鍋爐壓力容器壓力管道檢驗中的裂紋問題

郝國華

摘 要：隨著科學技術的發(fā)展，鍋爐已廣泛應用于人們的日常生活和工業(yè)生產中，其安全性顯得尤其重要。本文分析了鍋爐壓力容器壓力管道檢驗中常見的幾種裂紋問題，并提出預防措施，以供相關人員參考。

關鍵詞：鍋爐壓力容器；壓力管道；裂紋

在實際生活中，鍋爐壓力容器壓力管道運行面臨復雜的內外部環(huán)境，這些裂紋是混合存在的。通常情況下，按照裂紋產生與發(fā)展的原因進行分類，并且裂紋的形成與鍋爐的用途、結構、材料、部位等有關，不同部位、不同材料、不同用途的鍋爐壓力容器壓力管道形成的裂紋不同。

一、鍋爐壓力容器壓力管道檢驗中常見的裂紋問題有以下幾種

（一）應力腐蝕裂紋

應力腐蝕裂紋的出現(xiàn)是應力和腐蝕介質共同作用的結果，腐蝕介質是濃度較大的堿水。這種裂紋主要產生于鍋爐的汽水管道和集裝箱管座上。這些構件接觸堿水后，堿水的腐蝕性使得金屬的微觀世界發(fā)生化學變化，即金屬晶體與邊界間形成電位差，促使二者之間出現(xiàn)微弱的電流，這些電流導致金屬內部產生裂紋。通過顯微鏡觀察裂紋，我們發(fā)現(xiàn)這種裂紋有主裂紋、二次裂紋，而且主裂紋的發(fā)展趨勢是穿過晶體內部，次裂紋的發(fā)展趨勢是沿著晶體邊界，呈放射狀。最易出現(xiàn)這種裂紋的材料是奧氏體不銹鋼，在水汽情況下受到應力作用即可形成，裂紋呈樹枝狀。

（二）疲勞裂紋

疲勞裂紋是鍋爐壓力容器壓力管道檢驗中經常遇到的裂紋問題之一，經常出現(xiàn)在應力較為集中的設備上，這種裂紋剛開始比較細小，中后期會不斷擴展延伸。疲勞裂紋一般有三種類型：機械疲勞裂紋、熱疲勞裂紋、腐蝕疲勞裂紋。

出現(xiàn)機械疲勞裂紋的常見區(qū)域是葉輪、葉片、輔助轉動設備等零件上，而且裂紋多是源于設備表面，呈直線狀，剛開始比較短，逐漸向內擴展，直至連成一條長的裂紋，穩(wěn)定擴展。這種裂紋的源頭一般是材料缺陷區(qū)域、加工產生的刀痕處、接頭處、尖角處、有小孔的位置。

熱疲勞裂紋的產生是因為在低于拉伸強度的情況下應力反復作用于金屬材料而慢慢形成的裂紋。腐蝕疲勞裂紋是在已形成的疲勞裂紋的基礎上形成的，與應力腐蝕裂紋的性質相同，也是應力和腐蝕介質共同作用的結果。這種裂紋一般是穿晶裂紋，隨著時間的推移，裂紋逐漸變寬，壓力容器壓力管道內壁會出現(xiàn)腐蝕坑。而且大多形成在汽包管座、集箱管座上，這些設備能接觸到腐蝕介質，長期受到振動產生的應力作用，滿足腐蝕疲勞裂紋形成的條件。

（三）過熱過冷裂紋

鍋爐壓力容器壓力管道的制作材料是金屬板，金屬板在制作過程中會經過焊接、軋制、冷卻等工藝程序，每道程序的溫度會發(fā)生變化，溫度過冷過熱都會使金屬材料產生裂紋。加熱溫度較高使得晶體氧化或融化產生過燒裂紋，加熱溫度超過金屬的臨界溫度會產生過熱裂紋，焊接后長時間冷卻會產生冷裂紋。形成時間較長的冷裂紋具有隱蔽性，不易被檢驗出來，而熱裂紋會氧化或融化晶體邊界，過燒的金屬不能承受變形，這些裂紋給鍋爐承壓設備造成巨大隱患。

（四）蠕變裂紋

蠕變裂紋的形成是由于溫度的變化和應力的作用，隨著使用時間的增加，鍋爐壓力容器壓力管道會由于損傷出現(xiàn)蠕變裂紋。這種裂紋主要形成區(qū)域是管道和集箱應力集中的位置以及過熱發(fā)脹的管道表面等，同時設備會出現(xiàn)變形、材料組織受損、互相分離。蠕變裂紋會發(fā)展成為一個裂紋帶，其中主裂紋居中，兩側平行分布著大量裂紋。具有蠕動裂紋的設備受損區(qū)內會有數(shù)量不等的孔洞，這些孔洞沒有規(guī)則的連接著，而且形狀多為米粒狀或橢圓狀。蠕動裂紋的擴展方向是沿著晶體邊界的。

二、對鍋爐壓力容器壓力管道檢驗中出現(xiàn)的裂紋問題要提前預防、及時處理，提高鍋爐使用的安全系數(shù)，降低安全事故發(fā)生的可能性，及時排除隱患裂紋問題，減少公民生命和財產損失。相關部門可以從以下幾方面著手

（一）對鍋爐壓力容器壓力管道制作的各個環(huán)節(jié)嚴加管理

首先，要對生成鍋爐及其附屬設備的原材料質量進行控制。應該對生成鍋爐的材料不斷進行改進，提升制造技術，制定生產標準，明確生產要求，保障生產流程規(guī)范運行，有效控制各個生產環(huán)節(jié)，嚴格檢驗每道工藝程序，將材料造成裂紋的機率減至最低。其次，仔細審查鍋爐壓力容器壓力管道生產制造的每個環(huán)節(jié)，確保工作人員按照生產標準進行操作，防止在生產過程中出現(xiàn)失誤。最后，要對鍋爐的安裝和使用過程進行監(jiān)督管理，此過程最重要的是提高人為操作水平。

（二）加強對鍋爐壓力容器壓力管道的檢驗力度

鍋爐設備建成后要按照標準進行驗收，在投入使用之前要再次檢查設備，日常生活和工作中要做詳細記錄，了解鍋爐壓力容器壓力管道的變化，從源頭避免裂紋問題造成的安全隱患。而且，決不放松對老化鍋爐設備的檢驗工作，增加檢驗頻率，擴大檢驗范圍。此外，要建立健全相關檢驗制度，對檢驗工作者的行為進行約束。

鍋爐壓力容器壓力管道作為一種高溫設備，在設備運行過程中如果出現(xiàn)意外故障，將會可能引發(fā)爆炸事件，由此對人們的生命和財產都會造成一定程度的傷害，甚至引發(fā)不可挽救的經濟損害。因此，在鍋爐壓力容器壓力管理檢驗工作中必須做好對設備中出現(xiàn)的裂紋問題加以重視和管理，在鍋爐壓力容器壓力管道的裂紋問題的檢驗中，應從裂紋的形態(tài)分析中判斷出裂紋的性質、類別和影響因素，相關技術人員應根據(jù)裂紋特征，及時采取科學而合理的有效應對措施，解決好裂紋問題，為設備的安全運行提供保障。

綜上所述，鍋爐壓力容器壓力管道產生裂紋受外部和內部因素共同影響，裂紋問題影響了鍋爐設備的正常運行，我們要分析裂紋產生原因，進行針對性的改進措施，提高鍋爐運行的安全水平。

參考文獻：

[1]李紅艷. 鍋爐壓力容器壓力管道檢驗中的裂紋問題研究[J]. 黑龍江科技信息，2013.

[2] 馮艇. 淺談鍋爐壓力容器檢驗方法與措施[J]. 科技風，2013.