鍋爐壓力容器壓力管道檢驗(yàn)中的裂紋探究

王春貴

摘 要：工業(yè)經(jīng)濟(jì)在我國(guó)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展的過程中也取得較為明顯的發(fā)展與進(jìn)步，同時(shí)企業(yè)與單位也對(duì)鍋爐壓力容器壓力管道的運(yùn)行提出全新的問題與挑戰(zhàn)。鍋爐壓力容器壓力管道在長(zhǎng)期的運(yùn)行過程中無法實(shí)現(xiàn)對(duì)各種質(zhì)量問題以及突發(fā)狀況的避免，裂紋問題是其中最為常見的問題。這要求相關(guān)部門必須在提高重視程度的基礎(chǔ)上結(jié)合實(shí)際情況對(duì)其進(jìn)行徹底的解決，這對(duì)鍋爐壓力容器壓力管道的順利運(yùn)行有較強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。

關(guān)鍵詞：鍋爐壓力容器；壓力管道；裂紋問題

鍋爐壓力容器壓力管道需要在長(zhǎng)期高溫高壓的環(huán)境下運(yùn)行，如果設(shè)備出現(xiàn)裂紋問題就會(huì)導(dǎo)致爆炸發(fā)生的概率大幅度提升，這不僅會(huì)造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)還會(huì)對(duì)工作人員的生命以及財(cái)產(chǎn)安全造成威脅，因此必須實(shí)現(xiàn)對(duì)鍋爐壓力容器壓力管道的定期檢驗(yàn)。企業(yè)以及工作人員都必須提高對(duì)鍋爐壓力容器壓力管道檢驗(yàn)工作的重視程度，并根據(jù)裂紋的性質(zhì)以及特征制定科學(xué)的措施實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行的保證。

一、鍋爐壓力容器壓力管道的常見裂紋問題

1.焊接裂紋

焊接裂紋主要在鍋爐生產(chǎn)制造過程中產(chǎn)生，特定的金屬板卷是現(xiàn)代鍋爐和壓力容器焊接所使用的主要材料。這也是焊接裂紋無法實(shí)現(xiàn)在生產(chǎn)制造鍋爐和壓力容器的過程中避免的主要原因。一般情況下，在高溫作用下這種裂紋才會(huì)產(chǎn)生，因此該種裂紋屬于熱裂紋。

焊接冷裂紋主要是在金屬材料經(jīng)過較長(zhǎng)時(shí)間焊接冷卻過程之后形成，有溶解的氫元素存在于焊接冷卻的金相組織之中是導(dǎo)致焊接冷裂紋現(xiàn)象出現(xiàn)的主要原因。在不同物質(zhì)環(huán)境的影響之下氫的溶解度之間也會(huì)存在較大的差異，在焊縫的金屬開始冷卻的同時(shí)金相組織中的奧氏體逐步實(shí)現(xiàn)向鐵向體的轉(zhuǎn)變，在氫元素的影響之下焊縫會(huì)呈現(xiàn)出一種逐漸聚集的現(xiàn)象，尤其是在冷卻的過程中氫裂痕極易發(fā)展成為焊接冷裂紋。

2.腐蝕裂紋

在應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)二者的作用下部件會(huì)產(chǎn)生是一系列的開裂現(xiàn)象，這種問題就是指腐蝕裂紋。汽水管道、集箱管座等區(qū)域是應(yīng)力腐蝕裂紋發(fā)生的主要位置，同時(shí)注意最容易發(fā)生應(yīng)力腐蝕的位置為奧氏體不銹鋼，尤其是在汽水介質(zhì)的影響下微小的應(yīng)力作用都會(huì)導(dǎo)致應(yīng)力腐蝕開裂現(xiàn)象的出現(xiàn)。

導(dǎo)致開裂現(xiàn)象出現(xiàn)的原因有很多種，冷加工變形、振動(dòng)和殘余應(yīng)力的作用等就是其中之一，因此在實(shí)際工作中必須實(shí)現(xiàn)對(duì)上述現(xiàn)象的充分考慮。應(yīng)力腐蝕裂紋與張應(yīng)力之間存在一個(gè)90°的直角，落葉后的樹枝是奧氏體不銹鋼的裂紋主要呈現(xiàn)出來的狀態(tài)先，不僅尾端細(xì)尖，同時(shí)還在形態(tài)上表現(xiàn)出一定的分支現(xiàn)象。

3.疲勞裂紋

機(jī)械疲勞裂紋大多數(shù)發(fā)生在壓力容器壓力管道表面應(yīng)變相對(duì)集中的地方。一般來說，機(jī)械疲勞裂紋形狀基本為直線形，裂紋剛出現(xiàn)的初期長(zhǎng)度較小范圍也較短，隨著時(shí)間的推移，裂紋是隧道式向內(nèi)進(jìn)行變化的。

到了裂紋的中間階段，裂紋開始以直線式向前穩(wěn)定擴(kuò)展。到了裂紋的后期階段，裂紋變化的速度不斷增加，甚至有時(shí)會(huì)在部件一側(cè)出現(xiàn)切向擴(kuò)展的情況。

隨著機(jī)械疲勞裂紋的發(fā)展，此部位更容易出現(xiàn)腐蝕疲勞裂紋，這兩種疲勞裂紋在發(fā)生部位上具有一定規(guī)律性、特定性，反射應(yīng)力集中部位則都是機(jī)械疲勞裂紋開始的部位，隨著時(shí)間的推移逐漸法陣，在初始階段具有隱秘性和發(fā)展緩慢性特點(diǎn)。

由于對(duì)裂紋有直接影響的因素較多，機(jī)械疲勞裂紋的情況比一般裂紋更加復(fù)雜。機(jī)械疲勞裂紋發(fā)生的地方一般沒有明顯的脆性開裂，裂紋相對(duì)彎曲程度較高。

另外，機(jī)械疲勞裂紋的開口較大，且在開口的區(qū)域存在粘結(jié)坑，尾端銳利，但兩側(cè)不存在較大的深度無明顯彎曲。熱疲勞是指金屬材料經(jīng)過不斷地低于拉伸強(qiáng)度極限的熱交變應(yīng)力的作用下逐漸發(fā)展的瞬間斷裂現(xiàn)象。

一般來說，火電廠的噴水減溫器、蒸汽管道的壓力表管座、疏水管座、排汽管管座及汽包、集箱上非保護(hù)性結(jié)構(gòu)管座等構(gòu)件處容易發(fā)生熱疲勞損傷現(xiàn)象。從宏觀的角度來看，熱疲勞裂紋多數(shù)發(fā)生在部件表面熱應(yīng)變最大的地方。熱疲勞裂紋的起因主要是部件一些部位應(yīng)變相對(duì)集中和連續(xù)性較差。

熱疲勞裂紋的初始形態(tài)多數(shù)為一條主裂紋伴隨著多條其他裂紋的情況。高溫蒸汽管道內(nèi)壁產(chǎn)生的熱疲勞裂紋的形態(tài)以網(wǎng)狀分布為主，通常其主裂紋是沿軸發(fā)展的，但也存在由于應(yīng)力太大而使其向四周發(fā)展的情況。

熱疲勞裂紋的宏觀形態(tài)多數(shù)表現(xiàn)為寬度較大有細(xì)小缺口，表面有線狀痕跡。從微觀的角度來看，熱疲勞裂紋的擴(kuò)展跳躍性強(qiáng)，時(shí)而寬時(shí)而窄，時(shí)而出現(xiàn)分支現(xiàn)象，時(shí)而出現(xiàn)二次開裂問題，其變化沒有一定的規(guī)律性。

另外，熱疲勞裂紋的擴(kuò)展也是隨著情況不同而不同，在低于蠕變溫度的情況下穿晶擴(kuò)展，在高于蠕變溫度的情況下混合擴(kuò)展。

二、鍋爐壓力容器壓力管道的常見裂紋問題的應(yīng)對(duì)措施

鍋爐壓力容器壓力管道的常見裂紋的預(yù)防和處理問題十分重要，該問題的有效應(yīng)對(duì)措施主要包括以下兩方面：

1.合理控制設(shè)備的生產(chǎn)原料和制造過程

在生產(chǎn)進(jìn)行之前，要仔細(xì)檢查和核對(duì)原材料的質(zhì)量是否符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，做好生產(chǎn)的事前準(zhǔn)備工作。如果發(fā)現(xiàn)其中存在和要求不符的材料要及時(shí)對(duì)其進(jìn)行修正或更換，保證鍋爐壓力容器的基本質(zhì)量。在生產(chǎn)過程中，要嚴(yán)格對(duì)設(shè)計(jì)圖紙和制作工藝進(jìn)行把關(guān)，保證其比例和各項(xiàng)指標(biāo)符合規(guī)定，鍋爐壓力容器屬于高危設(shè)備，必須保證其安全和穩(wěn)定。

2.設(shè)置合理質(zhì)量檢驗(yàn)程序并做好原材料和設(shè)備的檢驗(yàn)工作

鍋爐壓力容器已經(jīng)成為當(dāng)今工業(yè)生產(chǎn)和人民生活必不可少的設(shè)備。由于其存在一定的危險(xiǎn)性，因此，在實(shí)際的生產(chǎn)生活使用中，對(duì)于其安全隱患問題一定要引起高度重視。而做好企業(yè)原材料和設(shè)備的檢驗(yàn)工作并設(shè)置合理的質(zhì)量檢驗(yàn)程序?qū)τ诮档推湮ｋU(xiǎn)性保障人們生產(chǎn)生活的安全具有十分重要的意義。

在鍋爐壓力容器壓力管道的實(shí)際制造過程中，需根據(jù)其具體的質(zhì)量檢驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)和要求來進(jìn)行，主要檢驗(yàn)對(duì)象有：原材料、實(shí)際生產(chǎn)過程以及壓力管道產(chǎn)品等。鍋爐壓力容器壓力管道原材料的質(zhì)量過關(guān)與否直接關(guān)系著鍋爐壓力容器壓力管道的成品是否能夠達(dá)到所需標(biāo)準(zhǔn)。

因此，對(duì)原材料的質(zhì)量檢驗(yàn)是最重要的基本工作。同時(shí)，在原材料質(zhì)量得到保證的基礎(chǔ)上有效合理地對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)是保證最終設(shè)備質(zhì)量的第二個(gè)重要程序。

生產(chǎn)制造過程的質(zhì)量檢驗(yàn)需要從細(xì)節(jié)處進(jìn)行關(guān)注，因此，這就需要合理設(shè)置質(zhì)量檢驗(yàn)的相關(guān)程序。合理設(shè)置質(zhì)量檢驗(yàn)的具體程序可以從最基礎(chǔ)的環(huán)節(jié)開始控制和避免裂紋問題的產(chǎn)生和發(fā)展。另外，在實(shí)際過程中，還要對(duì)相關(guān)的質(zhì)量檢驗(yàn)人員的具體操作根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行詳細(xì)的規(guī)范性要求。

結(jié)語(yǔ)：本文對(duì)鍋爐壓力容器壓力管道的常見裂紋問題進(jìn)行了具體闡述，并對(duì)如何預(yù)防和處理鍋爐壓力容器壓力管道的常見裂紋問題進(jìn)行了分析和探討。鍋爐壓力容器壓力管道在我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)和實(shí)際生活中的應(yīng)用范圍越來越廣，因此，做好鍋爐壓力容器壓力管道的常見裂紋問題的防治工作是十分重要的。在今后的生產(chǎn)生活中，相關(guān)企業(yè)和工作人員仍需進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)鍋爐壓力容器壓力管道裂紋的預(yù)防和管理。

參考文獻(xiàn)：

[1]張吉.鍋爐壓力容器壓力管道檢驗(yàn)中的裂紋問題探究[J].中國(guó)設(shè)備工程，2017（22）.

[2]李明鎬.鍋爐壓力容器壓力管道檢驗(yàn)中的裂紋問題探究[J].工程技術(shù)：引文版，2016（11）：00020-00020.