的裂紋問題，應(yīng)做好預(yù)防工作，結(jié)合實際情況，采取有效的措施加以解決。任何工作都需要借助管理工作的幫助，裂紋問題的處理也離不開管理工作，為了預(yù)防鍋爐管道中出現(xiàn)裂紋問題，企業(yè)應(yīng)充分利用先進的技術(shù)手段，收集各種裂紋問題現(xiàn)象，并全面分析相應(yīng)的原因，從根源上做好相應(yīng)的規(guī)劃工作，從而提升裂紋預(yù)防效果。

同時，企業(yè)也可以收集其他企業(yè)遇到的比較典型的案例，然后溝通網(wǎng)絡(luò)溝通渠道，加強企業(yè)之間的交流，互相分享經(jīng)驗，共同研究裂紋的預(yù)防措施，從而保證管道裂紋問題預(yù)防工作的順利進行。在實際工作中，企業(yè)還應(yīng)明確各部門任務(wù)，制定規(guī)范化的管理機制，規(guī)范員工的行為，從而避免人為因素造成管道裂紋的出現(xiàn)。此外，在完善管理體系的時候，企業(yè)應(yīng)將人性化管理放在首位，并制定獎勵競爭制度，對于表現(xiàn)優(yōu)秀的員工，給予合理的獎勵，激發(fā)員工的工作熱情，確保各方面工作的順利開展，實現(xiàn)管道裂紋預(yù)防的目的。

4.2 加強生產(chǎn)質(zhì)量管理

針對鍋爐壓力容器壓力管道中的裂紋問題，應(yīng)做好預(yù)防工作，并及時采取合適的處理措施，解決裂紋問題，提升鍋爐的安全系數(shù)，盡可能避免安全事故的發(fā)生。首先，確保鍋爐及輔助設(shè)備原材料的質(zhì)量，加強鍋爐材料的優(yōu)化，采取先進的技術(shù)在生產(chǎn)中應(yīng)用，明確生產(chǎn)標準與要求，規(guī)范生產(chǎn)流程，把控好每一個生產(chǎn)環(huán)節(jié)以及每一道生產(chǎn)工序，防止材料因素造成的裂紋問題。其次，對于鍋爐壓力容器壓力管道生產(chǎn)制造，嚴格控制每一個生產(chǎn)環(huán)節(jié)，按照相應(yīng)的標準生產(chǎn)，避免操作失誤而降低生產(chǎn)質(zhì)量。同時，在生產(chǎn)過程中要進行抽樣檢驗，對于質(zhì)檢不過關(guān)的部件，不能夠繼續(xù)用于后續(xù)操作，在通過檢測之后才能夠投入使用，在鍋爐以及壓力管道的焊接過程中，保證焊接的規(guī)范化，并通過熱處理消除應(yīng)力。

4.3 增強鍋爐設(shè)備的檢驗力度

首先，在鍋爐設(shè)備制造完成之后，應(yīng)根據(jù)標準進行驗收，并且在投入使用之間再次進行質(zhì)檢，在使用過程中做好監(jiān)督管理工作，詳細記錄鍋爐壓力容器壓力管道的變化過程，從源頭上防止裂紋的發(fā)生。在設(shè)備使用過程中還應(yīng)提升操作人員的操作水平，并且要建立檢驗制度，約束工作人員的行為，保證規(guī)范使用，增加設(shè)備的使用壽命。其次，在設(shè)備的運行過程中，安全事故的發(fā)生概率非常大，所以，應(yīng)提高對裂紋問題的重視程度，加強設(shè)備以及管道的維修，應(yīng)定期進行巡檢與維修，及時發(fā)現(xiàn)以及處理問題，盡量避免裂紋的出現(xiàn)，防止各種安全事故的發(fā)生。在具體檢驗過程中，根據(jù)裂紋形態(tài)判斷其性質(zhì)、類型以及影響等，然后由技術(shù)人員根據(jù)這些特征采取相應(yīng)的處理措施，解決裂紋問題，提升設(shè)備的運行質(zhì)量。

5 結(jié)語

鍋爐壓力容器壓力管道中的裂紋有多種類型，裂紋問題的出現(xiàn)很容易影響設(shè)備的正常運行，所以，應(yīng)提高對裂紋檢測的重視程度，采取有效的措施進行檢測與處理，防止裂紋的發(fā)生。在裂紋檢測中，通過采取超聲波檢測技術(shù)、紅外成像檢測技術(shù)、滲透檢測技術(shù)、射線檢測技術(shù)等，對裂紋問題進行有效檢測，并且通過加強生產(chǎn)質(zhì)量管理、增強鍋爐設(shè)備的檢驗力度等，有效預(yù)防與處理裂紋問題，防止安全事故的發(fā)生，促進工業(yè)企業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。