壓力容器檢驗過程中的常見裂紋研究

張超

摘 要：對于鍋爐的壓力容器來說，需要長時間運(yùn)行在高壓以及高溫的環(huán)境中，因此一旦容器出現(xiàn)裂紋現(xiàn)象，將導(dǎo)致爆炸現(xiàn)象的發(fā)生，從而對企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益以及工作人員的生命財產(chǎn)安全造成十分嚴(yán)重的影響。所以應(yīng)提高對壓力容器檢驗工作的重視程度，研充分研究與分析鍋爐壓力容器檢驗過程中的常見裂紋問題，并積極使用科學(xué)合理的方式來提升壓力容器的檢驗質(zhì)量，確保壓力容器的安全性，避免壓力容器由于裂紋問題所發(fā)生的爆炸事故。

關(guān)鍵詞：壓力容器;檢驗;裂紋分析

引言：

對于鍋爐的壓力容器來說，由于需要在高壓以及高溫的環(huán)境中長時間運(yùn)行，因此具備一定危險性，同時壓力容器擁有較高的密封性，對密封質(zhì)量提出了較高的要求，而壓力容器一旦出現(xiàn)裂紋，嚴(yán)重時甚至將引發(fā)爆炸，嚴(yán)重威脅工作人員的生命健康安全。因此應(yīng)提高安全管理工作的重視程度，使用科學(xué)合理的檢驗方式來開展容器的檢驗工作，從而提升壓力容器的安全性，在校驗壓力容器的過程中，需要準(zhǔn)確掌握常見的裂紋，從而才可及時地對裂紋情況進(jìn)行發(fā)現(xiàn)，并使用科學(xué)合理的方式消除裂紋，提高運(yùn)行安全性。

1常見裂紋概述

1.1機(jī)械疲勞裂紋

當(dāng)壓力容器在長時間運(yùn)行狀態(tài)下表面較為發(fā)生應(yīng)力集中的現(xiàn)象，從而產(chǎn)生的裂紋便是機(jī)械疲勞裂紋，機(jī)械疲勞裂紋也包含在直線裂紋的范疇中，在裂紋產(chǎn)生初期，裂紋范圍較小，同時裂紋的長度較短，如果此時沒有對其進(jìn)行及時發(fā)現(xiàn)并解決裂紋將開始延伸。在裂紋產(chǎn)生中期，裂紋的長度快速增長，并且變化方式快速增多。在機(jī)械疲勞裂紋長度快速增長的過程中，極易出現(xiàn)腐蝕疲勞裂紋。腐蝕疲勞裂紋與機(jī)械疲勞裂紋相比，其特點(diǎn)與規(guī)律極其相似，主要形成于應(yīng)力較為集中的位置。并且裂紋發(fā)現(xiàn)時間越慢，其形式變化種類越多，對于裂紋產(chǎn)生初期而言，其發(fā)展特點(diǎn)為較為隱秘并且發(fā)展緩慢。而因此裂紋產(chǎn)生的原因十分多樣化，因此導(dǎo)致裂紋的形式種類數(shù)量也較多。同時裂紋具有較大的開口，容易出現(xiàn)粘結(jié)坑，并且裂紋的尾端十分銳利，但是裂紋的兩端不會發(fā)生明顯可見的彎曲變化。

1.2熱疲勞裂紋

針對熱疲勞裂紋而言，是金屬材料比拉伸強(qiáng)度極限要低時所產(chǎn)生的裂紋，主要引發(fā)的原因是熱交換現(xiàn)象，瞬時性較高，一般在火電廠壓力蒸汽管道以及排氣管管座等部位發(fā)生熱疲勞損失現(xiàn)象，一般是由于部件表面熱應(yīng)力變比較大所引起的。在熱疲勞裂紋產(chǎn)生初期，部件的應(yīng)力變化連續(xù)性不足，同時應(yīng)力變化區(qū)域較為集中，裂紋主要表現(xiàn)形式為一條主裂紋以及多條小裂紋。而高溫蒸汽管道內(nèi)壁所產(chǎn)生的熱疲勞裂紋也存在一些不同，主要為網(wǎng)狀，在裂紋產(chǎn)生初期，裂紋主要朝著一個方向進(jìn)行擴(kuò)散，但如果應(yīng)力較大，裂紋擴(kuò)散向周圍的區(qū)域。并且寬度較大，并存在較為細(xì)小的缺口，同時伴隨著線狀痕跡，同時其擴(kuò)散的跳躍性較強(qiáng)，十分容易發(fā)生二次開裂的現(xiàn)象，導(dǎo)致其變化規(guī)律性較低。此外隨著時間的推進(jìn)，熱疲勞裂紋的擴(kuò)散也發(fā)生一定變化，在比蠕變溫度低時，將發(fā)生穿晶擴(kuò)展，當(dāng)比蠕變溫度高時，將出現(xiàn)混合擴(kuò)展的現(xiàn)象。

1.3腐蝕裂紋

針對腐蝕裂紋而言，對于鍋爐壓力容器來說出現(xiàn)頻率較高，其主要產(chǎn)生原因是壓力容器在腐蝕介質(zhì)與應(yīng)力的作用下所出現(xiàn)的開裂現(xiàn)象，開裂所產(chǎn)生的裂紋就是應(yīng)力腐蝕裂紋。通常主要在壓力容器的管道位置產(chǎn)生腐蝕裂紋。奧氏體不銹鋼產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕的頻率最大，在水汽較為充足的環(huán)境中，再小的應(yīng)力也可導(dǎo)致腐蝕開裂情況的發(fā)生。裂紋的主要產(chǎn)生原因是殘余應(yīng)力的作用以及變形振動的作用導(dǎo)致的。對于奧氏不銹鋼裂紋來說，所產(chǎn)生的裂紋形狀通常為樹枝狀，并且末尾部分較細(xì)，擁有較多分支。對于火電廠汽水管道來說，主要在彎管內(nèi)壁中性層區(qū)出現(xiàn)應(yīng)力腐蝕開裂現(xiàn)象。其產(chǎn)生原因是由于在長時間的腐蝕作用下，許多部位受到了一定的腐蝕影響。針對彎管中性層區(qū)而言，主要以帶狀為主，具有開口較短，長度較短以及寬度較大的特點(diǎn)。

1.4焊接裂紋

在制造壓力容器的過程中，焊接裂紋的發(fā)生頻率也較高。這是由于在制造壓力容器以及鍋爐的過程中主要使用了特定的金屬板，因此在進(jìn)行生產(chǎn)制造的過程中會對壓力容器的質(zhì)量產(chǎn)生一定影響，因此焊接裂紋的出現(xiàn)無法避免。這是由于壓力容器需要在高溫環(huán)境下進(jìn)行焊接操作，導(dǎo)致裂紋的產(chǎn)生概率較高，并且在焊接完成后金屬材料需要進(jìn)行冷卻處理，也十分容易導(dǎo)致焊接冷裂紋的產(chǎn)生。同時金相組織內(nèi)部含有溶解的氫元素，并且溶解度也在不斷變化，而金屬組織在向鐵相體進(jìn)行變化的過程中將不斷聚集氫元素，從而產(chǎn)生焊接冷裂紋。

2壓力容器檢驗中常見裂紋的解決方式

2.1強(qiáng)化原材料檢驗

首先應(yīng)嚴(yán)格按照生產(chǎn)要求來對原料零件進(jìn)行采購，隨后針對相應(yīng)的原料采購計劃對市場情況進(jìn)行調(diào)查，主要對零件餓價格、規(guī)格以及性能等因素進(jìn)行分析與研究。因此在對原料零件制造商進(jìn)行選擇時，應(yīng)對信譽(yù)良好的供貨商進(jìn)行選擇，并預(yù)期構(gòu)建長期的戰(zhàn)略合作關(guān)系，保證原料零件質(zhì)量的安全性與穩(wěn)定性。其次應(yīng)重視原料加工工作，在加工原料零件的過程中，應(yīng)充分控制所使用的技術(shù)工藝，并針對當(dāng)前技術(shù)的發(fā)展情況積極使用全新的技術(shù)工藝，提升現(xiàn)有的原料零件加工水平。此外進(jìn)行加工的過程中，應(yīng)對原料零件加工流程進(jìn)行嚴(yán)格遵守，確保加工尺寸誤差處于合理范圍中。第三，應(yīng)建立完善的原料零件質(zhì)量監(jiān)察體系，在加對原料零件進(jìn)行加工的過程中開展高質(zhì)量的監(jiān)督工作以及安全管理工作，確保在對零件進(jìn)行加工制造的過程中沒有意外的出現(xiàn)，降低不合要求的原料零件加工質(zhì)量對整體壓力容器制造所產(chǎn)生影響。最后在完成零件加工后，應(yīng)對使用抽樣檢查的方式來對零件進(jìn)行檢查，對原料零件的質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格把控，確保其質(zhì)量滿足壓力容器的制造要求。

2.2控制容器壓力限值

在對壓力容器裂紋的產(chǎn)生現(xiàn)象進(jìn)行預(yù)防的過程中，應(yīng)合理開展安全管理工作，提高壓力限值控制工作的重視程度，確保壓力容器在使用過程中受到損害。在控制壓力容器限制的過程中，可充分利用可編輯邏輯器，動態(tài)監(jiān)測壓力容器的實際運(yùn)行狀況，從而對壓力容器的參數(shù)變化進(jìn)行了解與掌握，并全面分析壓力容器的壓力、溫度以及濕度等因素。此外針對實際的運(yùn)行參數(shù)變化程度還可進(jìn)行及時調(diào)整，確保壓力容器在運(yùn)行時發(fā)生故障，提升其穩(wěn)定性與安全性，對壓力容器的運(yùn)行效率以及運(yùn)行質(zhì)量進(jìn)行提升。

2.3重視保養(yǎng)技術(shù)

為了有效避免壓力容器裂紋的形成，應(yīng)對壓力容器的運(yùn)行環(huán)境進(jìn)行重視，避免其處于長時間的運(yùn)行狀態(tài)中出現(xiàn)損耗，對壓力容器的使用壽命進(jìn)行延長。因此對于壓力容器的維護(hù)與保養(yǎng)工作來說，應(yīng)針對以下幾方面進(jìn)行充分考慮。首先應(yīng)構(gòu)建合理有效的壓力容器使用方案，在設(shè)計壓力容器的運(yùn)行計劃時，應(yīng)將壓力容器的參數(shù)作為基礎(chǔ)，從而合理安排壓力容器的使用時間，對壓力容器的日常管理維護(hù)工作進(jìn)行強(qiáng)化。其次，應(yīng)終止壓力容器運(yùn)行環(huán)境的管理，在壓力容器運(yùn)行時，應(yīng)實時控制濕度以及溫度，確保壓力容器在合適的環(huán)境下運(yùn)行，避免由于超負(fù)荷使用多導(dǎo)致的損傷現(xiàn)象。

結(jié)束語：

綜上所述，在對壓力容器常見裂紋進(jìn)行防治的過程中應(yīng)對常見的裂紋形態(tài)進(jìn)行了解與掌握，并做好人才隊伍建設(shè)、原料零件控制、技術(shù)保養(yǎng)以及壓力容器限值控制等工作，從而最大程度的對壓力容器的穩(wěn)定性與安全性進(jìn)行提升，對壓力容器出現(xiàn)裂紋的概率進(jìn)行降低，進(jìn)而提高壓力容器的運(yùn)行效益。

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