压力容器检验过程中的常见裂纹研究

发表时间:2021/9/6   来源:《科学与技术》2021年第4月第11期   作者:郑建勇
[导读] 压力管道和压力容器同属于一个集成系统,在运行过程中相互作用
      郑建勇
      浙江省特种设备科学研究院310020
      
      摘要:压力管道和压力容器同属于一个集成系统,在运行过程中相互作用、相互影响,而由于压力管道较长,受力较为复杂,且压力管道常处于高温影响下,非常容易产生裂纹,一旦产生裂纹极有可能会影响设备的使用寿命,带来严重的经济损失,还有可能会产生安全事故带来不良的社会影响,因此必须要加强对压力容器压力管道裂纹的了解,因地制宜进行解决。
      关键词:压力容器;检验;裂纹
      引言
      对于锅炉的压力容器来说,由于需要在高压以及高温的环境中长时间运行,因此具备一定危险性,同时压力容器拥有较高的密封性,对密封质量提出了较高的要求,而压力容器一旦出现裂纹,严重时甚至将引发爆炸,严重威胁工作人员的生命健康安全。因此应提高安全管理工作的重视程度,使用科学合理的检验方式来开展容器的检验工作,从而提升压力容器的安全性,在校验压力容器的过程中,需要准确掌握常见的裂纹,从而才可及时地对裂纹情况进行发现,并使用科学合理的方式消除裂纹,提高运行安全性。
      1常见裂纹概述
      1.1机械疲劳裂纹
      当压力容器在长时间运行状态下表面较为发生应力集中的现象,从而产生的裂纹便是机械疲劳裂纹,机械疲劳裂纹也包含在直线裂纹的范畴中,在裂纹产生初期,裂纹范围较小,同时裂纹的长度较短,如果此时没有对其进行及时发现并解决裂纹将开始延伸。在裂纹产生中期,裂纹的长度快速增长,并且变化方式快速增多。在机械疲劳裂纹长度快速增长的过程中,极易出现腐蚀疲劳裂纹。腐蚀疲劳裂纹与机械疲劳裂纹相比,其特点与规律极其相似,主要形成于应力较为集中的位置。并且裂纹发现时间越慢,其形式变化种类越多,对于裂纹产生初期而言,其发展特点为较为隐秘并且发展缓慢。而因此裂纹产生的原因十分多样化,因此导致裂纹的形式种类数量也较多。同时裂纹具有较大的开口,容易出现粘结坑,并且裂纹的尾端十分锐利,但是裂纹的两端不会发生明显可见的弯曲变化。
      1.2冷热过度出现的裂纹
      受压力管道制作材料限制,金属在过冷或者过热的环境中很容易出现裂纹。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。
      1.3疲劳裂纹
      该类裂纹是现阶段压力容器中最为常见的检验问题之一,造成该问题的主要原因就是由于锅炉的运行时间过长,各机械配件的性能下降,从而使得出现疲劳裂纹,并影响压力容器安全和稳定的运行。同时疲劳类裂纹的发生,对于锅炉压力容器中压力管道检验工作造成一定的危害,且后期的维护保养难度也比较大。疲劳裂纹的发生,管道此处的部件相比其他位置的部件分析俩说,所形成的腐蚀性疲劳裂纹的几率会更大。从本质上我们分析不难看出,形成各类疲劳裂纹的过程具备一定的规律和特征,并且机械性的疲劳裂纹的发生位置主要集中在反射应力的位置。由于初期出现疲劳裂纹发展的速度比较缓慢,且隐蔽性也比较强,此类裂纹发生的因素较多,所以对比以往普通的裂纹,该类裂纹状况比较复杂,其弯曲的基本程度对比普通裂纹也更高。
      2压力容器检验过程中的常见裂纹研究
      2.1加强原材料检验工作
      为了能够对压力容器裂纹进行有效解决,需要重视原料零件的检验工作。

因为压力容器本身的制造质量是保证压力容器安全的重要基础,只有做好原料检验工作才能够提高压力容器的质量,降低容器出现裂纹的可能性。在对压力容器原料进行管理的过程中,需要从以下方面出发:第一,必须根据压力容器的制造要求制定可靠的原料零件采购计划。然后根据原料采购计划加强原料零件市场的调查工作,主要是对零件性能、规格以及价格等进行全面详细的调查。同时要选择在原料零件制造方面信誉良好的供货商建立长期合作关系。这样能够保证原料零件质量的稳定性以及可靠性。第二,要重视原料零件加工质量控制工作。在对原料零件进行加工的过程中,需要对技术工艺进行充分控制,可以根据当前的技术发展现状,积极引进先进的技术工艺,提高原料零件加工水平。并且在加工过程中要严格按照工艺流程完成原料零件加工过程,要根据压力容器的具体要求对零件加工尺寸进行严格控制,保证加工尺寸误差在允许范围内。第三,要制定严格的原料零件质量检查制度。在原料零件加工制造过程中就要开展质量监督和管理工作,防止在加工制造过程中出现问题而影响原料零件的加工质量。此外,在零件加工完成后需要对零件进行抽样检查,对原料零件的质量进行进一步控制,保证原料零件质量符合压力容器制造要求。
      2.2加强质量检验
      首先,必须要健全质量检验体系,只有质量体系保持完整,才能够更好指导质量检验工作,确保相关工作人员能够做到有章可依、有章必依。因此,必须要根据压力管道使用状况等对质量检验体系的内容、相关要求和标准进行详细规定。其次,必须要加强检验,做好预防工作。一方面,在检验过程中,要根据压力管道产生裂纹的类型、易发生部位等内容进行严格检验,还需要做好管道内部的清理工作,减少腐蚀物的存在和对管道的损伤。另一方面,要重点检验管道焊接位置,管道焊接位置对于压力管道正常运转有至关重要的作用,因此必须要加强检验的针对性,同时还需要对焊接处进行定期维护,如果发现焊接处存在松动现象必须要进行补焊。再次,必须要成立质量检验团队,负责监督控制工作。有些企业缺乏质量检验团队,导致质量检验工作空白,有些企业虽然成立了质量检验团队,但是质量检验团队人员能力参差不齐,工作效果低下,因此必须要加强对质量检验团队的组织构建,明确每一个工作岗位所负责的工作内容。最后,需要加强质量检验工作人员的能力培训,要选择公正客观、理论知识扎实、实践经验丰富的工作人员进入团队,同时需要加强技能培训,讲解压力管道可能出现的裂纹情况、产生原因、监督控制手段等,从而更好提高质量检验工作的效果。
      2.3加强生产制作管理,将检验贯穿于制作全过程
      除了原材料检验之外,生产制作管理也是确保锅炉压力容器良好运行的关键环节,应对此环节进行重点检验:(1)全面检验每处生产细节,多次检验锅炉的生产品质。以生产标准为基本参照,严格把控工艺流程,引进比较先进的生产技术,降低生产过程中存在裂纹隐患的可能性。(2)进一步规范图纸设计,利用科学的评估方法对图纸设计进行检验,可以通过测试的方式不断完善图纸设计,提高图纸设计的科学性和可操作性。(3)采取抽样检测的方式检验原材料品质,严格把控质量关,避免因原材料不达标而留下生产隐患。
      结语
      综上所述,本文简单介绍了何为压力容器以及压力管道,作为压力锅炉的重要组成,两种设备充分发挥各自作用,以此保证压力锅炉的运行效率及安全质量,并为工作人员的人身安全提供坚实保障。现阶段,国内化工业在检查锅炉压力管道与压力容器时常用整体检查与质量检查两种方式,通过对裂缝的研究得知,产生裂缝的原因主要包括应力腐蚀、温度失控及疲劳裂缝三种,基于此,工作人员应当规范设备质量筛选、加强安全管理力度,并提高工人自身的技术水平。
      参考文献
      [1]马良帮,王海宝.关于锅炉压力容器压力管道检验中裂纹问题的探讨[J].科技风,2020,05:173.
      [2]王国威.锅炉压力容器压力管道检验中的裂纹问题分析[J].世界有色金属,2019,24:290+292.
      [3]刘武军.在用锅炉压力容器压力管道安全阀常见问题研究[J].中国设备工程,2020,01:56-58.
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