冶金企業(yè)鍋爐壓力容器壓力管道檢驗(yàn)檢測(cè)及事故分析

冶金企業(yè)鍋爐壓力容器壓力管道I峰檢測(cè)R事故分析楊麗云在冶金企業(yè)，鍋爐壓力容器壓力管道屬于常見設(shè)備，而隨著我國工業(yè)生產(chǎn)的不斷發(fā)展，鍋爐壓力容器壓力管道其工作任務(wù)不斷增加，在長期運(yùn)行期間，也開始暴露出越來越多的故障和問題。為推進(jìn)國家工業(yè)化發(fā)展，必須高度重視對(duì)冶金企業(yè)鍋爐壓力容器壓力管道加強(qiáng)檢驗(yàn)檢測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)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(xiǎn)事故發(fā)生幾率，促使鍋爐能夠正常、穩(wěn)定的運(yùn)行。1冶金企業(yè)鍋爐壓力容器壓力管道檢驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)與注意事項(xiàng)檢測(cè)技術(shù)對(duì)于冶金企業(yè)的鍋爐壓力容器壓力管道，要注意定期檢測(cè)，這是我國對(duì)承壓類特種設(shè)備提出的基礎(chǔ)檢驗(yàn)檢測(cè)要求,而在實(shí)際檢驗(yàn)檢測(cè)中，主要應(yīng)用無損檢測(cè)技術(shù)。超聲波檢測(cè)技術(shù)在對(duì)鍋爐內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢驗(yàn)檢測(cè)期間，會(huì)主要應(yīng)用超聲波檢測(cè)技術(shù)，同時(shí)該技術(shù)目前在鍋爐壓力管道檢測(cè)期間也廣泛應(yīng)用。在超聲波檢測(cè)過程中，涉及到多種方法，而目前較為成熟而且應(yīng)用較為廣泛的方法是脈沖反射法。在脈沖反射法運(yùn)用期間，橫波主要應(yīng)用在斜入射探傷當(dāng)中，縱波應(yīng)用于垂直探傷環(huán)節(jié)。實(shí)踐操作中，先向被測(cè)樣品一側(cè)注入超聲波，缺陷部位所反射回波將在相同側(cè)被接收，隨后結(jié)合回波情況，明確設(shè)備缺陷情況。對(duì)于超聲波檢測(cè)技術(shù)來說，其具有成本低、方便操作、原理簡單等優(yōu)勢(shì)，而且設(shè)備體積比較小，方便攜帶，還不會(huì)威脅到檢測(cè)人員其人身安全，也不會(huì)污染周邊環(huán)境，所以此檢測(cè)技術(shù)體現(xiàn)出突出的清潔性特點(diǎn)。射線檢測(cè)技術(shù)當(dāng)前在無損檢測(cè)以及探傷過程中還廣泛應(yīng)用射線檢測(cè)技術(shù)，該檢測(cè)方法具有較高的檢測(cè)效率。在射線檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用中，主要是通過X射線或者是射線檢測(cè)鍋爐壓力管道當(dāng)中的裂縫，并進(jìn)行探傷。由于鍋爐設(shè)備體積往往較大，所以設(shè)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(dá)不到有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，就很容易造成鍋爐壓力管道當(dāng)中出現(xiàn)壓力不平衡情況，從而使鍋爐運(yùn)行期間存在一定安全隱患。通過射線輻射法檢驗(yàn)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(fā)現(xiàn)壓力管道是否有明顯焊接缺陷，同步明確缺陷點(diǎn)位。不過在實(shí)際操作期間，要注意選擇恰當(dāng)?shù)暮附娱g隙拍攝角度，以防導(dǎo)致部分缺陷不能充分顯示出來。另外，在運(yùn)用射線檢測(cè)技術(shù)過程中，相關(guān)輻射可能傷害檢測(cè)人員身體健康，所以通過此技術(shù)檢驗(yàn)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(guī)范、嚴(yán)謹(jǐn)，否則很容易導(dǎo)致檢查人員受到輻射傷害對(duì)自身身體產(chǎn)生不可逆損害。磁粉檢測(cè)技術(shù)此技術(shù)對(duì)運(yùn)用場所有特定要求，主要在磁性材料鍋爐檢測(cè)內(nèi)部結(jié)構(gòu)期間應(yīng)用此技術(shù)。磁粉檢測(cè)技術(shù)其工作原理是以鐵磁材料為對(duì)象展開磁化檢測(cè)，隨后在目標(biāo)檢測(cè)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(huì)持續(xù)分布于鍋爐內(nèi)部，此時(shí)鍋爐工件的表面周邊磁力線會(huì)出現(xiàn)局部改變，由此產(chǎn)生漏磁現(xiàn)象。磁性粒子在工件的表層吸附著，通過創(chuàng)造適當(dāng)?shù)墓庹諚l件，會(huì)有清晰的磁痕出現(xiàn)，工作人員可通過分析磁痕分布情況，對(duì)鍋爐表面還有近表面實(shí)際受損情況作出判斷。磁粉檢測(cè)技術(shù)具有非常高的靈敏度，在實(shí)踐應(yīng)用中能夠?qū)ξ⑿×芽p等相關(guān)缺陷實(shí)現(xiàn)有效檢測(cè)，而且操作簡便，檢測(cè)速度非?？?，同時(shí)成本比較低。不過磁粉檢測(cè)技術(shù)在應(yīng)用中也有一定缺點(diǎn)，主要是：①所檢測(cè)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(shù)檢測(cè)；②只可對(duì)鍋爐表面和周邊損壞情況進(jìn)行檢測(cè)，無法對(duì)內(nèi)部情況加以檢測(cè)；③零件尺寸以及具體形狀可能會(huì)影響探傷操作，在鍋爐無法磁化情況下就不能實(shí)現(xiàn)檢測(cè)。滲透檢測(cè)技術(shù)對(duì)于大部分非吸收性材料，在檢測(cè)其表層開口情況時(shí)可應(yīng)用滲透檢測(cè)技術(shù)，該技術(shù)目前在鍋爐壓力管道檢測(cè)過程中應(yīng)用非常廣泛。在滲透檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用中，主要步驟是先在鍋爐壓力管當(dāng)中注入滲透液，如果鍋爐壓力管當(dāng)中存在裂健,滲透液會(huì)流入相應(yīng)裂縫當(dāng)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(cè)中應(yīng)用滲透檢測(cè)技術(shù)具有諸多優(yōu)點(diǎn)，通過該技術(shù)可對(duì)各種形狀工件實(shí)現(xiàn)有效檢測(cè)，而且相關(guān)檢測(cè)工作具有全面性，同時(shí)該技術(shù)除了不能對(duì)疏松多孔性材料進(jìn)行檢測(cè)，其他各種材料均可應(yīng)用此技術(shù)，另外在此技術(shù)應(yīng)用中能夠同時(shí)檢測(cè)多部分缺陷。不過該技術(shù)應(yīng)用中也有一定局限性，主要表現(xiàn)在：①只可檢測(cè)工件表面情況，無法對(duì)工件內(nèi)部缺陷進(jìn)行檢測(cè)；②目標(biāo)檢測(cè)工件的表面要有較高的光滑性、平整性，否則將影響檢測(cè)結(jié)果；③檢測(cè)工序相對(duì)繁雜，同時(shí)檢測(cè)速度比較低;④檢測(cè)室所用材料成本較高。1.2注意事項(xiàng)冶金企業(yè)在通過無損檢測(cè)技術(shù)對(duì)鍋爐壓力容器壓力管道進(jìn)行檢驗(yàn)檢測(cè)期間，主要有以下注意事項(xiàng)：①做好事前準(zhǔn)備工作，主要對(duì)目標(biāo)檢測(cè)鍋爐先展開全面調(diào)查和實(shí)驗(yàn)，保證鍋爐內(nèi)部具有良好的穩(wěn)定性，必要情況下需要準(zhǔn)備傳感器，以對(duì)鍋爐壓力管道進(jìn)行監(jiān)控與管理；②注意無損檢測(cè)校對(duì)，為保證通過無損檢測(cè)技術(shù)更精準(zhǔn)的對(duì)壓力管道實(shí)現(xiàn)檢驗(yàn)檢測(cè),需要在壓力管道無損檢測(cè)過程中做好校準(zhǔn)工作，主要結(jié)合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范對(duì)朝架提升力進(jìn)行測(cè)試，并要對(duì)超聲波設(shè)備有關(guān)參數(shù)與DAC曲線等進(jìn)行校對(duì)，由此對(duì)靈敏度實(shí)現(xiàn)合理調(diào)整；③要科學(xué)評(píng)價(jià)檢測(cè)結(jié)果，通過無損檢測(cè)技術(shù)實(shí)現(xiàn)壓力管道檢驗(yàn)，檢測(cè)期間，相關(guān)檢測(cè)結(jié)果還要根據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)文件規(guī)范的說明實(shí)現(xiàn)評(píng)估。如果在檢驗(yàn)檢測(cè)過程中發(fā)現(xiàn)壓力管道存在裂紋、未貫穿、未熔合等危險(xiǎn)缺陷，可直接判定屬于不合格產(chǎn)品，而對(duì)于氣孔夾渣等其他缺陷，需要結(jié)合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行等級(jí)劃分，通過分級(jí)評(píng)定，明確相關(guān)缺陷是否達(dá)到要求。2鍋爐壓力容器壓力管道事故案例分析案例1：2005年3月80,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(duì)匯流排上氣瓶做出操作，于21：00發(fā)生爆炸。該事故的原因是可燃?xì)怏w測(cè)爆儀失靈，同時(shí)操作人員存在無證操作情況，導(dǎo)致充裝間全面炸毀，其中所有設(shè)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(fā)生斷裂情況（由于制造質(zhì)量不合格）引發(fā)爆炸事故，造成176人死傷，而且儲(chǔ)備電站、壓縮機(jī)車、儀表間、重整車間、催化車間全面炸毀。此爆炸事故性質(zhì)是甲烷和空氣混合162m部位遇到明火，之后導(dǎo)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(fā)生蒸壓釜爆炸事故。在蒸壓釜爆炸之后，一個(gè)端蓋飛出超過30m,撞斷電動(dòng)葫蘆支架之后落地，而簡體部分受到氣體軸向力作用影響，整體后移40m左右，導(dǎo)致兩堵墻被撞塌，倒塌的墻砸死一名工人。該事故發(fā)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(xiàn)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(rèn)齒面嚙合狀態(tài)情況下開始升壓，使得嚙合齒因?yàn)榫植渴芰^大導(dǎo)致被壓潰滑脫，是典型的因?yàn)槿斯げ僮鞑划?dāng)引發(fā)的事故；其二是操作人員無證上崗，沒有按規(guī)范取得特種設(shè)備操作人員資格證，缺乏專業(yè)知識(shí)。案例4：2004年4月15日，重慶市天原化工總廠二分廠出現(xiàn)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(jīng)濟(jì)損失。該事故發(fā)生的直接原因是設(shè)備發(fā)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(dāng)富集到爆炸濃度之后，同步啟動(dòng)了事故氯處理裝置，引發(fā)振動(dòng)，從而造成三氯化氮爆炸。而該事故的間接原因體現(xiàn)在四個(gè)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(shí)責(zé)任制度；其三是未完善的制定安全技術(shù)規(guī)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(fā)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(xiàn)場在對(duì)承載1.2Mpa的壓力閥門進(jìn)行更換的過程中發(fā)生脫脂不凈以及氧氣試漏問題，而此事故的間接原因是設(shè)備缺陷沒有及時(shí)發(fā)現(xiàn)并有效消除，同時(shí)壓力管道管理不到位，人員違章操作，嚴(yán)重缺乏安全教育。3鍋爐壓力容器壓力管道檢驗(yàn)檢測(cè)中的問題與處理措施根據(jù)上述相關(guān)案例，進(jìn)一步反映出鍋爐壓力容器壓力管道檢驗(yàn)檢測(cè)的重要性。而在壓力管道檢驗(yàn)檢測(cè)過程中，主要面臨的是裂紋問題和安全閥問題。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(jīng)常在壓力管道檢驗(yàn)檢測(cè)過程中發(fā)現(xiàn)存在裂紋問題，包括蠕變裂紋、機(jī)械疲勞裂紋、腐蝕裂紋、焊接裂縫以及過熱與過燒裂紋等。蠕變裂紋冶金企業(yè)的鍋爐在長期使用期間，容易因?yàn)殚L時(shí)間受到溫度、應(yīng)力等作用影響發(fā)生蠕變裂紋，導(dǎo)致金屬組織出現(xiàn)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(xiàn)在高應(yīng)力應(yīng)變區(qū)以及熱影響區(qū)，比如高溫蒸汽管道外弧側(cè)、過熱漲粗管子表面以及機(jī)箱管管座部位等。因?yàn)槿渥兞鸭y和最大應(yīng)力的方向呈垂直關(guān)系，所以最終所形成的裂紋帶比較寬，帶內(nèi)中間部位屬于主裂紋區(qū)域，同時(shí)裂紋區(qū)域當(dāng)中會(huì)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(fā)展方向，此外裂紋前端通體部位平行于主裂紋所產(chǎn)微裂紋，拓展則以沿晶方式為主。腐蝕裂紋在鍋爐長期使用期間，部分部件會(huì)受到應(yīng)力介質(zhì)以及腐蝕介質(zhì)等的作用發(fā)生一定程度的開裂，從而出現(xiàn)應(yīng)力腐蝕裂紋。尤其在汽水管道還有集箱管座等部位，經(jīng)過長時(shí)間使用比較容易出現(xiàn)此類問題。奧氏體不銹鋼是最容易發(fā)生腐蝕問題的部位，特別是在遇到氣水介質(zhì)之后，即便所產(chǎn)生的應(yīng)力非常微小，也會(huì)發(fā)生應(yīng)力腐蝕反應(yīng)，同步引發(fā)開裂問題。出現(xiàn)這一問題，主要原因是加工變形以及發(fā)生振動(dòng)現(xiàn)象，或者有殘余應(yīng)力等。對(duì)于腐蝕裂紋來說，開裂表現(xiàn)通常和張應(yīng)力呈直角關(guān)系，而奧氏體不銹鋼通常會(huì)存在較多分支，如果鍋爐部分位置發(fā)生腐蝕問題，管道應(yīng)力腐蝕大多出現(xiàn)在彎管當(dāng)中中性層區(qū)內(nèi)部，而且大多以群狀呈現(xiàn)，擴(kuò)展方向是從表象逐漸擴(kuò)展至內(nèi)部位置。焊接裂縫對(duì)于鍋爐壓力容器當(dāng)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(huì)發(fā)生焊接裂健情況，主要是在高溫影響下發(fā)生熱裂紋等。通常鍋爐制造完成后，在經(jīng)長時(shí)間冷卻隨后再使用，比較容易發(fā)生焊接裂縫。對(duì)于冷裂紋，主要是在鍋爐制造過程中需要應(yīng)用氫元素，等冷卻之后，會(huì)和金相組織相融。鍋爐焊接部位經(jīng)過冷卻，金相組織當(dāng)中所存在的奧氏體將逐漸朝著鐵轉(zhuǎn)變，而且其內(nèi)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。機(jī)械疲勞裂紋鍋爐在長時(shí)間投用之后很容易出現(xiàn)機(jī)械疲勞裂紋，發(fā)生初期大多較為短小，隨后會(huì)逐漸呈隧道式的朝內(nèi)擴(kuò)展，主要呈直線狀，裂紋中間部位的小裂縫會(huì)隨著不斷擴(kuò)展形成長裂紋。當(dāng)裂紋發(fā)展到后期，經(jīng)過不斷拓展，將形成切向裂紋。立足微觀層面分析，機(jī)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(jié)斑坑，并且較為嚴(yán)重，裂紋兩側(cè)比較平整，深度較淺。過熱及過燒裂紋無論是在鍋爐使用中還是后期維護(hù)中，都會(huì)對(duì)金屬承壓部件實(shí)現(xiàn)焊接、鍛造、彎制以及軋制處理，由此容易引發(fā)過熱裂紋，主要是在部件加熱過程中當(dāng)?shù)竭_(dá)臨界點(diǎn)進(jìn)而繼續(xù)升溫，隨后容易產(chǎn)生此類裂紋。過燒裂紋主要是由于加熱溫度過高導(dǎo)致局部性熔化，并和晶界發(fā)生氧化反應(yīng)。對(duì)于過燒裂紋，通常在鍋爐龜裂表面會(huì)有大小不一的裂縫，相關(guān)裂縫會(huì)表現(xiàn)出顯著的熔化痕跡，而且晶界氧化嚴(yán)重。鍋爐壓力容器壓力管道在長時(shí)間使用過程中容易受到多項(xiàng)因素影響發(fā)生各類裂紋問題，相關(guān)裂紋問題大多能夠通過科學(xué)的檢驗(yàn)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，而為規(guī)避并有效控制相關(guān)裂紋問題，需要采取以下處理措施：①人員操作要規(guī)范。在對(duì)鍋爐壓力容器壓力管道實(shí)現(xiàn)檢驗(yàn)檢測(cè)期間發(fā)現(xiàn)有裂紋問題，一個(gè)主要原因就是工作人員在操作過程中未嚴(yán)格按照有關(guān)規(guī)范，因?yàn)椴僮鞑划?dāng)引發(fā)裂紋問題。所以為保證鍋爐正常使用，避免壓力管道發(fā)生裂紋缺陷，要求操作人員嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范正確使用鍋爐，同時(shí)需要相關(guān)企業(yè)對(duì)操作人員加強(qiáng)專業(yè)培訓(xùn)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(guī)范，以防因操作失誤導(dǎo)致鍋爐運(yùn)行中存在安全隱患。此外，在對(duì)鍋爐操作人員展開培訓(xùn)及教育過程中，不僅要引導(dǎo)其正確掌握鍋爐使用及操作方法，還要對(duì)其加強(qiáng)嚴(yán)格考核，并落實(shí)責(zé)任到人制度以及獎(jiǎng)懲制度等，最大程度規(guī)避因人員操作不當(dāng)引發(fā)裂紋問題；②嚴(yán)格控制原材料生產(chǎn)質(zhì)量。鍋爐壓力容器壓力管道其材料質(zhì)量高低直接影響著后期使用中裂紋問題發(fā)生幾率，所以需要在鍋爐生產(chǎn)前對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行嚴(yán)格審核，并要求生產(chǎn)中所用原材料均符合設(shè)計(jì)要求，根據(jù)有關(guān)規(guī)范實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，并在生產(chǎn)及加工全過程進(jìn)行質(zhì)量管控。同時(shí)，鍋爐壓力容器壓力管道要做好常規(guī)檢查，以及時(shí)發(fā)現(xiàn)因材料質(zhì)量不達(dá)標(biāo)等問題引發(fā)的裂紋問題，同步加以處理；③在鍋爐運(yùn)行期間加強(qiáng)質(zhì)量管控。鍋爐壓力容器壓力管道屬于高危設(shè)備，使用期間要采取有效的質(zhì)量控制措施，并要在鍋爐使用各環(huán)節(jié)貫徹質(zhì)控措施。鍋爐使用期間，要通過全面分析嚴(yán)格控制各項(xiàng)誤差，并要完善的建立自我檢查流程以及互相檢驗(yàn)程序，在加強(qiáng)流程管理基礎(chǔ)上防止鍋爐壓力容器壓力管道發(fā)生裂紋問題。另外，鍋爐使用期間要嚴(yán)格的建立監(jiān)測(cè)使用體系，動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)鍋爐使用情況，以及時(shí)發(fā)現(xiàn)鍋爐使用問題，同步加以處理，以最大程度降低裂紋問題發(fā)生幾率。一旦在監(jiān)測(cè)中發(fā)現(xiàn)有裂紋情況，需要及時(shí)處理，保證鍋爐正常運(yùn)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(jié)構(gòu)簡單，方便調(diào)節(jié)，具有較高安全性。不過在安全閥使用、安裝以及校驗(yàn)等環(huán)節(jié)仍有諸多問題，一定程度上威脅著壓力管道安全運(yùn)行。為使安全閥可靠運(yùn)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(diǎn)位，同時(shí)安裝中避免設(shè)置過長的排氣管或者設(shè)置過多彎頭。在對(duì)安全閥的排放量進(jìn)行核算期間，不僅要考慮壓力、公稱通經(jīng)等因素，還要考慮到相同公稱通經(jīng)的安全閥在型號(hào)不同情況下有著不同的排