鍋爐壓力容器壓力管道檢驗中的裂紋問題

李志勇

摘 要：鍋爐是工業(yè)生產(chǎn)中的重要工具，其安全性至關(guān)重要，在鍋爐使用過程中要定期對鍋爐進行檢查，確保鍋爐處于正常工作狀態(tài)。本文對鍋爐壓力容器的壓力管道檢驗常見裂紋進行分析，并且提出解決裂紋問題的措施，旨在提高鍋爐壓力容器的安全性。

關(guān)鍵詞：鍋爐壓力容器 壓力管道檢驗 裂紋 處理措施

中圖分類號：TM621 文獻標識碼：A 文章編號：1003-9082（2018）12-0-02

引言

鍋爐壓力容器的壓力管道運行面臨著十分復(fù)雜的環(huán)境，在長期負荷運行過程中也會出現(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)展對裂紋進行分類。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。因為裂紋產(chǎn)生之后很容易引發(fā)爆炸事故，對工業(yè)生產(chǎn)以及人們的生命財產(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，定期對管道進行檢測，減少裂紋出現(xiàn)。

一、鍋爐壓力容器壓力管道檢驗中的常見裂紋

鍋爐壓力容器壓力管道檢驗過程中最常見的問題就是管道內(nèi)部的裂紋，主要有以下幾種形式：

1.應(yīng)力腐蝕裂紋

應(yīng)力腐蝕裂紋指的是在外界應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)共同作用下產(chǎn)生的裂紋，對管道內(nèi)部產(chǎn)生腐蝕作用的介質(zhì)主要是堿水，這種裂紋主要出現(xiàn)在鍋爐的汽水管道以及集裝箱管道上，因為這些構(gòu)件接觸堿水之后，堿水會對金屬部分產(chǎn)生腐蝕作用，而且金屬晶體和邊界之間會形成電位差，導(dǎo)致兩者之間出現(xiàn)微弱的電流，電流又進一步導(dǎo)致內(nèi)部裂紋出現(xiàn)。[1]為了對裂紋進行詳細觀察，可以使用顯微鏡，可以看到應(yīng)力腐蝕裂紋有兩種形式，一種是主裂紋，一種是二次裂紋，裂紋呈樹枝狀。

2.疲勞裂紋

疲勞裂紋指的是由于外界壓力長期作用所產(chǎn)生的，尤其是一些應(yīng)力比較集中的設(shè)備，很容易出現(xiàn)這種裂紋。一開始這類裂紋比較小，隨著設(shè)備受的壓力不斷增大，裂紋也會不斷延伸和擴展。疲勞裂紋主要有兩種形式：第一，機械疲勞裂紋，主要出現(xiàn)在葉片、葉輪、輔助設(shè)備零件上，一開始出現(xiàn)在設(shè)備的表面，呈直線狀發(fā)展，這種裂紋的產(chǎn)生主要是由于材料缺陷、加工技術(shù)不合理導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)刀痕等。第二，熱疲勞裂紋，主要是由于設(shè)備受到低于其拉伸強度的應(yīng)力的反腐作用而逐漸形成的裂紋，隨著時間的推移，熱疲勞裂紋也會不斷加劇。

3.過熱過冷裂紋

常規(guī)的鍋爐壓力容器壓力管道都是由金屬板做成的，在制作金屬板的時候需要經(jīng)過焊接、軋制、加熱、冷卻等不同工藝流程，每一道流程中外界環(huán)境的溫度是變化的，當外界的溫度過熱或者過冷的時候，就可能會導(dǎo)致金屬材料出現(xiàn)裂紋。[2]比如對材料進行加熱，溫度較高的時候可能使晶體氧化或者融化，從而產(chǎn)生過燒裂紋，焊接之后冷卻的時間太長，又會出現(xiàn)冷裂紋，而且冷裂紋不容易被檢查出來。這些隱蔽性較強的裂紋給鍋爐設(shè)備造成極大安全隱患。

4.蠕變裂紋

蠕變裂紋是在溫度和應(yīng)力共同作用下產(chǎn)生的裂紋，隨著時間推移，鍋爐壓力容器的壓力管道中的損傷位置就會逐漸變?yōu)槿渥兞鸭y。該裂紋主要出現(xiàn)在管道、集箱應(yīng)力集中的部位、過熱發(fā)脹的管道表面等，與此同時，設(shè)備變形、材料受損的時候，蠕變裂紋會逐漸加劇，而且會形成一個裂紋帶，其中主要的裂紋居于中間，兩側(cè)會平行分布大量裂紋。出現(xiàn)蠕變裂紋的設(shè)備受損區(qū)域內(nèi)會有很多孔洞，這些孔洞之間相互連接，沒有規(guī)則，大多數(shù)是橢圓形，而且蠕變裂紋是沿著晶體邊界方向擴展的。

二、鍋爐壓力管道裂紋的檢驗方法

鍋爐壓力容器壓力管道檢驗是鍋爐使用過程中的重要環(huán)節(jié)，可以確保鍋爐的穩(wěn)定性與安全性。在對壓力管道進行檢驗之前，首先要對壓力管道內(nèi)部進行清理，確保內(nèi)部清潔之后才能進行檢驗。壓力管道檢驗工作主要包括焊縫、封頭等位置的檢驗、裂紋、壓力容器內(nèi)外表面是否腐蝕和磨損等，每一項檢測的結(jié)果都必須要及時記錄下來。[3]裂紋是鍋爐壓力容器壓力管道的常見質(zhì)量問題，必須要對內(nèi)外裂紋進行詳細檢查，對于不合格的地方要及時制定維修措施，確保鍋爐內(nèi)部質(zhì)量滿足生產(chǎn)要求。目前對鍋爐壓力容器壓力管道裂紋進行檢驗，主要有以下幾種方法：

1.常規(guī)檢測方法

鍋爐壓力管道裂紋檢驗的常見方法有放射線檢測、超聲波檢測、磁粉檢測等，由于壓力管道本身的特點，超聲波檢測或者放射線檢測技術(shù)的效果并不好，利用這兩種方法進行檢測的時候具有一定的盲目性，而且檢測的結(jié)果很容易受到工作人員的技術(shù)水平、工作狀態(tài)、責(zé)任意識等方面的影響，還會受到管道直徑、管道內(nèi)壁厚度等各種因素的影響。磁粉檢測是一種比較全面的檢測方法，但是也會受到材料方面的限制，只限原材料為鐵磁性材料的鍋爐壓力管道裂紋檢驗。由此可見，常規(guī)的檢測方法具有一定的局限性。

2.利用超聲導(dǎo)波檢測

對于一些大型的鍋爐設(shè)備，使用超聲導(dǎo)波進行檢測，可以得到更加準確的檢測結(jié)果，比如火電廠的鍋爐壓力管道，就可以利用管道超聲導(dǎo)波聚焦檢測的方法進行檢測。具體的檢測方法是：通過固定在管道周圍的探頭模塊，向管道環(huán)方向均勻排開，沿著管道內(nèi)利用聲波模式發(fā)出低頻超聲波，如果管道壁厚度發(fā)生變化，就會有一定能量被反射回來，探頭接收到相應(yīng)的反饋能量之后就可以檢測到管道中是否存在問題。還可以根據(jù)管道內(nèi)壁厚度的變化來確定裂紋的位置。

3.紅外熱成像檢測

紅外熱成像檢測是利用紅外熱成像原理對鍋爐壓力管道內(nèi)部的裂紋進行檢測的方法，其中必須使用到的設(shè)備為紅外熱成像儀，該儀器可以檢測到鍋爐壓力管道的紅外輻射能量，并且將其轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電信號，從而反映出內(nèi)部的紅外熱能量分布圖像，判斷管道內(nèi)部是否有裂紋以及裂紋的發(fā)展趨勢。紅外熱成像技術(shù)可以直觀地對管道的材料、管道結(jié)構(gòu)的完整性以及連續(xù)缺陷進行檢測，靈敏度較高，精確度也比較高，能夠快速地反映出管道內(nèi)部的裂紋，而且這種檢測方法適用于各種溫度環(huán)境下的壓力管道檢測，不受時間和環(huán)境溫度的限制，適用范圍較廣。但是使用這種方法進行檢測，對材料的導(dǎo)熱率以及設(shè)備的幾何尺寸要求比較高，材料的導(dǎo)熱率越低，檢測的靈敏度就越高，缺陷面積越大，檢測的靈敏度就越高，這種檢測技術(shù)可以應(yīng)用到各種裂紋的檢測過程中，具有較高的應(yīng)用價值。

三、鍋爐壓力容器壓力管道裂紋的預(yù)防措施

鍋爐壓力管道內(nèi)部裂紋問題危害嚴重，尤其是對于一些生產(chǎn)規(guī)模較大的鍋爐設(shè)備，在生產(chǎn)過程中必須要及時做好鍋爐壓力管道內(nèi)部的裂紋預(yù)防，發(fā)現(xiàn)裂紋之后也要及時處理，降低安全事故發(fā)生率，及時排除裂紋隱患。

1.加強鍋爐壓力容器壓力管道制作環(huán)節(jié)的監(jiān)管

鍋爐原材料質(zhì)量不達標，必然會導(dǎo)致設(shè)備使用過程中的裂紋較多，所以在鍋爐設(shè)備生產(chǎn)過程中，要對鍋爐原材料質(zhì)量進行控制，不斷改進原材料質(zhì)量，提升鍋爐生產(chǎn)制造技術(shù)，制定明確的生產(chǎn)標準，對鍋爐生產(chǎn)要求進行明確，確保生產(chǎn)流程更規(guī)范，對各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)進行質(zhì)量監(jiān)管，而且在鍋爐生產(chǎn)結(jié)束時要對生產(chǎn)的鍋爐進行質(zhì)量檢驗，將因為材料不達標引起的裂紋問題幾率降到最低。另外，要對鍋爐的安裝和使用過程進行監(jiān)督管理，提高操作人員的綜合能力水平，盡量減少質(zhì)量問題。

2.加強鍋爐壓力容器壓力管道的檢驗力度

鍋爐設(shè)備投入使用之后，受到各種原因的影響，壓力管道內(nèi)部出現(xiàn)裂紋問題的可能性很大，而且裂紋如果不能被及時檢測出來，還會持續(xù)加重，影響鍋爐的使用效率。所以，要定期對鍋爐壓力管道進行檢測，尤其是一些已經(jīng)老化的鍋爐設(shè)備，不能放松檢測力度，反而要擴大檢測范圍，建立健全檢驗制度，對檢驗工作進行約束。[4]例如要制定檢驗周期，出具相應(yīng)的文件，定期由專業(yè)的技術(shù)人員對鍋爐設(shè)備進行檢驗，并且要做好檢驗結(jié)果記錄工作，交接班的時候做好檢驗結(jié)果交接，便于相關(guān)人員根據(jù)檢測結(jié)果及時采取措施對裂紋進行處理，為設(shè)備安全運行提供保障。

綜上所述，鍋爐設(shè)備的壓力容器壓力管道是鍋爐設(shè)備中最重要的部分，在鍋爐設(shè)備使用過程中，壓力管道裂紋對設(shè)備的安全性有極大影響。產(chǎn)生裂紋的原因是多種多樣的，要正確分析鍋爐壓力管道裂紋的產(chǎn)生原因、裂紋的類型，并且采用正確的方法對裂紋進行檢驗，從源頭上減少裂紋，提高鍋爐設(shè)備的安全性。

參考文獻

[1]李紅艷.鍋爐壓力容器壓力管道檢驗中的裂紋問題研究[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2013（14）：14-14

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[3]朱小兵，涂猛.鍋爐壓力容器壓力管道檢驗中的裂紋問題分析[J].江西化工，2017（04）：63-64

[4]李明鎬.鍋爐壓力容器壓力管道檢驗中的裂紋問題探究[J].工程技術(shù)：引文版，2016（11）：20-20