甘肃省特种设备检验检测研究院 甘肃兰州 730050
摘要：近年来，我国的工业化进程有了很大进展，对锅炉的应用也越来越广泛。在锅炉压力容器运转的过程压力管道时常会出现裂纹，不同程度、不同方向、在不同位置出现的裂纹在检验环节存在一定的区别。本文以压力管道裂纹问题为研究切入点，深入剖析压力管道在运转过程中存在的、较为常见的裂纹问题，并尝试从多个层面提出优化裂纹检验工作的积极建议，以期引起检验人员的重视，确保锅炉压力容器处于良好的运转状态。
关键词：特种设备；锅炉压力容器；压力管道；裂纹检验；预防策略
引言
现代社会，压力管道成为我国的一种重要特种承压设备。压力管道的用量大，分布广，遍布电力、热能、石油、化工、化肥、冶金、农药、食品、医药等各行业。近些年的发展趋势表明，工业压力管道工程日趋复杂，正朝着大型化、整体化和自动化方向发展。由于历史、技术、管理上的原因，现行压力管道在设计、制造、安装及运行管理中存在各类损伤问题，管道发生失效甚至发生破坏性事故时有发生。其中，管道面临最严重的一个问题便是裂纹，裂纹的产生与扩散使得管道强度不能满足使用要求的状态，并且容易造成管道的破裂，给人们造成极大的损失与危害，所以解决管道裂纹问题是当前比较重要的一个问题。
1压力容器
近些年来，我国的金属压力容器生产研发技术水平逐渐达到了世界级水准。金属压力容器在国内具备良好的发展前景，因此社会各界应当给予充分的重视与关注。其次，装备制造也是国家生产研发水平的重要体现，因此更应重视该行业的革新与升级，装备制造业的技术水平与实力直接影响和决定其下游产业的竞争力。压力容器能够承受一定压力，且密闭性较好，因此除了工业之外，压力容器还适用于民用、军工等多个领域，甚至在科研工作中压力容器均可充分发挥自身积极效用。虽然压力容器的适用范围相对广泛，但是多数情况下还是以化学工业、石油化学工业等行业作为主要的应用领域。
2锅炉压力容器压力管道的裂纹类型
2.1应力腐蚀裂纹
应力腐蚀裂纹主要是腐蚀介质与内外管道应力共同作用所产生的裂纹，主要发生在集装箱管座或汽水管道内。因为管道需要进行热水循环，当其受到较大的外界荷载压力影响时，管道的弯折和拉伸强度会发生变化，极容易产生弯道变形现象，当弯道变形程度超出材料能够承受的范围就会产生应力裂纹。
2.2冷热过度出现的裂纹
在制作压力管道时，金属板需要经过很多道工艺的处理，而且不同的工艺处理环节都会涉及温度的改变。例如，在加热过程中当温度过高时，晶体在发生变化的过程中会出现烧裂纹，当温度高于金属临界温度值时会出现热裂纹，而在冷却环节会因为温度降低而出现冷裂纹。相比热裂纹，冷裂纹具有一定的隐藏性，不易被发觉。可见，温度过高或过低都容易导致压力管道出现裂纹。
2.3外载荷作用下残余应力的重分布分析
给焊接之后没有裂纹的管道施加内压然后再取消，将会大幅度减轻它的残余应力。并且随着内压荷载的逐渐增大，焊缝附近的残余拉应力的释放量也在逐渐变大。这主要是因为外载荷所产生的残余应力与焊缝处的力所叠加，从而使得塑性变形区域的残余应力逐渐释放，当载荷越大时，所受的残余应力也就越小。随着载荷的不断增大，内表面的轴向残余应力会逐渐减小。
3预防锅炉压力容器压力管道裂纹出现的有效策略
3.1提高操作者的技能水平，严格规范操作要求
总体来讲，在运转过程中压力管道的裂纹不仅仅是内外压力所导致，还有很大一部分原因是有些员工的操作水平有限，而且操作技巧不够娴熟。
为了减少裂纹的产生，操作者应提高操作水平，确保锅炉在从启动到停炉的全过程中实现平稳过渡，有效控制炉内温度，避免出现过热和过冷的现象，由此可以极大地减少温度变化过快引起的压力管道裂纹问题。因此，操作者应严格按照规范进行操作，使得锅炉处于合理的运转状态，进而可以延长锅炉使用年限。有关企业应逐渐提高锅炉操作工的准入门槛，或者及时为入职员工提供关于锅炉压力容器操作规范的技术培训，同时，将容易导致裂纹出现的诱因进行剖析和讲解，减少裂纹给锅炉压力容器带来的损害。
3.2确保生产材料和制作的科学性
首先，需要加强对制作材料的审核。在对材料进行选择时需要充分结合压力管道的用途和使用状态，选择能够满足压力管道制作的材料，在进行压力管道制作之前还需要对材料进行抽查，确保材料合格，能够用于压力管道制作过程中。其次，必须要加强对压力管道的制作，一方面，必须要严格审核设计图纸，相关技术人员必须根据设计图纸的具体情况、结合压力管道的用途等分析压力管道设计图纸的科学性和有效性。另一方面，需要提高制作工作人员的能力，在制作过程中必须严格按照工艺流程或生产标准进行，相关工作人员也必须规范自身操作，避免由于个人因素对压力管道的质量产生影响，在制作过程中还需要根据压力管道常产生的裂纹问题进行分析，通过多种手段进行有效规避，提高压力管道的质量，减少裂纹的产生。最后，还需要严格检查生产工序，生产工序对于压力管道制作质量至关重要，如果生产工序存在不合理或漏掉工序的现象，那么将会影响到最终的成品，也会造成资源浪费，因此必须要在制作之前对生产工序进行仔细检查，确保工序完整性，同时还需要对生产工序的顺序进行分析，确保生产工序的合理性。
3.3疲劳裂纹扩展研究
焊接残余应力对管道的疲劳寿命有很大的影响，焊接残余应力相比较于管道母材上的裂纹来说，使其寿命降低了更多。裂纹在进行扩展的前半个阶段，外表面的裂纹疲劳扩展的速率比内表面的高，随着裂纹的不断扩展，内表面的扩展速率逐渐加大，总的来说内表面的寿命要低于外表面。裂纹这样扩展主要是因为焊接的残余应力造成的，残余应力朝着壁厚的方向，从内到外逐渐增大，外表面的比较浅的裂纹所受到的力也大，所以扩展速率会加快。
3.4形成规范的质量检验及维护体系，加强日常维护
（1）规范生产环节质量检验，构建具有指导和约束效力的管理体系，不断优化锅炉制作流程，尤其是增强对压力管道裂缝问题的预防意识。（2）压力管道在处于工作状态时，难免会出现裂缝问题，应从每次出现的裂缝问题中吸取经验，锻炼对应急情况的处理能力。当锅炉处于停炉状态时，可以适当释放应力，并做好维修检查。（3）在日常维护中，应制定定期检查计划，定期更换各零件，检查过程应严格、仔细，关注到每个小零件；（4）在锅炉长时间运转的过程中，内壁容易积累残渣，残渣遗留会导致锅炉整体出现受热不均情况，应定期做好相关清理工作。
结语
综上所述，为了确保锅炉压力容器的平稳运行，需要严格做好压力管道检验工作，尽管锅炉压力容器在运转过程中受多种因素影响，会出现不同程度的裂缝问题，但还是要从源头或生产制作过程中严格把控质量，同时，不断提高锅炉操作者的操作技能，积极构建比较完善的维护和检验机制，为预防和处理压力管理裂缝问题提供重要依据。
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