馬立東 胡建啟 范鵬軍 楊娟莉 魏建偉 谷傳超

1.機(jī)械工業(yè)蘭州石油化工設(shè)備檢測(cè)所有限公司 甘肅蘭州 730070；2.上海藍(lán)濱石化設(shè)備有限責(zé)任公司 上海 201518；3.機(jī)械工業(yè)上海藍(lán)亞石化設(shè)備檢測(cè)所有限公司 上海 201518

承壓設(shè)備在正常運(yùn)行時(shí)，因內(nèi)部以及外部環(huán)境的相關(guān)影響，承壓設(shè)備容易出現(xiàn)裂紋。壓力管道與壓力容器如果產(chǎn)生裂紋，既會(huì)減少壓力容器的使用壽命，而且會(huì)對(duì)化工生產(chǎn)造成極大的影響，甚至對(duì)員工的財(cái)產(chǎn)與生命安全構(gòu)成威脅。相關(guān)企業(yè)應(yīng)該高度注重承壓設(shè)備的安全與質(zhì)量[1]，按照具體經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)真檢查壓力管道與壓力容器，避免壓力管道與壓力容器產(chǎn)生裂縫。

1 檢驗(yàn)內(nèi)容以及方法

1.1 內(nèi)外部檢查

在化工企業(yè)的相關(guān)生產(chǎn)中，檢查壓力容器的內(nèi)部以及外部環(huán)境很有必要。按照承壓設(shè)備的使用現(xiàn)狀，設(shè)備使用管理人員應(yīng)該探究壓力容器正常運(yùn)行中存在的風(fēng)險(xiǎn)，并全面檢查重點(diǎn)隱患等部位，以充分保證宏觀(guān)檢驗(yàn)的合規(guī)性，保證使用安全性。除此之外，企業(yè)需要定期檢查，以確保承壓設(shè)備的安全、順利運(yùn)行[2]。對(duì)承壓設(shè)備內(nèi)部進(jìn)行檢驗(yàn)的時(shí)候，應(yīng)停止設(shè)備的運(yùn)行，并且借助無(wú)損檢測(cè)技術(shù)來(lái)檢查設(shè)備內(nèi)部。如果發(fā)現(xiàn)內(nèi)部存在裂紋風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)對(duì)維修計(jì)劃進(jìn)行實(shí)時(shí)制定，保證設(shè)備的長(zhǎng)期運(yùn)行。

1.2 檢驗(yàn)方法

在壓力管道與壓力容器的檢驗(yàn)中，相關(guān)人員應(yīng)對(duì)人員的專(zhuān)業(yè)水平進(jìn)行審核以及檢測(cè)，并且有效分析檢測(cè)方法，防止檢測(cè)方法帶來(lái)的消極影響。除此之外，在設(shè)計(jì)變更與技術(shù)方法后，管理人員需要在第一時(shí)間分析方案，充分考慮壓力容器的風(fēng)險(xiǎn)。在檢驗(yàn)過(guò)程中，現(xiàn)場(chǎng)人員應(yīng)該向試驗(yàn)人員進(jìn)一步提供對(duì)應(yīng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)，以確保壓力管道與壓力容器的綜合檢驗(yàn)品質(zhì)。

2 壓力容器壓力管道檢驗(yàn)中的裂紋問(wèn)題

2.1 蠕變裂紋

因?yàn)殚L(zhǎng)時(shí)間受到應(yīng)力黏合作用與高溫影響，壓力管道容易產(chǎn)生蠕變開(kāi)裂的情況，使得管道金屬結(jié)構(gòu)遭到損壞，管道一些區(qū)域產(chǎn)生變形問(wèn)題，使壓力管道的安全性不斷降低。一般來(lái)說(shuō)，蠕變開(kāi)裂出現(xiàn)于加熱膨脹管以及高溫蒸汽管等區(qū)域[3]。蠕變開(kāi)裂特點(diǎn)顯著，裂紋的走勢(shì)一般是曲折形式，產(chǎn)生裂紋的區(qū)域范圍很大。蠕變問(wèn)題還存在部分小特點(diǎn)，比如蠕變孔，在裂紋區(qū)域會(huì)進(jìn)一步分布部分不規(guī)則的小孔，裂紋孔的形狀通常是橢圓形。除此之外，在焊縫受損區(qū)域，裂紋的排列很獨(dú)特，大部分與焊縫方向平行分布，裂紋會(huì)沿著焊縫表面不斷擴(kuò)展到焊縫內(nèi)容，平行微裂紋就會(huì)沿晶粒實(shí)施分布，朝著主裂紋的邊界實(shí)施延伸，進(jìn)一步構(gòu)成裂紋區(qū)。關(guān)于線(xiàn)黏彈性斷裂問(wèn)題，借助邊界元法探究線(xiàn)黏彈性斷裂問(wèn)題，在時(shí)域內(nèi)計(jì)算，見(jiàn)式（1）。

式中：a——裂紋長(zhǎng)度；

M(t)——?jiǎng)菽堋?/p>

2.2 腐蝕裂紋

當(dāng)壓力容器受到腐蝕介質(zhì)的不良影響時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)腐蝕裂紋，腐蝕裂紋一般只會(huì)出現(xiàn)在汽水管道的位置,有時(shí)也會(huì)在集箱管座等地方出現(xiàn)[4]。通常來(lái)說(shuō)，金屬材質(zhì)里面的不銹鋼材料會(huì)受到應(yīng)力的極大影響，因此，當(dāng)腐蝕裂痕產(chǎn)生時(shí)，維修工作人員能夠綜合考慮這一方面。尤其是在汽水物質(zhì)的不斷影響下，即使應(yīng)力很小，但也有可能使得容器產(chǎn)生腐蝕裂紋。但是，腐蝕裂紋形成的原因并非單一的，比如殘余應(yīng)力、振動(dòng)以及冷加工變形等都是此裂紋產(chǎn)生的核心原因。在未來(lái)的工作中，即使管道僅遭受了局部腐蝕，也會(huì)引起腐蝕裂紋的產(chǎn)生。這一裂紋呈帶狀擴(kuò)展，數(shù)量多、開(kāi)口大，假如不能獲得實(shí)時(shí)優(yōu)化，就會(huì)由內(nèi)至外不斷延伸,因此危害也很大。通過(guò)創(chuàng)建迭加模型來(lái)計(jì)算腐蝕疲勞裂紋擴(kuò)展速率，具體見(jiàn)式（2）。

式中：(da/ dN)p——疲勞裂紋擴(kuò)展速率；

(da/ dN)cp——腐蝕疲勞裂紋擴(kuò)展速率。

2.3 疲勞裂紋

疲勞裂紋也是壓力管道檢驗(yàn)時(shí)頻繁出現(xiàn)的問(wèn)題之一，這一裂紋通常出現(xiàn)在經(jīng)常使用的儀器或設(shè)備上，最初時(shí)疲勞裂紋還很小，在未來(lái)的使用過(guò)程中會(huì)隨著設(shè)備的廣泛運(yùn)用而逐漸拓展。疲勞裂紋一般能夠分為腐蝕疲勞、熱疲勞以及機(jī)械疲勞三種，機(jī)械疲勞裂紋通常出現(xiàn)在葉片與葉輪以及部分零件上，大多數(shù)都是在儀器或者設(shè)備的表面上，呈直線(xiàn),剛開(kāi)始會(huì)很短，后期會(huì)逐步變長(zhǎng)。引起此裂紋產(chǎn)生的重要原因就是儀器與設(shè)備有各種各樣的漏洞，如過(guò)度使用，降低了設(shè)備的綜合使用壽命。引起熱疲勞裂紋的主要原因是在比拉伸強(qiáng)度低的條件下，應(yīng)力反復(fù)作用進(jìn)一步使得設(shè)備變軟，而腐蝕疲勞裂紋就是在疲勞裂紋的前提下逐漸形成的,應(yīng)力腐蝕裂紋與腐蝕疲勞裂紋的基本原理相同，是在腐蝕介質(zhì)與應(yīng)力的持續(xù)影響下形成的結(jié)果。這種裂紋一般都屬于穿晶裂紋,會(huì)逐步擴(kuò)大危害力，長(zhǎng)此以往，壓力管道的內(nèi)壁就會(huì)產(chǎn)生腐蝕坑，員工發(fā)現(xiàn)腐蝕坑，需要在第一時(shí)間提醒維修工作人員實(shí)施維修,不然問(wèn)題擴(kuò)展,帶來(lái)不可估量的損傷。此外，通過(guò)創(chuàng)建交互作用模型來(lái)計(jì)算腐蝕疲勞裂紋擴(kuò)展速率，見(jiàn)式（3）。

式中：(da/ dN)jb——交互作用項(xiàng)。

裂紋問(wèn)題見(jiàn)圖1、圖2。

圖1 壓力容器壓力管道檢驗(yàn)中的裂紋問(wèn)題1

圖2 壓力容器壓力管道檢驗(yàn)中的裂紋問(wèn)題2

3 如何預(yù)防壓力容器壓力管道出現(xiàn)裂紋

3.1 強(qiáng)化生產(chǎn)制作品質(zhì)

為了更好地確?；どa(chǎn)的順利運(yùn)轉(zhuǎn)，現(xiàn)場(chǎng)管理者應(yīng)該對(duì)壓力容器的實(shí)際運(yùn)行現(xiàn)狀有一個(gè)大體掌握，并且充分重視壓力管道的相關(guān)生產(chǎn)制作品質(zhì)。

首先，在壓力管道的整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中，應(yīng)嚴(yán)格審核壓力管道，并且認(rèn)真檢查對(duì)應(yīng)的制作細(xì)節(jié)[5]。依照工藝技術(shù)與生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，最大限度地提升壓力管道的綜合品質(zhì)。

其次，需要設(shè)計(jì)好壓力設(shè)備圖紙，相關(guān)技術(shù)者應(yīng)該按照產(chǎn)品的具體使用需求，仔細(xì)開(kāi)展研究與分析，全面審核制造圖紙。在圖紙的設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)該綜合考慮壓力管道的相關(guān)裂紋問(wèn)題，在設(shè)計(jì)過(guò)程中就采取有效的技術(shù)方法或?qū)?yīng)的材料，使壓力管道的綜合品質(zhì)獲得提升。

最后，在制造生產(chǎn)的時(shí)候，應(yīng)該認(rèn)真檢測(cè)生產(chǎn)工序，防止由于制造環(huán)境產(chǎn)生問(wèn)題，造成壓力容器壓力管道的品質(zhì)問(wèn)題。在壓力容器壓力管道出廠(chǎng)之后，需要對(duì)壓力容器的品質(zhì)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢查。

3.2 提高員工的技能操作水平

在化工生產(chǎn)的整個(gè)過(guò)程中，壓力管道長(zhǎng)時(shí)間處在高溫條件下，使得內(nèi)部產(chǎn)生了非常大的壓力。比如，在暫停或啟動(dòng)壓力容器工作的時(shí)候，容器的溫度將會(huì)持續(xù)上升，對(duì)壓力容器進(jìn)一步帶來(lái)較大的壓力。工在實(shí)踐操作中，應(yīng)該最大限度地縮短單位時(shí)差，防止容器管道造成內(nèi)部溫差大，進(jìn)而避免出現(xiàn)裂紋[6]。為了有效預(yù)防壓力管道出現(xiàn)裂紋，要求員工可以熟練地操作生產(chǎn)系統(tǒng)，最大限度地確保對(duì)壓力容器的有效使用，進(jìn)而充分延長(zhǎng)使用時(shí)間。化工企業(yè)在實(shí)踐人員的招聘過(guò)程中，需要員工擁有優(yōu)良的操作技術(shù)水平，可以在實(shí)踐過(guò)程中，根據(jù)操作要求來(lái)廣泛使用壓力容器壓力管道。不斷強(qiáng)化培訓(xùn)力度，最大限度地提升員工的操作技術(shù)水平，從而可以依照有關(guān)規(guī)范制度，科學(xué)開(kāi)展系統(tǒng)操作。

3.3 定期開(kāi)展質(zhì)量檢驗(yàn)以及維護(hù)

第一，壓力容器在正常運(yùn)行中，需要全面強(qiáng)化品質(zhì)檢測(cè)?；て髽I(yè)應(yīng)該創(chuàng)建完整、有效的管理制度，讓員工依照操作要求，嚴(yán)格、認(rèn)真檢驗(yàn)生產(chǎn)程序，從而更好地提高壓力容器壓力管道的生產(chǎn)效率與綜合品質(zhì)，以保證產(chǎn)生的生產(chǎn)品質(zhì)。

第二，在檢測(cè)壓力管道的時(shí)候如果出現(xiàn)裂紋，應(yīng)該在第一時(shí)間檢測(cè)以及探究裂紋，并且采取有效的應(yīng)對(duì)策略，對(duì)設(shè)備有效開(kāi)展維修與維護(hù)，防止進(jìn)一步產(chǎn)生裂縫。壓力管道在正常使用的時(shí)候，因?yàn)闀?huì)出現(xiàn)高溫，所以員工應(yīng)該隨時(shí)重視壓力容器的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，避免壓力管道始終處在高溫狀態(tài)，按照相關(guān)生產(chǎn)要求，在容器溫度達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，需立即暫停容器運(yùn)行，使壓力容器可以不斷釋放應(yīng)力，在停車(chē)過(guò)程中，檢測(cè)工作人員應(yīng)該在第一時(shí)間檢查設(shè)備，并且在第一時(shí)間維修設(shè)備，進(jìn)而有效延長(zhǎng)壓力管道的整體使用壽命。

第三，應(yīng)該在企業(yè)明確規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，對(duì)設(shè)備定期開(kāi)展檢查與維護(hù)[7]。假如壓力管道里面的零部件產(chǎn)生問(wèn)題，維修工作人員應(yīng)該在第一時(shí)間更換零部件，防止在生產(chǎn)的時(shí)候，存在極大的安全隱患，進(jìn)而引起嚴(yán)重的安全事故。同時(shí)，在對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢查的過(guò)程中，需要全面檢查設(shè)備工序，防止壓力管道產(chǎn)生裂縫，員工也應(yīng)該定期清掃容器內(nèi)部，有效減少內(nèi)部雜質(zhì)。在對(duì)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)的時(shí)候，需要全面檢修過(guò)時(shí)的壓力管道設(shè)備，壓力管道長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行在惡劣的環(huán)境下，使得材料品質(zhì)不斷降低。要求專(zhuān)業(yè)人員深入分析檢驗(yàn)結(jié)果，探究壓力管道的實(shí)際耐用情況，并對(duì)壓力管道的使用期限進(jìn)行評(píng)估等，進(jìn)而在充分滿(mǎn)足生產(chǎn)條件的實(shí)際需求下，對(duì)壓力管道進(jìn)行實(shí)時(shí)更換[8-9]。

4 結(jié)語(yǔ)

裂縫問(wèn)題具有普遍性，應(yīng)該有效開(kāi)展防護(hù)工作，定期檢查承壓設(shè)備，還需要員工具備良好的工作水平以及開(kāi)展合理性的操作，對(duì)應(yīng)急策略進(jìn)行制定，裂縫問(wèn)題一旦出現(xiàn)，能夠有充足的準(zhǔn)備進(jìn)行處理。