章捷

（江西省检验检测认证总院特种设备检验检测研究院南昌检测分院，江西 南昌 330000）

1 锅炉压力容器定期检验以及维护的意义

锅炉压力容器通常用于装卸和搬运腐蚀介质，比如，无水氟化氢，但其内筒体很容易出现被热腐蚀以及筒壁保护层厚度减薄的状况，特别是内筒节距的连接焊缝以及热感应区，作为锅炉压力容器内最脆弱的位置，也最易产生裂纹等问题，严重危害了锅炉压力容器的安全运转。当锅炉压力容器内出现裂纹的时候，可能发生危险介质泄漏的情形，并且在高压的影响下会发生爆炸的恶性事故。因此，必须定时对其进行检验、维修等工作，以防止给我国工业资源带来经济损失，给周围人的生命财产安全和大气环境带来无法挽回的重大破坏。

2 锅炉压力容器的常见裂纹种类以及产生原因

2.1 应力腐蚀裂纹

应力腐蚀裂纹的形成一般是由于材料应力与腐蚀介质一起发生作用的结果，腐蚀介质一般为含量很大的强碱水。这种裂纹大多形成在高压锅炉设备的汽水管和集装箱管座上。这种结构在触及碱水后，由于碱水的侵蚀性导致金属材料的微观世界形成了化学变异，也就是说，在金属材料颗粒内部和边界之间形成电位差，从而使两者之间形成了微弱的电流，而这种输出电压引起了金属材料内部结构形成裂纹。通过使用显微技术观测裂纹，我们可以看到，裂纹一般有主裂纹以及次裂纹，而且主裂纹的发展是直接通过金属材料颗粒内部，次裂纹的发展则是通过金属材料颗粒边缘，呈现辐射形。与此同时，最容易形成此类裂纹的材质为奥氏体不锈钢，在水汽情况下受金属材料内部应力影响即可形成，因此，裂纹结构呈现树枝形。

2.2 疲劳裂纹

疲劳裂纹主要是在锅炉压力容器等压力管道试验中经常会出现的裂纹现象之一，通常出现在应力比较集中的装置上，而这些裂纹现象刚开始时相对细小，中后期则继续扩大并蔓延。疲劳裂纹通常分为3个类型，分别为机械疲劳裂纹、热疲劳裂纹以及腐蚀疲劳裂纹。机械疲劳裂纹的最典型部件为齿轮、叶片、辅助旋转装置等机械零部件，其裂纹一般都是来自机械表面，为直线形。从刚开始的较小，慢慢地向后延伸，直到最后连成一段细长的裂纹并稳定扩展。这些裂纹的来源，通常是在材质瑕疵地区，经过机械加工形成的刀痕处、连接处、尖角处、有小孔的地方。

热疲劳裂纹的形成，就是在降低了拉伸强度的情况下，应力反复作用于金属而逐渐发生的裂纹。腐蚀疲劳裂纹就是在已发生的热疲劳裂纹的基础上形成的，和机械腐蚀裂纹的特性一样，它也是热应力与腐蚀性介质共同作用的产物。这种裂纹通常是穿晶裂纹，随着时间的流逝，裂纹会越来越大，锅炉压力容器的压力管路内部容易产生侵蚀坑。并且它主要产生于汽包管座以及集箱管座等位置，这种器件既能触及腐蚀介质，也能够承受机械振动所引起的应力影响，以满足腐蚀疲劳裂纹所产生的要求。

2.3 过热过冷裂纹

锅炉压力容器压力管道的制造材料主要为金属片，金属片在生产过程中要进行焊接、热轧、淬火等工艺流程，各道工序的温度控制会有所变化，温度过冷或者是太热都容易导致金属钢板出现裂纹。加热温度过高则会引起金属晶体氧化物或熔融产生过烧裂纹，而当加热温度超过了金属材料的临界温度时，也会产生过热探测裂纹，而当受热后进随行长时间冷却则会产生过太冷裂纹。形成时间较长的冷却裂纹具有一定隐蔽性，一般无法被检测到，但因为过热探测的裂纹在金属氧化物或熔融晶体内部迅速传播，过烧的金属材料也无法经受加热变化，所以这些裂纹对锅炉等承压装置带来了很大风险。

2.4 蠕变裂纹

蠕变裂纹的产生来自环境温度的改变以及应力的影响。随着运行期限的增长，锅炉压力容器压力管线会受到破坏而产生蠕变裂纹。这些裂纹的产生部位有管线和集箱应力聚集的地方和过热发胀的管线外表等，并且部件会发生变质、材料被破坏，最终相互脱离。蠕变裂纹会发展形成一条裂纹带，主裂纹处于中心位置，而两边也会平行散布着大量裂纹。产生蠕变裂纹的损伤区域上有数量不等的小孔，这些孔洞没有规律地连接起来，而且形态一般表现出米粒状或椭圆形，并且蠕变裂纹的延伸走向是沿着晶体边缘的。

3 控制锅炉压力容器裂纹产生的预防措施

在现代社会中，锅炉压力容器成了工业中必不可少的器材。锅炉压力容器在运用的过程中经常出现裂纹情况，在解决锅炉压力容器裂纹情况后，最合理的方法就是早发现、快解决，以确保锅炉压力容器的正常安全运作，把安全隐患风险减少至最小化。

3.1 优化质量检验流程与方案

检验锅炉压力容器时，建立完备的实施方案和检验程序，从而有效控制裂纹问题，并完成对各种材质的有效检验，显著提高各种材质的使用合理性，使锅炉压力容器产品的质量符合设计规定是十分有必要的。设备检验和原材料检测都有着意义重大的影响，能够为解决整个检验流程中出现的各种问题都带来了方便。首先，做好在锅炉压力容器检验流程中的梳理工作，认真核对全部的材质和零件，深入研究每一细节，严格规范检测装置制造工作的全过程，把裂纹的出现概率限制在最小化内。

3.2 定期检验锅炉压力容器裂纹产生

在检查锅炉压力容器的时候，常常采用的检查方式包括渗透检测法、磁粉检测法、超声波聚焦检测法以及射线检测法等，最直接的优点就是使用简单、检验技能熟练和一目了然。检测石油化工设备容器和燃油、天然气容器之间的裂纹时，最常用的检验方式就是超声波聚焦检测法，在大中型的锅炉压力容器裂纹检验中，同样可以起到积极效果。采用超声聚焦式测试法中，将探测器模块按环向一致地定在容器材料上，并通过超声波模式顺着容器材料壁方向发出低频超声，当容器材料壁厚薄变化的情况下，在产生相应比例的能量波及并对探测器反射后，达到了对同期不连续性的有效探测，并根据容器材料壁的厚薄判断裂纹情况。与此同时，在安装探头组件时，容器的整体部分被完全包裹，与常规的超声探测方法进行对比，超声波聚焦检测法的使用性价比很高。

3.3 合理控制锅炉压力容器质量

在制造锅炉压力容器制品时，生产企业的质量技术主管部门必须对设计资料进行严格审核、检查，以保证所有的设计、制造工艺流程都符合国家有关生产规范的标准。同时，有关技术人员也要仔细审核设计锅炉压力容器的资料，并适时替换不满足生产要求的设计、制造资料，以显著提高锅炉压力容器的质量。在制作锅炉压力容器的生产工艺中，企业要采用最有效的预防措施保证原材料和生产工艺的产品质量，从而提高锅炉压力容器的整体质量。在监督检查整个生产流程中，监察人员要全面、仔细地审核每个环节，严肃检查每个环节，从细小之处入手把握整个生产流程，保证每个环节的产品质量能达到有关规范要求，把锅炉压力容器在生产过程中由于技术问题产生的裂纹现象限制在最小限度内。当然，制作人员也要严格遵循有关设计生产规范和管理程序，保质保量地完成各种作业要求，尽可能减少人为因素导致的质量风险。

3.4 完善锅炉压力容器质检系统

锅炉压力容器属承压类特种设备领域，因此可以建立完备的锅炉压力容器质检系统，通过不断提高锅炉压力容器的质量和质检工作效率，进一步搞好对锅炉压力容器的质检工作，将锅炉压力容器裂纹的出现概率减至最低。同时，在对锅炉压力容器的全部制造流程中，也一直将质量监督检验工作放在了核心地位，认真检验所制造商品的原材料质量以及最后的成型质量。因为锅炉压力容器制造的主体要素为原材料，所以锅炉压力容器的质量直接受原材料质量的影响，因此，为了遏制锅炉压力容器产品的裂纹问题，就应当从严地把控原材料的质量，为锅炉压力容器质量的改善做好了充足准备工作。

3.5 提升工作人员的综合素质

对锅炉压力容器实施检测的过程中，质检人员、监督人员等工作人员扮演着关键而无法取代的角色，因此，需要所有工作人员具有过硬的专业技术与行业整体素养。检测锅炉压力容器前，工作人员必须按照所测技术的有关标准和规范，对每项必检工作和锅炉压力容器上的必检部位进行认真检查，出现问题的时候，应按照有关规范的要求采用切实可行的解决方法排除故障，确保锅炉压力容器整个寿命周期内的安全使用。首先，检测单位必须公平地录用工作人员，并按照国家标准的有关规定和一定的硬性要求录用人员，每个工作人员都必须具有较强的安全操作技能，并需要达到一定程度的技术理论知识程度。其次，进一步增强工作者的使命感，在检测锅炉压力容器之前，必须严格按照有关规定和标准开展检测工作，认真仔细完成有关标准要求的每一必检事项，不放过每一可能危及装置安全的小问题，把有关的检测资料全部录入完整，以确保检验项目达到了良好的实际效果。

3.6 强化检验检测机构的安全管理

为了进一步提高锅炉压力容器在生产中的质量安全，检验检测机构必须全面落实对锅炉压力容器的质量监督检查制度与定期检验工作责任制，使人们的生命财产安全有所保证。首先，提高检验工作人员的自身责任意识，在检验工作组织系统内更多进行检查业务活动，让每个人参与检查锅炉压力容器的工作人员都可以深切体会到工作职责的重要性，从而高度重视检测工作，为安全管理工作提供有利条件。其次，检验检测机构需建立健全产品质量监督系统，如及时给使用方下发检查意见的通知单，对设备瑕疵如能及时修复，责成或督促其在限期内进行修复工作，从而提高锅炉温度及压力容器的安全与稳定性。最后，检验检测人员在检查锅炉压力容器中遇到的问题，应及时把问题情况翔实记录下来，把情况分享到检测人员的公众平台上进行沟通，将责任落实到个人，促使全体检测人员积极参与交流，更加精准地对问题认定，帮助全体检测人员尤其是青年检测人员提高知识储备，增强其对问题情况的认识，为今后进一步确保锅炉压力容器的检测品质打好基础。

4 质保体系的建立

质保体系的建立，不但要保证基础原料利用方法的合理性，而且还要保证对实现工业锅炉压力容器生产的每一阶段高质量完成，想方设法地保障生产过程中的产品质量，对最基础原料的品质提出严格要求。由于基础原料不但会影响工业锅炉压力容器制造后成型的质量，而且还会降低锅炉压力容器的运行参数，影响设备在使用过程中的使用效果，所以首先要保证好最基础的原料品质，正确使用材料，保证生产过程中的顺利进行。因此，要想在真正程度上保证锅炉压力容器的制造品质，避免裂纹的产生，就必须从工艺上入手，不但要依靠严格的程序来制造锅炉压力容器，还要严密地管理在生产过程中的损失，以避免在产品质量方面产生的损失。在生产中必须仔细地审查图纸，按照图纸具体制定某些设备的生产方案。

在制造流程中，工作人员也应严格执行工艺的要求，防止操作失误的出现。而且在锅炉压力容器的制造过程中也应遵守相关的规章制度，从而为产品的质量提供保障，确保工艺流程的合理运行。

5 结语

在我国经济发展速度的不断加快中，锅炉压力容器在工业生产领域的使用也日益广泛，并且其保有量也在逐渐增加，同时锅炉压力容器的安全性运行也成为不能忽略的重要问题，而裂纹问题也是锅炉压力容器最普遍的问题之一。锅炉压力容器若发生严重裂纹，将会给机械设备的正常运行使用带来很大的安全隐患，甚至会引发大量的安全生产事件。因此，锅炉压力容器的生产厂和质量检验检测机构，都应该严格地依据有关技术标准和国家规范，认真负责地做好每项工作，并建立健全质量监督机制，使锅炉压力容器在出厂及使用周期内出现的严重问题及其裂纹等状况减至最低，从而最大限度地保证锅炉压力容器安全生产工作顺利进行，为人们的生命安全以及财产安全提供保障。