在用承压设备检验管理及裂纹问题探讨

在用承压设备检验管理及 裂纹问题探讨

孙秀龙

山东省特种设备检验研究院有限公司，山东 济南 250101

摘要：为了确保锅炉、压力容器、压力管道等承压设备正常运行，务必做好承压设备检验工作并将其作为其安全使用管理的一项重要内容加以对待。承压设备在使用过程中，受内、外部环境和压力的作用下，很容易出现裂纹。裂纹问题不容易被发现，但在承压设备运行中裂纹容易扩展并导致设备开裂甚至爆炸，是重大的安全隐患。科学、规范处理裂纹问题，保障承压设备安全运行，本文将尝试针对承压设备存在的裂纹问题展开探讨，以期为承压设备检验管理工作提供些许可借鉴的经验。

关键词：在用承压设备；定期检验；应力腐蚀；疲劳；预防

1在用承压设备定期检验重点和方法

对承压进行检验时，需要重点进行技术资料审查，外观质量检查，壁厚测定，安全附件检查，表面无损检测，必要时进行埋藏缺陷检测、化学分析、光谱分析、硬度检测、金相分析。检验前要对制造、安装、使用过程中发现的问题，对设备运行过程中容易壁厚减薄部位，容易产生缺陷的部位以及可能产生的缺陷类型等问题做好针对性检验方案。承压设备检验一般采取抽查的方式，所以抽检的部位及方法要有代表性和针对性。以压力管道检验为例，检验时要重点对管道布置,支吊架、膨胀节、开孔补强、排放装置、管道及焊接接头的外观质量进行检查；进行壁厚测定,测定位置应当具有代表性,重点选择易受腐蚀、冲蚀,制造成型时壁厚减薄和使用中易产生变形、积液、磨损部位，可疑部位,支管连接部位等；对外观检查中发现裂纹或者有怀疑的管道,隔热层破损或者可能渗入雨水的奥氏体不锈钢管道,碳钢、低合金钢低温管道,Cr—Mo钢管道,标准抗拉强度下限值大于或者等于540MPa的低合金钢管道,长期承受明显交变载荷的管道应当在焊接接头和应力集中部位进行外表面无损检测抽查,对于铁磁性材料的管道应当优先采用磁粉检测。检测中发现裂纹时,检验人员应当扩大表面缺陷检测的比例,以便发现可能存在的其他缺陷。对有安全附件的管道，检查其安全附件外观是否完好，安全附件是否在校验（检定）有效期内。只有通过定期检验才能更好确保压力管道处在正常运转，也能够最大程度降低压力管道安全事故发生的几率。

2在用承压设备出现裂纹的原因分析

2.1焊接影响

焊接是设备原生裂纹产生的主要原因，也是多数后生裂纹产生的重要影响因素。承压设备制造或安装的焊接过程中由于设备材质、焊接条件、焊接技术等因素影响会产生各种类型的焊接缺陷，常见的有裂纹、未熔合、未焊透、气孔、夹渣等。设备的使用过程中，在各种外力作用下，焊接缺陷处形成局部应力集中容易发展出裂纹，裂纹扩展产生很大危害，甚至导致设备开裂爆炸等安全事故。

2.2应力腐蚀

应力腐蚀是设备在应力和腐蚀环境的共同作用下引起的破坏，由腐蚀环境、力学因素和设备材料等多种影响因素共同作用产生。敏感材料在腐蚀环境中不断流失金属产生腐蚀坑，随着腐蚀程度的扩展产生表面裂纹，在设备所承受应力及制造过程中残余应力的影响下，裂纹会生长扩展造成破坏。微观层面上看应力腐蚀引起的开裂有穿晶开裂，也有沿晶开裂。宏观层面上看这种破坏没有明显的塑性变形，属于脆性断裂。应力腐蚀受环境因素、力学因素、材料因素等影响，其中环境因素有腐蚀介质、设备内温度、PH值、浓度等，力学因素有拉伸应力、冷加工残余应力、焊接残余应力等，材料因素有材料对应力腐蚀的敏感性、成分、强度等。

2.3疲劳因素

长期承受连续交变载荷的承压设备经过长时间的疲劳积累会在其表面逐渐生成裂纹，并随着作用时间而逐渐向纵深发展，最终导致完全断裂。疲劳破坏往往有三个发展阶段，分别是疲劳裂纹形成、疲劳裂纹扩展、疲劳断裂。在用承压设备形成疲劳裂纹的影响因素很多，例如成型不良的焊接接头、存在未焊透、未熔合、裂纹等缺陷的焊接接头、几何不连续部位等应力集中部位，选材不当，热处理工艺不当，安装实施不当，使用温度控制不当等等。

2.4操作因素

设备在使用过程中还有很大一部分原因是员工的操作水平有限，而且操作技能不够熟练，造成设备使用条件的不正常变化从而产生裂纹。例如锅炉在启动、停炉的过程中，不能有效控制炉内温度，出现过热和过冷的现象，容易使受温度影响部位出现裂纹。

3预防措施

3.1加强生产管理，将检验贯穿于设计、制造、安装全过程

生产管理是确保设备良好运行的关键环节，应对此环节进行重点把控。规范图纸设计，利用科学的评估方法对图纸设计进行审查，必要时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；全面检验每处生产细节，以生产标准为基础，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；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；规范管理生产工序，全面检查制作情况，加工环节非常重要，如果此环节出现问题，不仅会导致后期出现裂缝问题，而且会对原材料造成一定程度的浪费。

3.2控制焊接质量，减少焊接缺陷

根据材料制合理的定焊接工艺减少焊接缺陷的产生，其中确定正确的焊接顺序和焊接方向是焊接工艺的关键。人的因素是焊接质量的控制过程中的重要因素之一，承压设备制造、安装、维修及改造一定要由有相应资质的持证焊工施焊，严格规范操作要求，提高焊工的技能水平，严格落实焊前预热、焊后热处理工艺措施，控制好焊接质量，焊接完成后要进行外观检查、无损检测抽查。对于有再热裂纹倾向的设备，焊接及热处理后一定要进行无损检测。对于有延迟裂纹倾向的设备，应在焊后24h后进行无损检测。焊接完成后如有必要一定要进行消应力热处理，对奥氏体不锈钢也要特别注意冷变形或者焊接后的消应力处理。

3.3加强使用管理，做好定期检验

严格落实使用管理制度，建立设备技术档案，做好日常运行、维护、保养检查记录，对于发现的异常情况及时处理解决。使用单位应及时为入职员工提供关于特种设备操作规范的技术培训，同时将容易导致问题出现的诱因进行剖析和讲解，让操作人员对设备及其可能出现的安全隐患问题充分了解。作业人员应该严格执行操作规程和有关安全规章制度，作业过程中发现事故隐患或者其他不安全因素，及时报告。使设备处于合理的运转状态，进而可以延长其使用年限。

为了确保承压类设备安全运行，使用管理过程中还要做好周期性的定期检验。设备本身尤其是内部出现安全隐患是无法通过外观检查发现，需要停车进行内部检验，必要时采用无损检测、化学分析等手段，根据定期检验情况，合理的制定下次定检周期。对于检验过程中发现的问题及时处理，消除安全隐患，同时一定要认真分析总结问题发生的原因，找出预防问题产生的解决方案。

3.4形成规范的维护体系，加强日常维护

日常维护是确承压设备正常运行的重要措施，形成规范的检验及维护体系至关重要。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，承压设备在处于长期工作状态时，难免会出现厚度减薄、开裂等安全隐患问题，应从每次出现的问题中吸取经验，锻炼对应急情况的处理能力；在日常维护中，应制定定期检查计划，检查过程应严格、仔细，关注到每个环节，如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，处于停炉状态时，维修检查，应定期做好相关清理工作，在检验过程中应尤为关注材料力学性能变化。

4结束语

承压设备一旦产生裂纹则会严重影响其正常运转，因此必须采取各种措施防止裂纹的产生，具体可以通过确保生产材料和制作的科学性、加强质量检验、加强操作控制管理、确保设备运行稳定性等方式进行落实，从而更好保障工业企业的安全生产。

参考文献

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