鍋爐壓力容器壓力管道檢驗(yàn)中的裂紋問題

郝國華

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，鍋爐已廣泛應(yīng)用于人們的日常生活和工業(yè)生產(chǎn)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(yàn)中常見的幾種裂紋問題，并提出預(yù)防措施，以供相關(guān)人員參考。

關(guān)鍵詞：鍋爐壓力容器；壓力管道；裂紋

在實(shí)際生活中，鍋爐壓力容器壓力管道運(yùn)行面臨復(fù)雜的內(nèi)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(chǎn)生與發(fā)展的原因進(jìn)行分類，并且裂紋的形成與鍋爐的用途、結(jié)構(gòu)、材料、部位等有關(guān)，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(yàn)中常見的裂紋問題有以下幾種

（一）應(yīng)力腐蝕裂紋

應(yīng)力腐蝕裂紋的出現(xiàn)是應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)共同作用的結(jié)果，腐蝕介質(zhì)是濃度較大的堿水。這種裂紋主要產(chǎn)生于鍋爐的汽水管道和集裝箱管座上。這些構(gòu)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(xué)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(dǎo)致金屬內(nèi)部產(chǎn)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(nèi)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(yīng)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(yàn)中經(jīng)常遇到的裂紋問題之一，經(jīng)常出現(xiàn)在應(yīng)力較為集中的設(shè)備上，這種裂紋剛開始比較細(xì)小，中后期會(huì)不斷擴(kuò)展延伸。疲勞裂紋一般有三種類型：機(jī)械疲勞裂紋、熱疲勞裂紋、腐蝕疲勞裂紋。

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

熱疲勞裂紋的產(chǎn)生是因?yàn)樵诘陀诶鞆?qiáng)度的情況下應(yīng)力反復(fù)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(chǔ)上形成的，與應(yīng)力腐蝕裂紋的性質(zhì)相同，也是應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)共同作用的結(jié)果。這種裂紋一般是穿晶裂紋，隨著時(shí)間的推移，裂紋逐漸變寬，壓力容器壓力管道內(nèi)壁會(huì)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(shè)備能接觸到腐蝕介質(zhì)，長期受到振動(dòng)產(chǎn)生的應(yīng)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(huì)經(jīng)過焊接、軋制、冷卻等工藝程序，每道程序的溫度會(huì)發(fā)生變化，溫度過冷過熱都會(huì)使金屬材料產(chǎn)生裂紋。加熱溫度較高使得晶體氧化或融化產(chǎn)生過燒裂紋，加熱溫度超過金屬的臨界溫度會(huì)產(chǎn)生過熱裂紋，焊接后長時(shí)間冷卻會(huì)產(chǎn)生冷裂紋。形成時(shí)間較長的冷裂紋具有隱蔽性，不易被檢驗(yàn)出來，而熱裂紋會(huì)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(shè)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(yīng)力的作用，隨著使用時(shí)間的增加，鍋爐壓力容器壓力管道會(huì)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(yīng)力集中的位置以及過熱發(fā)脹的管道表面等，同時(shí)設(shè)備會(huì)出現(xiàn)變形、材料組織受損、互相分離。蠕變裂紋會(huì)發(fā)展成為一個(gè)裂紋帶，其中主裂紋居中，兩側(cè)平行分布著大量裂紋。具有蠕動(dòng)裂紋的設(shè)備受損區(qū)內(nèi)會(huì)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(dòng)裂紋的擴(kuò)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(yàn)中出現(xiàn)的裂紋問題要提前預(yù)防、及時(shí)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(shí)排除隱患裂紋問題，減少公民生命和財(cái)產(chǎn)損失。相關(guān)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(gè)環(huán)節(jié)嚴(yán)加管理

首先，要對生成鍋爐及其附屬設(shè)備的原材料質(zhì)量進(jìn)行控制。應(yīng)該對生成鍋爐的材料不斷進(jìn)行改進(jìn)，提升制造技術(shù)，制定生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，明確生產(chǎn)要求，保障生產(chǎn)流程規(guī)范運(yùn)行，有效控制各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)，嚴(yán)格檢驗(yàn)每道工藝程序，將材料造成裂紋的機(jī)率減至最低。其次，仔細(xì)審查鍋爐壓力容器壓力管道生產(chǎn)制造的每個(gè)環(huán)節(jié)，確保工作人員按照生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行操作，防止在生產(chǎn)過程中出現(xiàn)失誤。最后，要對鍋爐的安裝和使用過程進(jìn)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(qiáng)對鍋爐壓力容器壓力管道的檢驗(yàn)力度

鍋爐設(shè)備建成后要按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行驗(yàn)收，在投入使用之前要再次檢查設(shè)備，日常生活和工作中要做詳細(xì)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(shè)備的檢驗(yàn)工作，增加檢驗(yàn)頻率，擴(kuò)大檢驗(yàn)范圍。此外，要建立健全相關(guān)檢驗(yàn)制度，對檢驗(yàn)工作者的行為進(jìn)行約束。

鍋爐壓力容器壓力管道作為一種高溫設(shè)備，在設(shè)備運(yùn)行過程中如果出現(xiàn)意外故障，將會(huì)可能引發(fā)爆炸事件，由此對人們的生命和財(cái)產(chǎn)都會(huì)造成一定程度的傷害，甚至引發(fā)不可挽救的經(jīng)濟(jì)損害。因此，在鍋爐壓力容器壓力管理檢驗(yàn)工作中必須做好對設(shè)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(yàn)中，應(yīng)從裂紋的形態(tài)分析中判斷出裂紋的性質(zhì)、類別和影響因素，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)根據(jù)裂紋特征，及時(shí)采取科學(xué)而合理的有效應(yīng)對措施，解決好裂紋問題，為設(shè)備的安全運(yùn)行提供保障。

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

參考文獻(xiàn)：

[1]李紅艷. 鍋爐壓力容器壓力管道檢驗(yàn)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(yàn)方法與措施[J]. 科技風(fēng)，2013.