鍋爐壓力容器壓力管道檢驗中的裂紋問題及對策探討

張哲

摘 要：對鍋爐壓力容器壓力管道進行合理的檢驗，可以使工作人員能夠及時的發現鍋爐壓力容器中壓力管道的裂紋，并制定出相應的解決措施。基于此，本文通過對鍋爐壓力容器壓力管道檢驗中的裂紋問題進行分析，論述了應力腐蝕裂紋問題、疲勞裂紋問題、焊接裂紋問題的解決措施。

關鍵詞：鍋爐壓力容器 壓力管道檢驗 裂紋問題及對策

前 言

壓力管道的工作環境使高溫高壓環境，由于長期處于這樣的環境中，設備會出現很多裂紋問題。這些裂紋的出現在很大程度上會提高鍋爐容器的爆炸幾率，嚴重威脅著相關從業人員的生命安全，同時也大大降低了企業的經濟效益。因此，必須對鍋爐壓力容器壓力管道進行嚴格監控和管理，消除壓力管道的安全隱患。

1 鍋爐壓力容器壓力管道檢驗中的裂紋問題

1.1應力腐蝕裂紋問題

應力腐蝕裂紋壓力管道的金屬在腐蝕介質和一定應力的作用下產生的。在特定介質中，會在管道表面產生一層不穩定的保護膜從而發生腐蝕反應。液氨或者含硫化氫都會使其受到一定的腐蝕性。液氨介質中主要會發生的反應有：2NH3+CO2→NH4CO2NH2；NH4CO2NH2→NH4++CO2NH2-；O2+2NH4+2Fe→2Fe2++2OH-+2NH3。含硫化氫中主要發生的反應有：H2S+Fe→FeS+H2↑；陽極反應：Fe+S2-→FeS+2e；陰極反應：2H++2e→H2↑。這些反應在應力的作用下會導致容器壓力管道出現應力腐蝕裂紋。

1.2疲勞裂紋問題

在壓力管道中，主要的裂紋就是疲勞裂紋，鍋爐壓力容器壓力管道中的疲勞裂紋主要分為兩種，其一是機械疲勞裂紋；其二是腐蝕疲勞裂紋。機械疲勞裂紋主要產生的位置是在受力比較集中的區域內，形狀大致為直線狀。機械疲勞裂紋剛剛產生時，會以隧道式向管道的內部延伸，裂紋比較短、小。產生中期，機械疲勞裂紋會逐漸增長，各個小裂紋會逐漸相連。產生后期，逐漸形成一個切向裂紋。腐蝕疲勞裂紋是指機械疲勞裂紋在受到應力和腐蝕介質的作用下，逐漸變成腐蝕裂紋，隨著時間的推進，逐漸擴展。

1.3焊接裂紋問題

一個整體鍋爐是由很多部件經過焊接組合成的。在這過程中，由于焊接操作不當或者其他影響因素使鍋爐壓力管道出現裂紋是最為常見的現象。焊接裂紋也分為兩種裂紋，其一是過冷裂紋；其二是過熱裂紋。過冷裂紋產生的原因主要是由于溫度突然降低，鍋爐壓力管道長時間處于冷卻狀態，使焊接處出現氫裂痕，從而產生過冷裂紋。過熱裂紋主要是由于鍋爐工作的環境高溫高壓區，溫度一直居高不下，使得溫度超過了鍋爐壓力容器壓力管道焊接處的受熱臨界點，從而使管道出現裂紋。

2 解決鍋爐壓力容器壓力管道檢驗中的裂紋問題的對策

2.1應力腐蝕裂紋問題的解決對策

對于應力腐蝕裂紋問題進行解決，主要有以下幾點：1）使用先進的管道內壁檢測技術。目前所采用的預防應力腐蝕裂紋的檢測技術都是針對管道外壁進行檢測，對內壁檢測并沒有相應的技術支持，所以應該利用先進的檢測技術來預防內壁應力腐蝕裂紋的產生。如超聲波檢測技術和漏磁腐蝕檢測技術等，同時利用SCADA技術實施監測鍋爐壓力管道的實際運行情況。2）除氧處理。對鍋爐給水作除氧處理工作，向其中加入亞硫酸鈉，以此來除去水中的溶解氧。主要操作為在水預熱之后，每噸水中加入3～4kg的亞硫酸鈉，溫度越高，除氧的速率越快。這樣可以有效的解決應力腐蝕裂紋問題[1]。

2.2疲勞裂紋問題的解決對策

在對疲勞裂紋問題進行解決時，要做到以下幾點：1）改善鍋爐零件結構，分散應力。在改造過程中，可以采用圓角過度的方法，使應力集中區域的應力峰值降下來，分散應力，提高鍋爐壓力容器壓力管道的疲勞強度。2）提高管道材料的質量。對鍋爐壓力管道的各個機械零件進行改造，防治腐蝕疲勞裂紋的出現，如加入合金元素，這樣可以防止晶間腐蝕現象的出現。除此之外，對管道上的零件的表面進行淬火、噴丸處理，以此來提高表層力學性能，從而提高管道的抗疲勞強度。3）定期檢測壓力管道的構件。利用X光檢測技術和超聲波技術對壓力管道進行檢測，及時發現裂紋，及時處理[2]。

2.3焊接裂紋問題的解決對策

對于焊接裂紋問題進行解決，應做到以下幾點：

1）控制焊縫中雜質的含量。在焊接過程中，工作人員應當控制焊絲和金屬中S、P的含量不得超過0.03%～0.04%，C的含量不得超過0.12%。

2）注意焊接順序。要主要焊接汽水聯絡管、降水管、給水管以及分散降水管的先后順序。同時對焊縫結構進行設計時，要盡量減小焊接頭的拘束度和剛度。3）控制氫元素的來源。在選擇焊接材料過程中，盡量選擇超低氫焊材如大橋牌超低氫、高韌性焊接材料。同時注意在使用焊材時要將其烘干，將油污、水等雜質去除，保證焊接質量。這樣可以有效解決焊接裂紋問題。

結 論

綜上所述，鍋爐壓力容器壓力管道的裂紋類型很多，對其進行有效預防和控制是非常重要的。經過上文分析可得，解決應力腐蝕裂紋的對策，需要從技術和除氧處理兩方面進行考慮；解決疲勞裂紋的對策，需要從管道的結構和調高管道材料質量方面入手；解決焊接裂紋的對策，需要對焊縫中的雜質進行處理以及控制焊接氫元素的含量。因此，深入探討鍋爐壓力容器管道裂紋的解決對策意義重大。

參考文獻：

[1] 崔黎陽.鍋爐壓力容器壓力管道檢驗中的裂紋問題研究[J].山東工業技術，2018（05）：5.

[2] 蔡政國.鍋爐壓力容器壓力管道檢驗中裂紋問題及預防處理方法分析[J].現代制造技術與裝備，2017（06）：155+157.