鍋爐壓力容器壓力管道檢驗(yàn)中的裂紋問題及對策探討

張哲

摘 要：對鍋爐壓力容器壓力管道進(jìn)行合理的檢驗(yàn)，可以使工作人員能夠及時的發(fā)現(xiàn)鍋爐壓力容器中壓力管道的裂紋，并制定出相應(yīng)的解決措施?；诖?，本文通過對鍋爐壓力容器壓力管道檢驗(yàn)中的裂紋問題進(jìn)行分析，論述了應(yīng)力腐蝕裂紋問題、疲勞裂紋問題、焊接裂紋問題的解決措施。

關(guān)鍵詞：鍋爐壓力容器 壓力管道檢驗(yàn) 裂紋問題及對策

前 言

壓力管道的工作環(huán)境使高溫高壓環(huán)境，由于長期處于這樣的環(huán)境中，設(shè)備會出現(xiàn)很多裂紋問題。這些裂紋的出現(xiàn)在很大程度上會提高鍋爐容器的爆炸幾率，嚴(yán)重威脅著相關(guān)從業(yè)人員的生命安全，同時也大大降低了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。因此，必須對鍋爐壓力容器壓力管道進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)控和管理，消除壓力管道的安全隱患。

1 鍋爐壓力容器壓力管道檢驗(yàn)中的裂紋問題

1.1應(yīng)力腐蝕裂紋問題

應(yīng)力腐蝕裂紋壓力管道的金屬在腐蝕介質(zhì)和一定應(yīng)力的作用下產(chǎn)生的。在特定介質(zhì)中，會在管道表面產(chǎn)生一層不穩(wěn)定的保護(hù)膜從而發(fā)生腐蝕反應(yīng)。液氨或者含硫化氫都會使其受到一定的腐蝕性。液氨介質(zhì)中主要會發(fā)生的反應(yīng)有：2NH3+CO2→NH4CO2NH2；NH4CO2NH2→NH4++CO2NH2-；O2+2NH4+2Fe→2Fe2++2OH-+2NH3。含硫化氫中主要發(fā)生的反應(yīng)有：H2S+Fe→FeS+H2↑；陽極反應(yīng)：Fe+S2-→FeS+2e；陰極反應(yīng)：2H++2e→H2↑。這些反應(yīng)在應(yīng)力的作用下會導(dǎo)致容器壓力管道出現(xiàn)應(yīng)力腐蝕裂紋。

1.2疲勞裂紋問題

在壓力管道中，主要的裂紋就是疲勞裂紋，鍋爐壓力容器壓力管道中的疲勞裂紋主要分為兩種，其一是機(jī)械疲勞裂紋；其二是腐蝕疲勞裂紋。機(jī)械疲勞裂紋主要產(chǎn)生的位置是在受力比較集中的區(qū)域內(nèi)，形狀大致為直線狀。機(jī)械疲勞裂紋剛剛產(chǎn)生時，會以隧道式向管道的內(nèi)部延伸，裂紋比較短、小。產(chǎn)生中期，機(jī)械疲勞裂紋會逐漸增長，各個小裂紋會逐漸相連。產(chǎn)生后期，逐漸形成一個切向裂紋。腐蝕疲勞裂紋是指機(jī)械疲勞裂紋在受到應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)的作用下，逐漸變成腐蝕裂紋，隨著時間的推進(jìn)，逐漸擴(kuò)展。

1.3焊接裂紋問題

一個整體鍋爐是由很多部件經(jīng)過焊接組合成的。在這過程中，由于焊接操作不當(dāng)或者其他影響因素使鍋爐壓力管道出現(xiàn)裂紋是最為常見的現(xiàn)象。焊接裂紋也分為兩種裂紋，其一是過冷裂紋；其二是過熱裂紋。過冷裂紋產(chǎn)生的原因主要是由于溫度突然降低，鍋爐壓力管道長時間處于冷卻狀態(tài)，使焊接處出現(xiàn)氫裂痕，從而產(chǎn)生過冷裂紋。過熱裂紋主要是由于鍋爐工作的環(huán)境高溫高壓區(qū)，溫度一直居高不下，使得溫度超過了鍋爐壓力容器壓力管道焊接處的受熱臨界點(diǎn)，從而使管道出現(xiàn)裂紋。

2 解決鍋爐壓力容器壓力管道檢驗(yàn)中的裂紋問題的對策

2.1應(yīng)力腐蝕裂紋問題的解決對策

對于應(yīng)力腐蝕裂紋問題進(jìn)行解決，主要有以下幾點(diǎn)：1）使用先進(jìn)的管道內(nèi)壁檢測技術(shù)。目前所采用的預(yù)防應(yīng)力腐蝕裂紋的檢測技術(shù)都是針對管道外壁進(jìn)行檢測，對內(nèi)壁檢測并沒有相應(yīng)的技術(shù)支持，所以應(yīng)該利用先進(jìn)的檢測技術(shù)來預(yù)防內(nèi)壁應(yīng)力腐蝕裂紋的產(chǎn)生。如超聲波檢測技術(shù)和漏磁腐蝕檢測技術(shù)等，同時利用SCADA技術(shù)實(shí)施監(jiān)測鍋爐壓力管道的實(shí)際運(yùn)行情況。2）除氧處理。對鍋爐給水作除氧處理工作，向其中加入亞硫酸鈉，以此來除去水中的溶解氧。主要操作為在水預(yù)熱之后，每噸水中加入3～4kg的亞硫酸鈉，溫度越高，除氧的速率越快。這樣可以有效的解決應(yīng)力腐蝕裂紋問題[1]。

2.2疲勞裂紋問題的解決對策

在對疲勞裂紋問題進(jìn)行解決時，要做到以下幾點(diǎn)：1）改善鍋爐零件結(jié)構(gòu)，分散應(yīng)力。在改造過程中，可以采用圓角過度的方法，使應(yīng)力集中區(qū)域的應(yīng)力峰值降下來，分散應(yīng)力，提高鍋爐壓力容器壓力管道的疲勞強(qiáng)度。2）提高管道材料的質(zhì)量。對鍋爐壓力管道的各個機(jī)械零件進(jìn)行改造，防治腐蝕疲勞裂紋的出現(xiàn)，如加入合金元素，這樣可以防止晶間腐蝕現(xiàn)象的出現(xiàn)。除此之外，對管道上的零件的表面進(jìn)行淬火、噴丸處理，以此來提高表層力學(xué)性能，從而提高管道的抗疲勞強(qiáng)度。3）定期檢測壓力管道的構(gòu)件。利用X光檢測技術(shù)和超聲波技術(shù)對壓力管道進(jìn)行檢測，及時發(fā)現(xiàn)裂紋，及時處理[2]。

2.3焊接裂紋問題的解決對策

對于焊接裂紋問題進(jìn)行解決，應(yīng)做到以下幾點(diǎn)：

1）控制焊縫中雜質(zhì)的含量。在焊接過程中，工作人員應(yīng)當(dāng)控制焊絲和金屬中S、P的含量不得超過0.03%～0.04%，C的含量不得超過0.12%。

2）注意焊接順序。要主要焊接汽水聯(lián)絡(luò)管、降水管、給水管以及分散降水管的先后順序。同時對焊縫結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計時，要盡量減小焊接頭的拘束度和剛度。3）控制氫元素的來源。在選擇焊接材料過程中，盡量選擇超低氫焊材如大橋牌超低氫、高韌性焊接材料。同時注意在使用焊材時要將其烘干，將油污、水等雜質(zhì)去除，保證焊接質(zhì)量。這樣可以有效解決焊接裂紋問題。

結(jié) 論

綜上所述，鍋爐壓力容器壓力管道的裂紋類型很多，對其進(jìn)行有效預(yù)防和控制是非常重要的。經(jīng)過上文分析可得，解決應(yīng)力腐蝕裂紋的對策，需要從技術(shù)和除氧處理兩方面進(jìn)行考慮；解決疲勞裂紋的對策，需要從管道的結(jié)構(gòu)和調(diào)高管道材料質(zhì)量方面入手；解決焊接裂紋的對策，需要對焊縫中的雜質(zhì)進(jìn)行處理以及控制焊接氫元素的含量。因此，深入探討鍋爐壓力容器管道裂紋的解決對策意義重大。

參考文獻(xiàn)：

[1] 崔黎陽.鍋爐壓力容器壓力管道檢驗(yàn)中的裂紋問題研究[J].山東工業(yè)技術(shù)，2018（05）：5.

[2] 蔡政國.鍋爐壓力容器壓力管道檢驗(yàn)中裂紋問題及預(yù)防處理方法分析[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2017（06）：155+157.