摘要：压力容器长期处于高温、高压等恶劣环境中，对压力管道的密封性提出了较高要求，如果管道出现裂纹，就会增加爆炸风险。对于生产企业而言，要想提高生产效率和安全性，就必须做好检验工作，及时发现压力管道裂纹，并采取有效措施进行处理。
关键词：压力容器；压力管道；裂纹；检验内容；防治措施
1导言
压力容器和压力管道是存储和运输流体物料的主要设备，是工业生产中常用的设备，长期在高温、高压等环节下运行，对压力管道的密封性有极高的要求。因此，在具体应用过程中，为提升压力容器压力管道生产效率和安全性，就必须切实做好检验工作，以便及时发现裂纹，并采取有效的措施进行处理。
2压力容器压力管道的检验内容
2.1分析工作环境
检验压力容器时，首先了解压力容器的使用压力、使用温度、使用时间。以容器宏观检验为例，检验内容包括压力容器结构检验、几何尺寸检验、外观检验等，防止压力容器非法改造维修，影响使用安全。值得注意的是，检验过程中要控制输水、放水、可支撑环境，创建一个安全的检验环境。如果容器接受过技术改造，还要无损检测是否合格，确保处于安全的工作环境中。
2.2核对技术资料
压力管道检验期间，要对检验结果和技术资料进行核对，例如，最大承受压力、刚度、薄弱点等。不论是内部检验还是外部检验，如果检验结果和技术资料不同，就说明存在质量问题，要对运行性质进行检测；压力管道经检验没有裂纹缺陷，就要进行实时监测，看压力管道的刚度变化情况。值得注意的是，安全等级为1级或2级的压力容器，检验周期是6年1次；安全等级为3级的压力容器，检验周期是3~6年1次，要求管理人员定期检验，以排除安全隐患。
2.3开展水压测试
根据外界温度的不同，水压设置也不同，如果管道存在裂纹、裂缝，就会出现渗水漏水等现象；技术含量高，不仅测试工艺复杂，还要进行后期处理，避免影响容器的正常运行；整个测试时间长，完成检测后，测试人员和焊接人员要沟通交流，制定相应的修补措施，以保证容器正常运行。
3压力容器压力管道形成裂纹的问题
3.1机械疲劳裂纹
机械疲劳裂纹主要发生在应力比较集中处，并在压力容器压力管道表面呈现出来。其宏观特征是：从裂纹的初始阶段开始，和应力方向成45°扩展，然后进入和拉伸应力成90°的发展阶段。此种裂纹通常呈现直线状，开始时裂纹比较小，随着时间的推移不断扩大。微观特征是：压力容器压力管道材料的结构、显微组织状态、环境介质等对机械疲劳裂纹的形成和发展有密切联系。在裂缝附件无显著的塑性变形，发展趋势和主应力垂直，开口比较宽，并在开口附件有明显的粘结斑坑，深度比较浅。
3.2应力腐蚀裂纹
此种裂纹是在应力和腐蚀的共同作用下形成的，汽水压力管道中最常的裂纹，而奥氏体不锈钢则是形成应力腐蚀裂的主要材料。在运输汽水介质时，往往只需要很小的应力就能引发应力腐蚀裂纹，此外，振动频率过高、残余应力得不到及时释放，都是形成应力腐蚀裂纹的主要应力源。此种裂缝通常和应力的方向垂直，呈现分枝状，尾部比较尖。压力容器压力管道中应力腐蚀裂缝主要出现在弯管内壁中性层区，在一种由应力导向腐蚀的裂纹。
3.3蠕变裂纹
蠕变裂纹是一种在温度和应力长期作用下，随着变形和金属组织损伤而形成的裂纹。宏观特征为：垂直于压力容器压力管道最大应力方向，沿着轴线分布，主要呈现曲折发展状态，逐步形成一个较宽的裂纹带，在主裂纹两侧平行分布了大量副裂纹。微观特征为：在管道和容器金属通体中形成大量无规则的米粒状孔洞，在晶界上进行规则连接，最后形成蠕变裂纹。
3.4碱脆裂纹
碱脆是压力容器管一种特殊的腐蚀形式，主要原因是介质中含有苛性钠，导致受腐蚀的金属发生脆化。当压力容器管道的介质满足较高浓度的氢氧化钠溶液、较高的温度、大于材料屈服限的应力这三个条件时就会发生碱脆裂纹。
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4压力容器压力管道形成裂纹的原因
4.1压力容器压力管道设计不合理
在压力容器压力管道设计中，忽略了柔性。比如：某工业生产企业，在2017年对4#压力容器压力管道重新设计，由于生产任务中，为尽快完成改造任务，设计单位在设计过程中，没有充分开裂管道尺寸、支架结构、管件、阀门连接形式合理性，降低管道柔性。投入运行2个月以后，压力容器压力管道振动异常激烈，使得焊缝处发生严重的机械疲劳裂纹，导致管道破裂。
4.2材质不达标或者误用代材
在进行压力容器压力管道生产过程中，金属材料中可能存在夹杂、缩孔、疏松等质量缺陷，在加工生产中，会形成一些线形裂纹。在原材料采购过程中，要根据国家相关规范和标准认证检查压力容器压力管道的性能，如果应用在强腐蚀性、有毒介质等物料运输和存储中，还要进行抗腐蚀性能、机械性能、化学分析等检验，确认达到设计标准后才能投入使用。选用材料不符合压力容器压力管道设计要求或者发生误用，也是导致裂纹形成的主要原因。此外，在管道连接时焊接质量不达标，存在焊缝裂纹、错边、烧穿、咬边等缺陷，也会引发裂纹。
5针对压力管道裂纹的防治措施
5.1加强原料零件检验
对原料进行检验，能从源头上保证压力管道质量，降低裂纹发生率，提高压力容器运行的安全性。具体来说，应该制定科学合理的原料采购计划，做好市场调查工作，了解原料的性能、规格、价格等要素，选择有实力、有资质的供货商，提高原料的性价比；其次在零件加工时，应该严格控制技术工艺，保证加工作业的流程化、规范化，将尺寸误差控制在允许范围内；最后在设备出厂前，除了生产商自我检测以外，还应该邀请第三方检测机构，防止厂商作弊，及时发现不合理、不规范等问题。针对存在的问题，要求厂商及时整改，直至满足规范技术要求，降低压力管道裂纹的发生风险。
5.2控制容器压力限值
针对压力管道裂纹的防治工作，应该贯穿在生产、施工、维修全过程，将压力值控制在极限范围以内。一方面，采用PLC控制系统，监测压力容器的实时运行状态，分析温度、压力、流速等参数的变化，针对异常数据进行调整，避免系统出现故障；另一方面，针对压力容器的薄弱部位，应该采取加固防裂措施，例如，外压加强圈；对于焊接部位，合理选择焊接形式，控制焊缝大小和走向，提高压力管道的整体性。
5.3落实维护保养工作
压力容器具有明确的使用寿命和工作条件，控制工作环境，能减轻设备损耗，延长使用寿命，避免出现裂纹。对此，要制定科学的运行方案，合理安排使用时间、维修时间、停运时间，对环境温度、湿度、压力等因素进行控制，改善压力容器的运行环境。还要加强维护保养，委派专人定期巡检、检测，制定大修计划，及时发现管道存在的问题，消除故障隐患，避免因裂纹造成严重的损害。
5.4提高人员技能水平
工作人员的技术水平高低，直接影响压力容器的运行质量，是导致压力管道出现裂纹的原因之一。对此，应该从人员本身出发，提高专业技能水平，具体措施如下：第一，改进人才聘任模式，适当提高人才准入门槛，将学历、技能、经验、素养等要素作为录取标准，只有满足标准才能进入岗位；第二，企业要重视员工的培训学习，定期组织员工开展座谈会、专家讲座，学习先进的知识和技术，创新工作管理模式，提高容器运行的安全性、可靠性；第三，落实质量负责制，制定合适的奖惩激励措施，将工作质量和薪酬待遇、职位晋升相挂钩，激发人员的主观能动性。
6结束语
总之，目前在压力容器压力管道检验出现多种裂纹问题，对压力容器的正常使用造成了极为不良的影响作用，造成了不同程度的安全隐患，为此应当对压力容器采用正确的操作方式，加强对原材料生产的质量控制，加强对压力容器有效的质量控制，为压力容器的正常安全使用创造有力条件。
参考文献
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论文作者:郭英恩 褚衍领 滕骏蓬
论文发表刊物:《建筑实践》2019年第08期
论文发表时间:2019/7/31
标签：裂纹论文; 管道论文; 压力容器论文; 压力论文; 应力论文; 工作论文; 容器论文; 《建筑实践》2019年第08期论文;