楊麗云
在冶金企業，鍋爐壓力容器壓力管道屬于常見設備，而隨著我國工業生產的不斷發展，鍋爐壓力容器壓力管道其工作任務不斷增加，在長期運行期間，也開始暴露出越來越多的故障和問題。為推進國家工業化發展，必須高度重視對冶金企業鍋爐壓力容器壓力管道加強檢驗檢測，及時發現壓力管道存在的缺陷和故障，同步采取有效的處理措施，以最大程度降低危險事故發生幾率，促使鍋爐能夠正常、穩定的運行。
1.1 檢測技術
對于冶金企業的鍋爐壓力容器壓力管道，要注意定期檢測，這是我國對承壓類特種設備提出的基礎檢驗檢測要求，而在實際檢驗檢測中，主要應用無損檢測技術。
1.1.1 超聲波檢測技術
在對鍋爐內部結構進行檢驗檢測期間，會主要應用超聲波檢測技術，同時該技術目前在鍋爐壓力管道檢測期間也廣泛應用。在超聲波檢測過程中，涉及到多種方法，而目前較為成熟而且應用較為廣泛的方法是脈沖反射法。在脈沖反射法運用期間，橫波主要應用在斜入射探傷當中，縱波應用于垂直探傷環節。實踐操作中，先向被測樣品一側注入超聲波，缺陷部位所反射回波將在相同側被接收，隨后結合回波情況，明確設備缺陷情況。對于超聲波檢測技術來說，其具有成本低、方便操作、原理簡單等優勢，而且設備體積比較小，方便攜帶，還不會威脅到檢測人員其人身安全，也不會污染周邊環境，所以此檢測技術體現出突出的清潔性特點。
1.1.2 射線檢測技術
當前在無損檢測以及探傷過程中還廣泛應用射線檢測技術，該檢測方法具有較高的檢測效率。在射線檢測技術應用中，主要是通過X 射線或者是射線檢測鍋爐壓力管道當中的裂縫，并進行探傷。由于鍋爐設備體積往往較大，所以設備間主要以焊接方式連接，而在焊接操作期間，如果焊接縫隙達不到有關標準，就很容易造成鍋爐壓力管道當中出現壓力不平衡情況，從而使鍋爐運行期間存在一定安全隱患。通過射線輻射法檢驗鍋爐管道焊縫過程中，第一步是照相操作，通過成像分析，就可發現壓力管道是否有明顯焊接缺陷，同步明確缺陷點位。不過在實際操作期間，要注意選擇恰當的焊接間隙拍攝角度，以防導致部分缺陷不能充分顯示出來。另外，在運用射線檢測技術過程中，相關輻射可能傷害檢測人員身體健康，所以通過此技術檢驗鍋爐壓力管道期間，要求所有檢查人員都要采取有效的防輻射措施，并且操作要規范、嚴謹，否則很容易導致檢查人員受到輻射傷害對自身身體產生不可逆損害。
1.1.3 磁粉檢測技術
此技術對運用場所有特定要求，主要在磁性材料鍋爐檢測內部結構期間應用此技術。磁粉檢測技術其工作原理是以鐵磁材料為對象展開磁化檢測，隨后在目標檢測物體的表面分散布局，由于鐵磁材料屬于高度磁化物，所以會持續分布于鍋爐內部，此時鍋爐工件的表面周邊磁力線會出現局部改變，由此產生漏磁現象。磁性粒子在工件的表層吸附著，通過創造適當的光照條件，會有清晰的磁痕出現，工作人員可通過分析磁痕分布情況，對鍋爐表面還有近表面實際受損情況作出判斷。磁粉檢測技術具有非常高的靈敏度，在實踐應用中能夠對微小裂縫等相關缺陷實現有效檢測，而且操作簡便，檢測速度非常快，同時成本比較低。不過磁粉檢測技術在應用中也有一定缺點，主要是：①所檢測鍋爐必須是通過磁性材料所制造的，而其他材料所制造成的鍋爐無法用此技術檢測；
②只可對鍋爐表面和周邊損壞情況進行檢測，無法對內部情況加以檢測；
③零件尺寸以及具體形狀可能會影響探傷操作，在鍋爐無法磁化情況下就不能實現檢測。
1.1.4 滲透檢測技術
對于大部分非吸收性材料，在檢測其表層開口情況時可應用滲透檢測技術，該技術目前在鍋爐壓力管道檢測過程中應用非常廣泛。在滲透檢測技術應用中，主要步驟是先在鍋爐壓力管當中注入滲透液，如果鍋爐壓力管當中存在裂縫，滲透液會流入相應裂縫當中，隨后將多余滲透液除去，就可在鍋爐壓力管道的表面通過顯影鏡找出裂縫。在壓力管道檢測中應用滲透檢測技術具有諸多優點，通過該技術可對各種形狀工件實現有效檢測，而且相關檢測工作具有全面性，同時該技術除了不能對疏松多孔性材料進行檢測，其他各種材料均可應用此技術，另外在此技術應用中能夠同時檢測多部分缺陷。不過該技術應用中也有一定局限性，主要表現在：①只可檢測工件表面情況，無法對工件內部缺陷進行檢測；
②目標檢測工件的表面要有較高的光滑性、平整性，否則將影響檢測結果；
③檢測工序相對繁雜，同時檢測速度比較低；
④檢測室所用材料成本較高。
1.2 注意事項
冶金企業在通過無損檢測技術對鍋爐壓力容器壓力管道進行檢驗檢測期間，主要有以下注意事項：①做好事前準備工作，主要對目標檢測鍋爐先展開全面調查和實驗，保證鍋爐內部具有良好的穩定性，必要情況下需要準備傳感器，以對鍋爐壓力管道進行監控與管理；
②注意無損檢測校對，為保證通過無損檢測技術更精準的對壓力管道實現檢驗檢測，需要在壓力管道無損檢測過程中做好校準工作，主要結合相關標準與規范對軛架提升力進行測試，并要對超聲波設備有關參數與DAC 曲線等進行校對，由此對靈敏度實現合理調整；
③要科學評價檢測結果，通過無損檢測技術實現壓力管道檢驗，檢測期間，相關檢測結果還要根據有關標準和技術文件規范的說明實現評估。如果在檢驗檢測過程中發現壓力管道存在裂紋、未貫穿、未熔合等危險缺陷，可直接判定屬于不合格產品，而對于氣孔夾渣等其他缺陷，需要結合有關標準進行等級劃分，通過分級評定，明確相關缺陷是否達到要求。
案例1：2005年3月8日，北京南亞氣體有限公司于16：00拉回20 只帶余壓氣瓶，19：00 該公司的充裝工把4 只瓶裝在匯流排上后下班。到了快21：00，另一位工作人員A 對匯流排上氣瓶做出操作，于21：00 發生爆炸。該事故的原因是可燃氣體測爆儀失靈，同時操作人員存在無證操作情況，導致充裝間全面炸毀，其中所有設備均損壞，最后操作該氣瓶的工作人員A 死亡。
案例2：1984年1月1日，大連石油七廠因脫丙烷塔管道的接口發生斷裂情況（由于制造質量不合格）引發爆炸事故，造成176 人死傷，而且儲備電站、壓縮機車、儀表間、重整車間、催化車間全面炸毀。此爆炸事故性質是甲烷和空氣混合162m 部位遇到明火，之后導致混合氣爆炸。
案例3：2007年4月27日，寧波市大自然新型墻材有限公司發生蒸壓釜爆炸事故。在蒸壓釜爆炸之后，一個端蓋飛出超過30m，撞斷電動葫蘆支架之后落地，而筒體部分受到氣體軸向力作用影響，整體后移40m 左右，導致兩堵墻被撞塌，倒塌的墻砸死一名工人。該事故發生的直接原因是快開門安全連鎖裝置失效，而法蘭嚙合齒在沒有到位情況下開始升壓，從而在升壓期間，法蘭齒被壓潰滑脫，從而出現嚙合失效情況，造成釜蓋飛出。另外在氣體的反推力影響下，造成筒體拉脫固定支座，從而向后移造成墻倒人亡。此事故的根本原因有兩方面，其一是操作工在沒有確認齒面嚙合狀態情況下開始升壓，使得嚙合齒因為局部受力過大導致被壓潰滑脫，是典型的因為人工操作不當引發的事故；
其二是操作人員無證上崗，沒有按規范取得特種設備操作人員資格證，缺乏專業知識。
案例4：2004年4月15日，重慶市天原化工總廠二分廠出現壓力容器爆炸重大事故，事故造成3 人重傷，9 人死亡以及227萬元的經濟損失。該事故發生的直接原因是設備發生腐蝕穿孔問題，造成鹽水泄漏，從而形成三氯化氮并富集，而當富集到爆炸濃度之后，同步啟動了事故氯處理裝置，引發振動，從而造成三氯化氮爆炸。而該事故的間接原因體現在四個方面，其一是壓力容器缺乏有效的日常管理；
其二是沒有全面排查安全隱患，未貫徹落實責任制度；
其三是未完善的制定安全技術規定。
案例5：2005年4月14日，安徽銅陵市金港鋼鐵有限公司制氧車間發生壓力管道爆燃事故，事故造成4 人重傷，3 人死亡。該事故的直接原因是現場在對承載1.2Mpa 的壓力閥門進行更換的過程中發生脫脂不凈以及氧氣試漏問題，而此事故的間接原因是設備缺陷沒有及時發現并有效消除，同時壓力管道管理不到位，人員違章操作，嚴重缺乏安全教育。
根據上述相關案例，進一步反映出鍋爐壓力容器壓力管道檢驗檢測的重要性。而在壓力管道檢驗檢測過程中，主要面臨的是裂紋問題和安全閥問題。
3.1 裂紋問題
鍋爐壓力容器壓力管道受到制造方式以及長期使用等影響，經常在壓力管道檢驗檢測過程中發現存在裂紋問題，包括蠕變裂紋、機械疲勞裂紋、腐蝕裂紋、焊接裂縫以及過熱與過燒裂紋等。
3.1.1 蠕變裂紋
冶金企業的鍋爐在長期使用期間，容易因為長時間受到溫度、應力等作用影響發生蠕變裂紋，導致金屬組織出現損傷或者是變形問題，并造成材料存在一定程度的分離。此問題主要出現在高應力應變區以及熱影響區，比如高溫蒸汽管道外弧側、過熱漲粗管子表面以及機箱管管座部位等。因為蠕變裂紋和最大應力的方向呈垂直關系，所以最終所形成的裂紋帶比較寬，帶內中間部位屬于主裂紋區域，同時裂紋區域當中會有大量乳腺孔洞，主要呈橢圓形。裂縫損傷造成的裂紋平行于痕接熔合線發展方向，此外裂紋前端通體部位平行于主裂紋所產微裂紋，拓展則以沿晶方式為主。
3.1.2 腐蝕裂紋
在鍋爐長期使用期間，部分部件會受到應力介質以及腐蝕介質等的作用發生一定程度的開裂，從而出現應力腐蝕裂紋。尤其在汽水管道還有集箱管座等部位，經過長時間使用比較容易出現此類問題。奧氏體不銹鋼是最容易發生腐蝕問題的部位，特別是在遇到氣水介質之后，即便所產生的應力非常微小，也會發生應力腐蝕反應，同步引發開裂問題。出現這一問題，主要原因是加工變形以及發生振動現象，或者有殘余應力等。對于腐蝕裂紋來說，開裂表現通常和張應力呈直角關系，而奧氏體不銹鋼通常會存在較多分支，如果鍋爐部分位置發生腐蝕問題，管道應力腐蝕大多出現在彎管當中中性層區內部，而且大多以群狀呈現，擴展方向是從表象逐漸擴展至內部位置。
3.1.3 焊接裂縫
對于鍋爐壓力容器當中的壓力管道來說，在安裝過程中主要是通過金屬板卷制焊接而成，所以鍋爐使用期間有可能會發生焊接裂縫情況，主要是在高溫影響下發生熱裂紋等。通常鍋爐制造完成后，在經長時間冷卻隨后再使用，比較容易發生焊接裂縫。對于冷裂紋，主要是在鍋爐制造過程中需要應用氫元素，等冷卻之后，會和金相組織相融。鍋爐焊接部位經過冷卻，金相組織當中所存在的奧氏體將逐漸朝著鐵轉變，而且其內部所包含氫元素也將逐漸靠攏于中間，在不斷冷卻過程中，氫元素將逐漸演變成氫裂紋，最后就造成焊接冷裂紋。
3.1.4 機械疲勞裂紋
鍋爐在長時間投用之后很容易出現機械疲勞裂紋，發生初期大多較為短小，隨后會逐漸呈隧道式的朝內擴展，主要呈直線狀，裂紋中間部位的小裂縫會隨著不斷擴展形成長裂紋。當裂紋發展到后期，經過不斷拓展，將形成切向裂紋。立足微觀層面分析，機械疲勞裂紋以穿晶形式為主，屬于脆性開裂，開口部位存在粘結斑坑，并且較為嚴重，裂紋兩側比較平整，深度較淺。
3.1.5 過熱及過燒裂紋
無論是在鍋爐使用中還是后期維護中，都會對金屬承壓部件實現焊接、鍛造、彎制以及軋制處理，由此容易引發過熱裂紋，主要是在部件加熱過程中當到達臨界點進而繼續升溫，隨后容易產生此類裂紋。過燒裂紋主要是由于加熱溫度過高導致局部性熔化，并和晶界發生氧化反應。對于過燒裂紋，通常在鍋爐龜裂表面會有大小不一的裂縫，相關裂縫會表現出顯著的熔化痕跡，而且晶界氧化嚴重。
鍋爐壓力容器壓力管道在長時間使用過程中容易受到多項因素影響發生各類裂紋問題，相關裂紋問題大多能夠通過科學的檢驗檢測發現，而為規避并有效控制相關裂紋問題，需要采取以下處理措施：①人員操作要規范。在對鍋爐壓力容器壓力管道實現檢驗檢測期間發現有裂紋問題，一個主要原因就是工作人員在操作過程中未嚴格按照有關規范，因為操作不當引發裂紋問題。所以為保證鍋爐正常使用，避免壓力管道發生裂紋缺陷，要求操作人員嚴格按照相關標準與規范正確使用鍋爐，同時需要相關企業對操作人員加強專業培訓和教育，使其充分掌握鍋爐正確的操作方法，熟知鍋爐操作規范，以防因操作失誤導致鍋爐運行中存在安全隱患。此外，在對鍋爐操作人員展開培訓及教育過程中，不僅要引導其正確掌握鍋爐使用及操作方法，還要對其加強嚴格考核，并落實責任到人制度以及獎懲制度等，最大程度規避因人員操作不當引發裂紋問題；
②嚴格控制原材料生產質量。鍋爐壓力容器壓力管道其材料質量高低直接影響著后期使用中裂紋問題發生幾率，所以需要在鍋爐生產前對設計進行嚴格審核，并要求生產中所用原材料均符合設計要求，根據有關規范實現標準化生產，并在生產及加工全過程進行質量管控。同時，鍋爐壓力容器壓力管道要做好常規檢查，以及時發現因材料質量不達標等問題引發的裂紋問題，同步加以處理；
③在鍋爐運行期間加強質量管控。鍋爐壓力容器壓力管道屬于高危設備，使用期間要采取有效的質量控制措施，并要在鍋爐使用各環節貫徹質控措施。鍋爐使用期間，要通過全面分析嚴格控制各項誤差，并要完善的建立自我檢查流程以及互相檢驗程序，在加強流程管理基礎上防止鍋爐壓力容器壓力管道發生裂紋問題。另外，鍋爐使用期間要嚴格的建立監測使用體系，動態監測鍋爐使用情況，以及時發現鍋爐使用問題，同步加以處理，以最大程度降低裂紋問題發生幾率。一旦在監測中發現有裂紋情況，需要及時處理，保證鍋爐正常運行。
3.2 安全閥問題
鍋爐壓力容器壓力管道基本都配置有安全閥，該裝置結構簡單，方便調節，具有較高安全性。不過在安全閥使用、安裝以及校驗等環節仍有諸多問題，一定程度上威脅著壓力管道安全運行。
為使安全閥可靠運行，需要在安裝過程中合理確定安裝位置，注意垂直安裝，主要安裝于集箱、壓力容器、鍋爐筒體最高點位，同時安裝中避免設置過長的排氣管或者設置過多彎頭。在對安全閥的排放量進行核算期間，不僅要考慮壓力、公稱通經等因素，還要考慮到相同公稱通經的安全閥在型號不同情況下有著不同的排放能力，需要進行嚴格核算，防止盲目更換。在安全閥使用過程中，若排氣能力無法達到規定要求、開啟壓力值偏差過大或動作性能失穩、重復性較高、彈簧失效、閥座及閥芯有嚴重銹蝕、凹坑、裂紋等問題，需要及時更換安全閥。
在冶金企業，鍋爐壓力容器壓力管道屬于重要的承壓設備，而在實際使用過程中，很容易受到負荷、外界環境等因素影響發生故障，從而對工業生產效率及產品質量產生負面影響。對此，需要相關企業高度重視鍋爐壓力容器壓力管道檢驗檢測工作，根據實際情況選擇合適的檢驗檢測技術，把握好技術應用注意事項，同時要在相關危險事故的警示下，高度重視壓力管道檢驗檢測期間暴露出的一系列問題，及時采取有效處理措施。
猜你喜歡裂紋鍋爐管道基于擴展有限元的疲勞裂紋擴展分析艦船科學技術(2022年20期)2022-11-28一種基于微帶天線的金屬表面裂紋的檢測成都信息工程大學學報(2021年4期)2021-11-22鍋爐安裝焊接的質量缺陷及其控制對策建材發展導向(2021年6期)2021-06-09新型廢熱鍋爐的制造工藝科學與財富(2021年35期)2021-05-10接好煤改氣“最后一米”管道今日農業(2020年22期)2020-12-25對干熄焦余熱鍋爐運行爆管的幾點探討昆鋼科技(2020年6期)2020-03-29Epidermal growth factor receptor rs17337023 polymorphism in hypertensive gestational diabetic women: A pilot studyWorld Journal of Diabetes(2019年7期)2019-07-23心生裂紋揚子江(2019年1期)2019-03-08關于鍋爐檢驗的探討山東工業技術(2016年15期)2016-12-01大寶小神探·奇異的森林管道琴童(2016年8期)2016-05-14