鍋爐壓力容器壓力管道檢驗中的裂紋問題探究

彭建華

（河南省鍋爐壓力容器安全檢測研究院，河南 鄭州 450000）

鍋爐壓力容器壓力管道檢驗中的裂紋問題探究

彭建華

（河南省鍋爐壓力容器安全檢測研究院，河南 鄭州 450000）

我國經濟的不斷發展帶動了工業經濟進步，同時，相關企業和單位對鍋爐壓力容器壓力管道的運行要求也在不斷提高。鍋爐壓力容器和壓力管道難免在長期的運行過程中出現問題，在實際生產中，最常見的問題就是裂紋問題。而鍋爐壓力容器壓力管道的裂紋問題對設備的保養和使用期限都有一定的不良影響，同時也會導致企業承受一些不必要的損失。可見，有效減少裂紋問題和合理解決裂紋問題對鍋爐壓力容器壓力管道的長期運行具有重要意義。本文結合實際闡述了鍋爐壓力容器壓力管道檢驗中的常見裂紋問題并對其預防和處理措施進行探討。

鍋爐壓力容器；壓力管道；裂紋問題

鍋爐壓力容器壓力管道（如圖1所示）是長時間在高溫高壓的情況下運行的設備。一旦這些設備出現裂紋問題，就會大大提高爆炸發生的概率，這對工作人員和企業經濟都會造成重大的危害。因此，鍋爐壓力容器壓力管道檢驗工作就十分重要。另外，企業及其工作人員都要重視鍋爐壓力檢驗及管理工作。合理及時地對鍋爐壓力管道壓力容器進行檢驗，可以為技術人員提供實時檢驗數據并根據數據對裂紋的性質、類別和特征進行分析和判斷，從而提出有效應對措施并保證設備的穩定運行。

一、鍋爐壓力容器壓力管道的常見裂紋問題

（一）焊接裂紋

通常在鍋爐生產制造過程中容易產生焊接裂紋。現代鍋爐和壓力容器是使用特定的金屬板卷制焊接而成的。因此，在生產制造鍋爐和壓力容器的過程中焊接裂紋是很難避免的。一般來說，這種裂紋是由于高溫作用而產生的熱裂紋。

金屬材料在經過較長的焊接冷卻過程之后就會形成焊接冷裂紋。焊接冷裂紋產生的主要原因是有溶解的氫元素存在于焊接冷卻的金相組織之中。氫的溶解度會根據不同的物質環境而不同，在焊縫的金屬開始冷卻的時候，金相組織中的奧氏體向鐵向體轉變，焊縫受到氫元素的影響而聚集，在冷卻的不斷進行中，氫裂痕就發展為焊接冷裂紋。

（二）腐蝕裂紋

部件在應力和腐蝕介質二者的作用下產生的開裂問題被稱作應力腐蝕裂紋。應力腐蝕裂紋一般發生在汽水管道、集箱管座等區域。奧氏體不銹鋼最容易發生應力腐蝕，特別是在汽水介質的情況下即使微小的應力作用都很容易發生應力腐蝕開裂。而發生開裂的原因大多數為冷加工變形、振動和殘余應力的作用。應力腐蝕裂紋多數都是與張應力成90度直角的，奧氏體不銹鋼的裂紋的形狀多數為落葉后的樹枝，不僅尾短細尖，而且具有分支的形態。一般情況下，火電廠汽水管道應力腐蝕開裂多數在彎管內壁中性層區發生，這種開裂的發生多數是由于腐蝕過程中受到局部腐蝕。這種裂紋一般是在彎管中性層區發生且表現為群狀，其延伸多是帶狀沿軸變化的，其裂縫相對來說長度短開口寬數量多。從微觀來看，應力腐蝕裂紋多表現為“之”字形且具有分支的特點，而且還存在由外表面向內擴展的特點。

（三）疲勞裂紋

機械疲勞裂紋大多數發生在壓力容器壓力管道表面應變相對集中的地方。一般來說，機械疲勞裂紋形狀基本為直線形，裂紋剛出現的初期長度較小范圍也較短，隨著時間的推移，裂紋是隧道式向內進行變化的。到了裂紋的中間階段，裂紋開始以直線式向前穩定擴展。到了裂紋的后期階段，裂紋變化的速度不斷增加，甚至有時會在部件一側出現切向擴展的情況。隨著機械疲勞裂紋的發展，此部位更容易出現腐蝕疲勞裂紋，這兩種疲勞裂紋在發生部位上具有一定規律性、特定性，反射應力集中部位則都是機械疲勞裂紋開始的部位，隨著時間的推移逐漸法陣，在初始階段具有隱秘性和發展緩慢性特點。

由于對裂紋有直接影響的因素較多，機械疲勞裂紋的情況比一般裂紋更加復雜。機械疲勞裂紋發生的地方一般沒有明顯的脆性開裂，裂紋相對彎曲程度較高。另外，機械疲勞裂紋的開口較大，且在開口的區域存在粘結坑，尾端銳利，但兩側不存在較大的深度無明顯彎曲。

熱疲勞是指金屬材料經過不斷地低于拉伸強度極限的熱交變應力的作用下逐漸發展的瞬間斷裂現象。一般來說，火電廠的噴水減溫器、蒸汽管道的壓力表管座、疏水管座、排汽管管座及汽包、集箱上非保護性結構管座等構件處容易發生熱疲勞損傷現象。

從宏觀的角度來看，熱疲勞裂紋多數發生在部件表面熱應變最大的地方。熱疲勞裂紋的起因主要是部件一些部位應變相對集中和連續性較差。熱疲勞裂紋的初始形態多數為一條主裂紋伴隨著多條其他裂紋的情況。高溫蒸汽管道內壁產生的熱疲勞裂紋的形態以網狀分布為主，通常其主裂紋是沿軸發展的，但也存在由于應力太大而使其向四周發展的情況。熱疲勞裂紋的宏觀形態多數表現為寬度較大有細小缺口，表面有線狀痕跡。

從微觀的角度來看，熱疲勞裂紋的擴展跳躍性強，時而寬時而窄，時而出現分支現象，時而出現二次開裂問題，其變化沒有一定的規律性。另外，熱疲勞裂紋的擴展也是隨著情況不同而不同，在低于蠕變溫度的情況下穿晶擴展，在高于蠕變溫度的情況下混合擴展。

二、鍋爐壓力容器壓力管道的常見裂紋問題的應對措施

鍋爐壓力容器壓力管道的常見裂紋的預防和處理問題十分重要，該問題的有效應對措施主要包括以下兩方面：

第一，合理控制設備的生產原料和制造過程。

在生產進行之前，要仔細檢查和核對原材料的質量是否符合行業標準，做好生產的事前準備工作。如果發現其中存在和要求不符的材料要及時對其進行修正或更換，保證鍋爐壓力容器的基本質量。

在生產過程中，要嚴格對設計圖紙和制作工藝進行把關，保證其比例和各項指標符合規定，鍋爐壓力容器屬于高危設備，必須保證其安全和穩定。另外，相關人員對生產技術和具體程序的相關細節都要進行認真的審核，從而合理避免不必要的裂紋問題，并保證生產安全。

另外，還要對相關工作人員的技術水平進行嚴格要求，因為其操作的正確與否直接關系著鍋爐壓力容器壓力管道的裂紋問題發生的概率。同時，相關操作人員需努力提高其技術水平并嚴格按照規范進行操作，從而有效防治裂紋問題的產生和發展。

第二，設置合理質量檢驗程序并做好原材料和設備的檢驗工作。

鍋爐壓力容器已經成為當今工業生產和人民生活必不可少的設備。由于其存在一定的危險性，因此，在實際的生產生活使用中，對于其安全隱患問題一定要引起高度重視。而做好企業原材料和設備的檢驗工作并設置合理的質量檢驗程序對于降低其危險性保障人們生產生活的安全具有十分重要的意義。

在鍋爐壓力容器壓力管道的實際制造過程中，需根據其具體的質量檢驗的標準和要求來進行，主要檢驗對象有：原材料、實際生產過程以及壓力管道產品等。鍋爐壓力容器壓力管道原材料的質量過關與否直接關系著鍋爐壓力容器壓力管道的成品是否能夠達到所需標準。因此，對原材料的質量檢驗是最重要的基本工作。同時，在原材料質量得到保證的基礎上有效合理地對生產過程進行質量檢驗是保證最終設備質量的第二個重要程序。生產制造過程的質量檢驗需要從細節處進行關注，因此，這就需要合理設置質量檢驗的相關程序。合理設置質量檢驗的具體程序可以從最基礎的環節開始控制和避免裂紋問題的產生和發展。另外，在實際過程中，還要對相關的質量檢驗人員的具體操作根據行業標準進行詳細的規范性要求。

結語

本文對鍋爐壓力容器壓力管道的常見裂紋問題進行了具體闡述，并對如何預防和處理鍋爐壓力容器壓力管道的常見裂紋問題進行了分析和探討。鍋爐壓力容器壓力管道在我國工業生產和實際生活中的應用范圍越來越廣，因此，做好鍋爐壓力容器壓力管道的常見裂紋問題的防治工作是十分重要的。在今后的生產生活中，相關企業和工作人員仍需進一步加強對鍋爐壓力容器壓力管道裂紋的預防和管理。

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