王濱 陳春志

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

1 鍋爐壓力容器檢驗(yàn)中常見(jiàn)的問(wèn)題分析

1.1 鍋爐壓力容器自身的質(zhì)量問(wèn)題

在鍋爐壓力容器的檢驗(yàn)中，鍋爐壓力容器自身存在的質(zhì)量問(wèn)題是檢驗(yàn)中的常見(jiàn)問(wèn)題，因?yàn)楫?dāng)前的工藝水平或者是相關(guān)的材料質(zhì)量的不過(guò)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(guò)關(guān)的情形。而其質(zhì)量不過(guò)關(guān)，主要體現(xiàn)在以下的兩個(gè)方面：一方面是壓力容器在密封性能上不過(guò)關(guān)，沒(méi)有達(dá)到既定的標(biāo)準(zhǔn)，致使閥門(mén)出現(xiàn)蒸汽，甚至導(dǎo)致容器內(nèi)的介質(zhì)泄露，這些對(duì)周?chē)墓ぷ魅藛T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(dá)不到要求，沒(méi)有達(dá)到設(shè)定的硬度標(biāo)準(zhǔn)，在壓力作用下零部件的支撐力度難以長(zhǎng)久，容易出現(xiàn)故障，可能會(huì)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(wèn)題是鍋爐壓力容器檢驗(yàn)中的常見(jiàn)問(wèn)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(huì)致使壓力容器向外泄露輻射，對(duì)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?yàn)殄仩t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(rèn)真進(jìn)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(jìn)程，也容易引發(fā)爆炸事故，對(duì)整個(gè)工業(yè)發(fā)展都會(huì)形成影響。

1.3 鍋爐管理的問(wèn)題

在鍋爐的管理方面，出現(xiàn)的問(wèn)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(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。工廠沒(méi)有重視鍋爐管理工作，沒(méi)有安排專(zhuān)門(mén)的人員來(lái)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(zhuān)業(yè)知識(shí)，在鍋爐壓力容器日常的檢查和維修方面不能達(dá)到相關(guān)要求，而導(dǎo)致沒(méi)有對(duì)壓力容器的安全附件進(jìn)行管理維護(hù)，沒(méi)有正確打開(kāi)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(yàn)環(huán)境方面的問(wèn)題

其實(shí)，環(huán)境因素也會(huì)對(duì)鍋爐壓力容器的檢驗(yàn)產(chǎn)生影響，因?yàn)橥ǔＧ闆r下，鍋爐壓力容器檢驗(yàn)環(huán)境的可活動(dòng)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(yàn)工作人員很可能因?yàn)榄h(huán)境限制而不能細(xì)致的進(jìn)行檢查，還可能出現(xiàn)中毒等情形。

2 管道檢驗(yàn)常見(jiàn)裂紋類(lèi)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(lèi)裂紋類(lèi)型常見(jiàn)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(huì)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?yàn)椴讳P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(qiáng)度會(huì)受到一定影響，在某一點(diǎn)大荷載接觸的環(huán)境下，便極易造成管道變形，當(dāng)超出管道材料變形極限，便會(huì)出現(xiàn)應(yīng)力裂紋。

2.2 機(jī)械疲勞裂紋

機(jī)械疲勞裂紋主要發(fā)生在軸承、葉輪和輔助設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的裝置上，通常積聚在鍋爐機(jī)械應(yīng)力頻繁且應(yīng)變力集中處。在長(zhǎng)期機(jī)械疲勞因素的影響下，通常裂紋會(huì)在機(jī)械接觸點(diǎn)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(dāng)發(fā)現(xiàn)時(shí)內(nèi)部裂紋基本成型，若仍舊繼續(xù)使用，裂紋拓展速度會(huì)明顯提升，最后導(dǎo)致一整段壓力管道崩塌。在此期間，機(jī)械疲勞裂縫內(nèi)部應(yīng)力與裂縫蔓延方向通常會(huì)呈現(xiàn)45°角，當(dāng)裂紋加速發(fā)展時(shí)，應(yīng)力方向與裂縫蔓延方向便會(huì)呈現(xiàn)90°。

2.3 過(guò)熱、過(guò)燒裂紋

過(guò)熱過(guò)燒裂紋的產(chǎn)生主要原因是溫度。過(guò)熱過(guò)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(shí)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(xì)圓球的粒子沉淀。氧化性氣體在高溫下向晶界周?chē)鷶U(kuò)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(guò)限度。對(duì)金屬的加熱超過(guò)了材料標(biāo)準(zhǔn)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(huì)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(jī)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?yàn)榇祟?lèi)部件持續(xù)受外界荷載壓力與振動(dòng)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(duì)管道金屬質(zhì)量造成損傷，因此伴隨管道使用時(shí)間越長(zhǎng)，在機(jī)械疲勞裂紋基礎(chǔ)上，還會(huì)存在腐蝕問(wèn)題，不但會(huì)加速消耗管道的使用壽命，同時(shí)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(xì)小尖銳特征，主要裂紋形成后會(huì)演生出次裂紋，次裂紋隨距離變長(zhǎng)受材料抑制，因此裂紋數(shù)量也會(huì)急劇減少。

2.5 材料熱疲勞裂紋

當(dāng)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(qiáng)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(lèi)裂紋經(jīng)常會(huì)因?yàn)槟骋徊课挥忻黠@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(shí)，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(huì)影響部件的使用壽命，屬于鍋爐壓力管道內(nèi)較常見(jiàn)的隱患類(lèi)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(shí)間產(chǎn)生的，實(shí)際的影響因素是溫度和應(yīng)力的共同作用。金屬因?yàn)閾p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(gè)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(wú)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(jiàn)問(wèn)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(xiǎn)性，通常需要在極為嚴(yán)格的監(jiān)督管理平臺(tái)內(nèi)對(duì)鍋爐設(shè)備運(yùn)行狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)化監(jiān)控，并提供完善的技術(shù)補(bǔ)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(jì)詳細(xì)的組裝方案，并嚴(yán)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(xì)的操作引導(dǎo)平臺(tái)，確保操作人員能夠保持負(fù)責(zé)任的態(tài)度對(duì)設(shè)備系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)控，才能有效降低裂紋問(wèn)題出現(xiàn)的概率。最后，為避免違規(guī)操作等問(wèn)題出現(xiàn)，管理人員需構(gòu)建實(shí)時(shí)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(shí)發(fā)覺(jué)潛在風(fēng)險(xiǎn)，使危險(xiǎn)信號(hào)遞交至檢修平臺(tái)，并提供詳細(xì)的引導(dǎo)，才能使裂紋風(fēng)險(xiǎn)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(mén)要求檢驗(yàn)人員按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的嚴(yán)格執(zhí)行檢驗(yàn)工作，定期對(duì)壓力容器安裝的防漏電裝置進(jìn)行細(xì)致檢查，對(duì)整個(gè)壓力容器的密封性能進(jìn)行細(xì)致化的檢驗(yàn)，這樣才能有效的減少壓力容器的輻射問(wèn)題。需要注意的是，檢驗(yàn)工作盡量避開(kāi)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(yàn)人員對(duì)壓力容器內(nèi)部認(rèn)真細(xì)致的清理，保證清潔的徹底度，對(duì)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(xì)致的進(jìn)行處理。

3.3 增強(qiáng)壓力容器檢驗(yàn)人員的綜合能力

在解決壓力容器中的常見(jiàn)問(wèn)題時(shí)，鍋爐壓力容器的檢驗(yàn)人員需要肩負(fù)起一定的職責(zé)，首先，相關(guān)的管理部門(mén)應(yīng)當(dāng)選派比較專(zhuān)業(yè)的人員開(kāi)展鍋爐管理和壓力容器的檢驗(yàn)工作，為后續(xù)工作的開(kāi)展奠定良好的基礎(chǔ)，與此同時(shí)，可以定期對(duì)相關(guān)的檢驗(yàn)人員進(jìn)行培訓(xùn)，不斷增強(qiáng)他們的專(zhuān)業(yè)技能，確保壓力容器檢驗(yàn)工作的順利開(kāi)展。其次，要對(duì)檢驗(yàn)的流程進(jìn)行細(xì)化、規(guī)范化，明確檢驗(yàn)人員的責(zé)任，改變部分檢驗(yàn)人員隨意的工作態(tài)度，從多個(gè)方面保證壓力容器的正常運(yùn)行[2]。

3.4 改善檢驗(yàn)環(huán)境

因?yàn)榄h(huán)境的限制，檢驗(yàn)人員無(wú)法較好的開(kāi)展工作，所以相關(guān)部門(mén)應(yīng)當(dāng)盡可能的為檢驗(yàn)人員提供較好的檢驗(yàn)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(qiáng)原材料管控

鍋爐壓力容器本身具有危險(xiǎn)性，在加工生產(chǎn)期間，必須嚴(yán)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(wú)損檢測(cè)技術(shù)檢測(cè)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(xiǎn)出現(xiàn)概率，使鍋爐設(shè)備的質(zhì)量可控性得以增強(qiáng)。

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(yán)格按照鍋爐檢測(cè)規(guī)范要求對(duì)設(shè)備材料、焊接技術(shù)、運(yùn)輸過(guò)程、外觀等狀況進(jìn)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(shuō)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(yǔ)

眾所周知，工業(yè)的發(fā)展離不開(kāi)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(yàn)中的常見(jiàn)問(wèn)題，從保證質(zhì)量、增強(qiáng)專(zhuān)業(yè)技能等多個(gè)方面切實(shí)開(kāi)展壓力容器的檢驗(yàn)工作，為鍋爐的正常運(yùn)行提供保障。