鍋爐壓力容器壓力管道檢驗(yàn)中裂紋問(wèn)題及預(yù)防措施

李唯暢 鄭冬雅

德州市產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量研究院 山東德州 253000

1 常見(jiàn)鍋爐壓力容器壓力管道檢驗(yàn)中的裂紋問(wèn)題

1.1 過(guò)燒與過(guò)熱裂紋

在溫度比較高的情況下，鍋爐的壓力容器和壓力管道容易產(chǎn)生過(guò)燒與過(guò)熱裂紋。這種裂紋一旦嚴(yán)重，還會(huì)有破碎、裂開(kāi)的現(xiàn)象，導(dǎo)致晶界被氧化。過(guò)燒與過(guò)熱裂紋會(huì)導(dǎo)致晶體顆粒比較粗大，晶體周邊會(huì)存在氧化性比較強(qiáng)的氣體，這些氣體將會(huì)不斷擴(kuò)大范圍。利用顯微鏡進(jìn)行觀察時(shí)，還會(huì)發(fā)現(xiàn)晶體表面存在比較明顯的孔。許多生產(chǎn)均離不開(kāi)高溫度條件，比如焊接、軋制等，如果不能及時(shí)把控質(zhì)量，材料就會(huì)因溫度過(guò)高而產(chǎn)生裂紋，而后就會(huì)在鍋爐的承壓位置產(chǎn)生更多的裂紋。

1.2 焊接裂紋

在通常情況下，焊接裂紋一般是由于高溫作用最終形成的一類“熱裂紋”。在經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的焊接冷卻后，部分金屬材料很容易出現(xiàn)冷裂紋。此類情況產(chǎn)生的關(guān)鍵原因便是冷卻之后金相組織當(dāng)中存在可溶解氫元素，在奧氏體則會(huì)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)殍F向體的過(guò)程中，氫元素便會(huì)受此影響聚攏向中間，進(jìn)而形成相應(yīng)氫裂紋，最終發(fā)展為冷裂紋。

1.3 蠕變裂紋

蠕變裂紋主要是在應(yīng)力和溫度的影響下逐漸形成的，通常不會(huì)在短期內(nèi)形成，而是當(dāng)鍋爐面臨較長(zhǎng)的使用時(shí)間，且金屬材料遭到嚴(yán)重?fù)p害，就可能會(huì)產(chǎn)生這種裂紋。裂紋在產(chǎn)生之初，會(huì)與最大應(yīng)力保持在90°，裂紋會(huì)沿著管道的方向延伸，最終呈現(xiàn)軸向分布狀態(tài)。在裂紋區(qū)域內(nèi)，兩側(cè)裂紋會(huì)互相平行。蠕變裂紋形狀比較多樣化，有時(shí)會(huì)如米粒般微小，要高度重視應(yīng)力較大的部位，如管道、集裝箱等位置均是蠕變裂紋的高發(fā)區(qū)域。

1.4 疲勞裂紋

在一般狀況下，機(jī)械性疲勞裂紋主要是直線型的，出現(xiàn)此類裂紋的初期，其長(zhǎng)度很短，也沒(méi)有較大的范圍。然而在時(shí)間流逝的過(guò)程中，這種裂紋將會(huì)向內(nèi)發(fā)生改變。在出現(xiàn)裂紋的中期，這種裂紋則會(huì)以直線型的形式穩(wěn)定進(jìn)行發(fā)展。在后期，此類裂紋將會(huì)越來(lái)越快的進(jìn)行擴(kuò)張。該裂紋的出現(xiàn)，將會(huì)使此處部件相對(duì)于其余部件而言，形成腐蝕疲勞裂紋的概率更大。從本質(zhì)上來(lái)看，以上兩類裂紋形成過(guò)程中都具備某些特征和規(guī)律，并且均是由機(jī)械性疲勞裂紋的出現(xiàn)部位開(kāi)始出現(xiàn)較集中反射應(yīng)力的部位，同時(shí)初期都具備發(fā)展較緩慢以及較強(qiáng)隱蔽性等特征[1]。

1.5 腐蝕裂紋

鍋爐的腐蝕裂紋往往是在容器受壓狀態(tài)下，由于堿性作用因素侵蝕和拉應(yīng)力的作用下導(dǎo)致產(chǎn)生苛性脆化。由于容器內(nèi)的介質(zhì)具有較大的腐蝕性，在容器內(nèi)部防腐蝕層破壞以及內(nèi)外壓力作用下，就容易產(chǎn)生腐蝕性裂紋。腐蝕裂紋大多數(shù)集中在容器容易接觸到腐蝕性介質(zhì)的特定部位。在構(gòu)件金屬原子接觸到腐蝕性物質(zhì)后，金屬微觀組織發(fā)生不可逆變化。通常這些變化是緩慢而微小的，只有在通過(guò)顯微鏡觀察某一時(shí)間段前后的微觀鏡像后才能夠發(fā)現(xiàn)，其特點(diǎn)是在第一道腐蝕裂紋產(chǎn)生后，沿著金屬晶體的邊界會(huì)逐步產(chǎn)生第二道、第三道次生裂紋，最終形成以主裂紋為主干，次生裂紋為枝干的樹(shù)狀結(jié)構(gòu)。

2 鍋爐壓力容器壓力管道產(chǎn)生裂紋的預(yù)防對(duì)策

2.1 健全鍋爐壓力容器管道裂紋管理規(guī)范

一套完整且完善的管理規(guī)范體系是保障工作有效進(jìn)行的基石。在預(yù)防鍋爐壓力容器管道裂紋的工作中，需要建立健全相關(guān)的管理規(guī)范體系。依托目前的大數(shù)據(jù)技術(shù)手段，可以對(duì)工作中產(chǎn)生裂紋的原因、種類、處理辦法等進(jìn)行記錄于上傳，組建裂紋預(yù)防管理數(shù)據(jù)庫(kù)，綜合分析裂紋產(chǎn)生的原因，針對(duì)這些原因采取有效的預(yù)防手段。同時(shí)，針對(duì)技術(shù)人員的操作制定操作規(guī)范管理體系，嚴(yán)格管理技術(shù)的操作流程，避免因?yàn)槿藶椴僮鞑划?dāng)?shù)脑?，造成管道產(chǎn)生裂紋。

2.2 提高檢驗(yàn)效率

多種檢驗(yàn)手段并舉，具體情況具體分析，提高檢驗(yàn)效率。在保障安全生產(chǎn)的基礎(chǔ)上，利用好傳統(tǒng)常規(guī)檢測(cè)的同時(shí)，要積極引入先進(jìn)的檢測(cè)技術(shù)，根據(jù)設(shè)備的具體情況選擇合適的檢測(cè)方法，綜合運(yùn)用射線檢測(cè)、超聲波檢測(cè)、磁粉探傷、滲透檢測(cè)等多種手段來(lái)提高壓力容器裂縫的檢測(cè)效率，及時(shí)定位缺陷部位[2]。

2.3 強(qiáng)化管理生產(chǎn)制作環(huán)節(jié)

檢驗(yàn)人員應(yīng)該在鍋爐壓力容器的加工制造階段，對(duì)每個(gè)細(xì)節(jié)展開(kāi)認(rèn)真檢查與審核，在出廠之前必須對(duì)其質(zhì)量進(jìn)行反復(fù)的核對(duì)，進(jìn)而最大限度地降低發(fā)生裂紋問(wèn)題的概率。同時(shí)在鍋爐壓力容器生產(chǎn)過(guò)程中，生產(chǎn)部門應(yīng)嚴(yán)格遵循科學(xué)的加工制作流程，持續(xù)提升生產(chǎn)技術(shù)的整體水準(zhǔn)，避免出現(xiàn)失誤或者意外等狀況。技術(shù)人員在正式生產(chǎn)前，應(yīng)當(dāng)對(duì)相關(guān)工藝圖紙進(jìn)行認(rèn)真審核，保證根據(jù)相應(yīng)要求對(duì)工藝圖紙展開(kāi)設(shè)計(jì)。

2.4 打造專業(yè)的技術(shù)團(tuán)隊(duì)

鍋爐設(shè)備的質(zhì)量還取決于生產(chǎn)作業(yè)人員技能水準(zhǔn)，企業(yè)應(yīng)該定期組織相關(guān)工作人員參加操作設(shè)備能力以及生產(chǎn)制造能力的相關(guān)培訓(xùn)以及學(xué)習(xí)活動(dòng)，強(qiáng)化培訓(xùn)體系，確保其得以在培訓(xùn)過(guò)程中逐漸提升質(zhì)量安全理念，確保所生產(chǎn)的產(chǎn)品能夠與相應(yīng)鍋爐生產(chǎn)要求和標(biāo)準(zhǔn)相符合。需要注意的是，在完成培訓(xùn)之后，企業(yè)應(yīng)對(duì)工作人員展開(kāi)全面考評(píng)，通過(guò)人員方能上崗[3]。

3 結(jié)語(yǔ)

鍋爐中的壓力容器和壓力管道的安全問(wèn)題備受重視，這是因?yàn)殄仩t在使用的過(guò)程中會(huì)面臨比較苛刻的環(huán)境，這就對(duì)壓力容器和管理管道的質(zhì)量提出嚴(yán)格的要求，一旦這兩個(gè)部分出現(xiàn)裂紋，就會(huì)給鍋爐工作造成嚴(yán)重的安全隱患。因此要做好對(duì)壓力容器和壓力管道的檢驗(yàn)，仔細(xì)分析裂紋的類型，并采取有效的解決對(duì)策。