壓力管道檢驗(yàn)中的裂紋問題研討

郭秋麟

摘要：在使用中壓力管道的裂紋是鍋爐較為多見的一種問題，這種現(xiàn)象對(duì)于鍋爐自身的安全構(gòu)成很大威脅，對(duì)其進(jìn)行有效的檢驗(yàn)和防護(hù)工作是非常重要的，不僅要為鍋爐的質(zhì)量負(fù)責(zé)還要對(duì)工作人員的生命安全負(fù)責(zé)。本文主要對(duì)鍋爐壓力管道檢驗(yàn)中的裂紋問題進(jìn)行分析，并提出具體的解決措施，希望能夠提高鍋爐的工作效率，減少故障問題的發(fā)生。

關(guān)鍵詞：壓力管道；檢驗(yàn)；裂紋；問題；措施

鍋爐壓力管道運(yùn)行面臨著十分復(fù)雜的環(huán)境，在長期負(fù)荷運(yùn)行過程中也會(huì)出現(xiàn)裂紋，產(chǎn)生裂紋的原因是多樣化的，可以按照裂紋的產(chǎn)生與發(fā)展對(duì)裂紋進(jìn)行分類。經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，鍋爐壓力管道裂紋的產(chǎn)生與管道的結(jié)構(gòu)、材料、部位等都有關(guān)系，不同的部位、不同原材料和不同用途的管道產(chǎn)生的裂紋是不相同。因?yàn)榱鸭y產(chǎn)生之后很容易引發(fā)爆炸事故，對(duì)工業(yè)生產(chǎn)以及人們的生命財(cái)產(chǎn)安全都有危害，所以為了盡量減少裂紋的產(chǎn)生，必須要從源頭著手，查找裂紋的成因，定期對(duì)管道進(jìn)行檢測，減少裂紋出現(xiàn)。

1壓力管道檢驗(yàn)中常見裂紋及原因分析

1.1疲勞裂紋

疲勞裂紋包括多種類型。第一種是機(jī)械疲勞裂紋，該類裂紋發(fā)生的部位主要包括葉輪和葉片等，其與腐蝕介質(zhì)關(guān)聯(lián)性較強(qiáng)。另外，材料質(zhì)量及環(huán)境因素會(huì)導(dǎo)致裂紋程度加深。可見，該類裂紋的分析過程較為復(fù)雜，涉及因素較多，需要進(jìn)行綜合性考量。第二種是熱疲勞，其是在熱交變應(yīng)力的影響下產(chǎn)生的，多發(fā)生在疏水管座及排氣管座等部位。如果該類裂紋未能得到及時(shí)控制，則會(huì)導(dǎo)致相關(guān)部件二次開裂，且整個(gè)變化過程沒有任何規(guī)律，隨意性較強(qiáng)。第三種是疲勞裂紋，該類裂紋主要集中于汽包等部件，原因在于該部件承受著介質(zhì)及振動(dòng)兩方面的壓力，因此出現(xiàn)裂紋的概率較高。隨著相關(guān)部件使用時(shí)間的增長，裂紋會(huì)越發(fā)明顯。

1.2應(yīng)力腐蝕裂紋

材料或零件在應(yīng)力和腐蝕環(huán)境的共同作用下引起的開裂稱為應(yīng)力腐蝕開裂，這是應(yīng)力與腐蝕聯(lián)合作用的結(jié)果。該裂紋主要集中于汽水管道等部位，并且與部件材料直接相關(guān)。從應(yīng)力腐蝕裂紋發(fā)生的特點(diǎn)來看，奧氏體不銹鋼產(chǎn)生該裂紋的概率較高。此外，只要存在汽水介質(zhì)，即使應(yīng)力較小，也容易出現(xiàn)裂紋。該類裂紋與振動(dòng)、變形等多種類型的應(yīng)力關(guān)聯(lián)性較強(qiáng)，并且其通常與張應(yīng)力以直角的形式呈現(xiàn)。此外，還包括樹枝形的裂紋，其具有尾端細(xì)且尖的特征，并且會(huì)以分支的形態(tài)呈現(xiàn)。

1.3蠕變裂紋

壓力管道的使用時(shí)間越長，出現(xiàn)蠕變裂紋的概率就越大，這主要是因?yàn)楣艿涝陂L期工作的過程中會(huì)受到應(yīng)力和溫度的影響。使用時(shí)間越長，金屬結(jié)構(gòu)被破壞的程度就越深。在這種狀況下，不可避免地會(huì)出現(xiàn)蠕變裂紋。該類裂紋主要集中于角焊縫、彎管外弧側(cè)等部位。這些部位具有易損傷和易變形的特點(diǎn)，進(jìn)而會(huì)導(dǎo)致周邊裂紋越發(fā)嚴(yán)重。

1.4過熱、過燒裂紋

該類裂紋的發(fā)生階段多為金屬部件熱加工的過程，且在升溫過程中，裂紋會(huì)越發(fā)顯著，進(jìn)而導(dǎo)致晶界氧化。通常情況下，過燒的金屬變形問題較為嚴(yán)重，且會(huì)出現(xiàn)裂紋。如果部件表面本身就存在龜裂問題，且熔化痕跡較為明顯，則會(huì)增大裂紋出現(xiàn)的概率。

1.5焊接裂紋和冷裂紋

焊接裂紋多產(chǎn)生于鍋爐制造的過程中，這類情況通常難以避免。上述裂紋出現(xiàn)的主要原因是鍋爐多使用特定金屬板，而這類金屬板必須進(jìn)行焊接。在焊接過程中，溫度較高，因此會(huì)出現(xiàn)熱裂紋。冷裂紋主要產(chǎn)生于冷卻過程。該裂紋產(chǎn)生的原因是：在冷卻時(shí)，氫元素含量較高，且奧氏體會(huì)逐步轉(zhuǎn)變，最終以鐵素體的形式呈現(xiàn)，這便會(huì)使得氫元素的分布過于集中，進(jìn)而形成焊接冷裂紋。

2壓力管道檢驗(yàn)中裂紋的預(yù)防處理措施

2.1原料及制造過程

原料與生產(chǎn)過程的控制主要包括以下幾個(gè)要點(diǎn)。①在施工前檢查管道質(zhì)量，并以行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)作為參考依據(jù)，一旦發(fā)現(xiàn)劣質(zhì)材料或與材質(zhì)規(guī)格不符，不得使用。②在生產(chǎn)過程中必須以設(shè)計(jì)圖紙作為基本依據(jù)，并把握各項(xiàng)工藝的操作要點(diǎn)，嚴(yán)格控制各項(xiàng)操作指標(biāo)。另外，鍋爐管道中潛藏著許多安全隱患，屬于高危設(shè)備的范疇，因此，在操作過程中必須做好安全防護(hù)措施，以免出現(xiàn)意外。③在操作前，必須要求相關(guān)人員進(jìn)行崗前培訓(xùn)，掌握各個(gè)程序的操作要點(diǎn)及細(xì)節(jié)，這樣就能確保整個(gè)生產(chǎn)過程更加安全。

2.2設(shè)備檢驗(yàn)

鍋爐壓力管道危險(xiǎn)系數(shù)較高，為了降低安全事故發(fā)生的概率，必須加強(qiáng)管道的檢驗(yàn)，檢驗(yàn)內(nèi)容包括管道材質(zhì)特性分析、管道結(jié)構(gòu)、幾何尺寸、表面情況及整個(gè)生產(chǎn)過程的管控。原材料的檢驗(yàn)屬于一項(xiàng)基礎(chǔ)性工作，只有材料質(zhì)量過關(guān)，才能保障設(shè)備質(zhì)量，因此必須加強(qiáng)對(duì)材料的檢測。同時(shí)，還應(yīng)在加工時(shí)對(duì)操作人員進(jìn)行監(jiān)測，避免人員操作失誤。

2.3員工操作技能

員工的綜合素質(zhì)及技術(shù)操作水平與管道裂紋關(guān)聯(lián)性較大。基于此，相關(guān)部門必須為員工提供學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)，進(jìn)而不斷提升員工的技術(shù)水平，確保員工能掌握與裂紋相關(guān)的各項(xiàng)要點(diǎn)，從而保證整個(gè)生產(chǎn)過程更加安全、有序。

2.4做好驗(yàn)收工作

壓力管道的驗(yàn)收主要包括以下幾個(gè)要點(diǎn)。①對(duì)新施工的管道或經(jīng)過改造處理的管道必須進(jìn)行全面檢驗(yàn)。②在管道正式使用前，必須對(duì)各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行詳細(xì)記錄，并用相關(guān)檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)管道質(zhì)量進(jìn)行驗(yàn)收，同時(shí)還應(yīng)避免未經(jīng)驗(yàn)收的管道隨意使用，若有人違規(guī)使用，必須進(jìn)行嚴(yán)格處理，進(jìn)而起到警示作用。③部分單位盡管資質(zhì)較高，但在安裝時(shí)仍存在較多漏洞，主要體現(xiàn)在中標(biāo)之后的各個(gè)環(huán)節(jié)，因此，必須完善監(jiān)督體系，并提升管道的安全系數(shù)。

2.5老化管道檢驗(yàn)

壓力管道所處的工作環(huán)境較為惡劣，并且會(huì)受到多項(xiàng)外界因素的干擾，從而嚴(yán)重影響管道的耐用性，并加速管道老化。因此，必須采用取樣分析的方式定期對(duì)管道進(jìn)行老化檢驗(yàn)。在檢查時(shí)，需要將重點(diǎn)放在沖擊韌性等方面，合理分析檢驗(yàn)結(jié)果，并以此為依據(jù)，對(duì)壓力管道進(jìn)行綜合性評(píng)估，明確管道的質(zhì)量及耐久性。

3結(jié)語

綜上所述，隨著工業(yè)化的快速發(fā)展，鍋爐的與應(yīng)用越來越廣泛，對(duì)于壓力管道中存在的裂紋問題，相關(guān)企業(yè)必須引起足夠的重視，避免造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失。因此相關(guān)企業(yè)應(yīng)該嚴(yán)格控制鍋爐的生產(chǎn)與使用，加大執(zhí)行力度，提高檢測水平，更好的預(yù)防和解決裂紋問題的產(chǎn)生。這就要求工作人員具備豐富的工作經(jīng)驗(yàn)與技術(shù)能力，在裂紋發(fā)生的第一時(shí)間制定應(yīng)急措施，有準(zhǔn)備的開展補(bǔ)救處理，切實(shí)提高鍋爐運(yùn)行效率。

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[2]張旭磊.鍋爐壓力管道檢驗(yàn)中的裂紋問題分析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2014（14）：118-118.

（作者單位：湖北特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測研究院黃石分院）