在鍋爐壓力容器壓力管道檢驗(yàn)中關(guān)于裂紋問題的探討

王衛(wèi)康

（山西省工業(yè)設(shè)備安裝集團(tuán)有限公司，山西 太原 030000）

壓力管道的運(yùn)行環(huán)境有所限制，長期在高溫的環(huán)境下進(jìn)行，設(shè)備大概率會(huì)出現(xiàn)問題，增加人員安全事故的風(fēng)險(xiǎn)，讓企業(yè)受到嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)效益的損失，不利于工作人員的生命健康安全。所以注意高度重視警惕性，讓壓力容器和壓力管道有足夠的重視與技術(shù)支持，讓技術(shù)人員在檢修中，對裂紋問題有更深入了解，從而提出有效措施，合理解決問題[1]。

1 鍋爐壓力的檢驗(yàn)工作

在檢測壓力容器時(shí)，要特別注意壓力容器的保護(hù)裝置、支座情況、制造廠相關(guān)資料等，及時(shí)檢查焊縫所處的情況，讓管道的溫度保持適中，對走向和其內(nèi)容有全面關(guān)注，然后展開對水壓的壓力測試，并實(shí)時(shí)監(jiān)控壓力管道的疏水、放水情況。著重關(guān)注鍋爐壓力管道檢驗(yàn)，壓力管道的檢查目的是讓整個(gè)鍋爐體系能夠合理地運(yùn)轉(zhuǎn)。

對鍋爐的內(nèi)部檢查需要在鍋爐停止運(yùn)行，不再工作的情況下進(jìn)行，檢驗(yàn)的時(shí)間多為每三年一次。并且鍋爐的內(nèi)部檢查大多數(shù)會(huì)出現(xiàn)在特殊狀況下。鍋爐的水壓測試需要以水為介質(zhì)，將鍋爐內(nèi)部的周密性進(jìn)行審核，以保證其穩(wěn)定性，主要檢驗(yàn)時(shí)間為每四年一次。加強(qiáng)水壓檢查的方法，防止運(yùn)行中出現(xiàn)危害人類安全以及造成經(jīng)濟(jì)損失的問題。

2 壓力容器壓力管道中的制約因素探究

2.1 焊接裂紋

當(dāng)今企業(yè)運(yùn)用現(xiàn)代化技術(shù)的鍋爐和壓力容器，其使用的材質(zhì)是金屬板卷制，是由一種特別的金屬材質(zhì)焊接而來的。所以鍋爐的生產(chǎn)制造，十分容易產(chǎn)生焊接裂紋，焊接裂紋在溫度過高的情況下容易產(chǎn)生，因此，多數(shù)學(xué)者在研究中把焊接裂紋歸于熱裂紋種類中。

當(dāng)金屬材料通過長時(shí)間的焊接冷卻以后，可以形成冷裂紋并且以焊接的形式，形成焊接冷裂紋的方式有許多種，主要的方式可以運(yùn)用氫元素溶解，其溶解以后里面會(huì)存在一種金物質(zhì)，在氫的溶解度在會(huì)有所變化，并且是隨著物質(zhì)的變化所變化，如果焊接金屬出現(xiàn)冷卻的現(xiàn)象，在組織中就會(huì)有奧氏體，逐漸向鐵向體轉(zhuǎn)變，氫元素堆積現(xiàn)象，存在于焊縫中，在機(jī)器冷卻不斷拖動(dòng)下，氫裂痕就會(huì)出現(xiàn)改變，向冷裂紋的形式轉(zhuǎn)變。

2.2 應(yīng)力腐蝕裂紋

當(dāng)設(shè)備的部件和腐蝕介質(zhì)這兩者共同推動(dòng)下，形成的開裂型裂紋就是應(yīng)力腐蝕裂紋。應(yīng)力腐蝕常常存在一些壓力管道、集箱管等地方。尤其在汽水介質(zhì)的情況下，就算再微不足道的應(yīng)力都很有可能產(chǎn)生腐蝕性的裂紋[2]。

腐蝕性裂紋出現(xiàn)的原因有許多，但主要是制冷加工工藝造成鍋爐形狀上的變形[3]。應(yīng)力腐蝕的裂紋度數(shù)有著標(biāo)準(zhǔn)化特點(diǎn)，通常呈現(xiàn)的都是直角度數(shù)，奧氏體不銹鋼的形狀大多數(shù)像樹枝一樣，其特點(diǎn)是裂紋的尾部短，但是有細(xì)和尖，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)向外延伸和分叉的現(xiàn)象，一般情況下，火電廠的汽水管道里，出現(xiàn)此現(xiàn)象的位置是在彎管的內(nèi)壁中，并且大多處于中性層，應(yīng)力腐蝕形成的開裂的現(xiàn)象，大多數(shù)情況下是因?yàn)樵诟g過程中不僅對自身內(nèi)部有腐蝕性，還會(huì)遭遇到局部的腐蝕，在壓力管道中處于中心層位置，其延申規(guī)律大多是帶狀物沿軸變化。站在微觀的角度看待問題，應(yīng)力腐蝕的外觀形象會(huì)呈現(xiàn)一個(gè)像“之”一樣的字形，特點(diǎn)在于能夠進(jìn)行分支，并且能夠存在外觀面由外向內(nèi)擴(kuò)展。

2.3 機(jī)械疲勞裂紋

機(jī)械疲勞裂紋主要是出現(xiàn)在壓力容器和壓力管道上的，且大多停留在表面，分布集中。機(jī)械疲勞裂紋大致是直線軸的類型，這種裂紋在剛開始出現(xiàn)時(shí)并無多大痕跡，裂紋范圍也較小，但是隨著時(shí)間的變化，開始向內(nèi)擴(kuò)散，當(dāng)機(jī)械疲勞裂紋處于中間時(shí)期時(shí)，裂紋開始以直線式的形式穩(wěn)定擴(kuò)展。當(dāng)裂紋發(fā)展至后期，機(jī)械疲勞裂紋的變化速度開始提升，有時(shí)還會(huì)出現(xiàn)在機(jī)器的邊側(cè)位置，沿著設(shè)備部件進(jìn)行曲線擴(kuò)展和延申。機(jī)械疲勞裂紋的不斷發(fā)展和延申，會(huì)帶動(dòng)腐蝕疲勞裂紋的出現(xiàn)，兩者有明顯的規(guī)律，保持相對的穩(wěn)定性。

發(fā)生機(jī)械疲勞裂紋的主要區(qū)域位置是在鍋爐壓力容器壓力管道中的機(jī)器設(shè)備的轉(zhuǎn)動(dòng)上。但在疲勞裂紋初始階段會(huì)具有一定的隱秘性，并且發(fā)展緩慢，不夠明顯。伴隨著時(shí)間的推移逐漸明顯，不斷突出自身裂紋特點(diǎn)。

2.4 熱疲勞裂紋

當(dāng)金屬材質(zhì)經(jīng)過不斷拉伸其強(qiáng)度，達(dá)到極限之時(shí)，熱膠應(yīng)變力會(huì)出現(xiàn)反反復(fù)復(fù)的變化，并且發(fā)揮自身作用，這種逐漸產(chǎn)生的裂紋就能當(dāng)作熱疲勞裂紋，其主要體現(xiàn)在機(jī)器噴水上的設(shè)施設(shè)備、電能壓力表等是極其容易產(chǎn)生熱疲勞的位置。

從大方向看，熱疲勞裂紋的外觀容易產(chǎn)生細(xì)微不易發(fā)現(xiàn)的缺口，表面浮出線狀的印記。熱疲勞裂紋大多數(shù)呈現(xiàn)在設(shè)備外部，并且是在設(shè)備外部熱應(yīng)變最大的地方出現(xiàn)。造成熱疲勞裂紋的主要因素還是機(jī)器設(shè)備中的具體某一個(gè)部位，其熱力應(yīng)變集中密集、連續(xù)性不強(qiáng)。熱疲勞裂紋剛開始形成的外觀樣貌通常是由熱疲勞裂紋組成，之后會(huì)出現(xiàn)不同樣式的壓力管道裂紋。以高溫蒸汽管內(nèi)壁環(huán)境下所產(chǎn)生的熱疲勞裂紋，以網(wǎng)絡(luò)形狀的狀態(tài)存在，沿著軸進(jìn)行延申，但也存在因?yàn)闊峤粦?yīng)力太大，導(dǎo)致裂紋不斷向周圍延伸的情況。

從微觀角度看，熱疲勞裂紋的延展性與跳躍性較強(qiáng)，不具有規(guī)律性的出現(xiàn)，有時(shí)寬有時(shí)窄，有時(shí)分支現(xiàn)象還十分嚴(yán)重，甚至還有可能出現(xiàn)一個(gè)部位開裂兩次的問題。另外，熱疲勞的延申擴(kuò)展具有多變性，根據(jù)情況的不同而發(fā)生變化，比蠕變溫度低時(shí)，穿晶擴(kuò)升延展，比蠕變溫度高時(shí)，混合擴(kuò)升延展。

2.5 過熱與過燒裂紋

溫度的原因容易造成過熱和過燒裂紋的現(xiàn)象發(fā)生。過熱和過燒的外觀表現(xiàn)伴有各種不同類型的裂紋，具體表現(xiàn)是晶界出現(xiàn)氧化和融化現(xiàn)象。同時(shí)表面還會(huì)出現(xiàn)斷碎的現(xiàn)象。從微觀的角度看，晶體顆粒較大，為使組織形成大面積的覆蓋，有晶粒子沉淀。通過顯微鏡觀察，可以看到晶粒表面有較大的小孔以及構(gòu)成氧化晶的網(wǎng)絡(luò)存在。晶界在形成氧化后會(huì)在某些局部產(chǎn)生裂紋，這些裂紋會(huì)對鍋爐壓力容器和管道的承受壓力部位造成一定的傷害，形成威脅人類安全的隱患。

3 解決鍋爐壓力容器壓力管道的裂紋問題的方法

預(yù)防與處理鍋爐壓力容器壓力管道的裂紋問題是重要且必要的，解決這些壓力容器和壓力管道問題可以從這幾個(gè)方面入手：

3.1 合理控制設(shè)備的生產(chǎn)原料，嚴(yán)格把控制造過程

在使用鍋爐設(shè)備生產(chǎn)前，首先仔細(xì)檢查生產(chǎn)原材料，核對材料信息是否與行業(yè)材料標(biāo)準(zhǔn)相符合，之后開始生產(chǎn)工作的準(zhǔn)備，假如發(fā)現(xiàn)這里面存在不滿足行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的行為或與生產(chǎn)所需材料不符的，要及時(shí)匯報(bào)，并加以更換修改，以期保障鍋爐壓力容器的高品質(zhì)。

生產(chǎn)過程中，對設(shè)計(jì)圖紙與制作技術(shù)進(jìn)行嚴(yán)格把控，保證設(shè)計(jì)比例與指標(biāo)與國家標(biāo)準(zhǔn)相符合，然后根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙來開展生產(chǎn)活動(dòng)，不可擅自更改設(shè)計(jì)要求，以免造成對設(shè)備的損害。鍋爐的壓力容器屬于高危設(shè)備，相關(guān)生產(chǎn)人員有安全意識，時(shí)刻保證運(yùn)行具有安全穩(wěn)定性。不僅如此，相關(guān)監(jiān)督部門人員要做好審核檢查工作，細(xì)致到每一步生產(chǎn)環(huán)節(jié)，避免出現(xiàn)不必要的裂紋問題。

對相關(guān)人員的專業(yè)技術(shù)嚴(yán)格要求。技術(shù)人員正確地操作使用設(shè)備會(huì)減少壓力容器壓力管道出現(xiàn)裂紋的概率，因此要把控技術(shù)人員在生產(chǎn)過程中的操作規(guī)范，對不正確的操作加以改正。同時(shí)技術(shù)人員要不斷提高技術(shù)操作水平，進(jìn)行定期培訓(xùn)，增強(qiáng)安全意識，嚴(yán)格要求自身按照規(guī)范流程進(jìn)行生產(chǎn)操作，防止在生產(chǎn)時(shí)出現(xiàn)操作失誤與意外的事故，以便有效預(yù)防裂紋問題的產(chǎn)生與發(fā)展。

3.2 做好設(shè)備與原材料的檢修審核工作，制定合理的質(zhì)量檢驗(yàn)程序和制度

在工業(yè)生產(chǎn)中，不能忽視壓力容器和壓力管道，其對人民的生活也起著重要作用。但此機(jī)器設(shè)備存在較高的危險(xiǎn)性，因此，面對實(shí)際的生產(chǎn)工作時(shí)，要有高度的安全隱患意識。為了讓鍋爐壓力管道在生產(chǎn)中減少裂紋情況，就需要做好對鍋爐壓力容器的質(zhì)量檢驗(yàn)工作，依據(jù)國家所制定的標(biāo)準(zhǔn)，對原材料進(jìn)行監(jiān)督檢查，讓壓力管道和容器的原材料保持高品質(zhì)，符合國家要求的標(biāo)準(zhǔn)，因此，要把檢驗(yàn)審核原材料的質(zhì)量作為一項(xiàng)基本工作，謹(jǐn)慎對待。

在生產(chǎn)制作過程中要對細(xì)節(jié)處進(jìn)行深入挖掘，這就和合理的質(zhì)量檢驗(yàn)程序脫不了干系。合理設(shè)置質(zhì)量檢驗(yàn)的相關(guān)審核程序，將檢驗(yàn)流程細(xì)致化、具體化，按照流程進(jìn)行辦事，這能有效控制裂紋問題，避免裂紋現(xiàn)象肆意發(fā)展。并且，相關(guān)企業(yè)需要建立健全的壓力容器和管道管理的制度規(guī)章規(guī)范，保證在生產(chǎn)過程中質(zhì)量不受到危及，工作人員處于安全狀態(tài)，對鍋爐壓力容器與壓力管道進(jìn)行最后一步也就是排查檢驗(yàn)質(zhì)量的時(shí)候，相關(guān)檢驗(yàn)人員要嚴(yán)格遵守相關(guān)的管理制度與標(biāo)準(zhǔn)，避免出現(xiàn)遺漏情況，對整體生產(chǎn)項(xiàng)目進(jìn)行嚴(yán)格把控，每一個(gè)具體環(huán)節(jié)都要謹(jǐn)慎對待，以保證壓力容器與壓力管道的高品質(zhì)高質(zhì)量，預(yù)防各類裂紋的再次出現(xiàn)和迅猛發(fā)展。

4 結(jié)語

裂紋的產(chǎn)生對于壓力容器與壓力管道的檢驗(yàn)工作來說，是一個(gè)不可忽視的關(guān)鍵性問題，裂紋的產(chǎn)生主要有兩個(gè)方面的原因，即不同的受力狀態(tài)以及不同的環(huán)境條件。長時(shí)間應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致疲勞裂紋的產(chǎn)生，造成機(jī)器部件使用期限減短。環(huán)境的不適應(yīng)容易造成機(jī)器部件的腐蝕，影響生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量。由于我國整體工業(yè)生產(chǎn)對鍋爐壓力相關(guān)問題重視程度不斷加深，相關(guān)企業(yè)和技術(shù)人員更是加強(qiáng)其意識觀念，不斷完善自身，加強(qiáng)對鍋爐壓力容器與壓力管道的監(jiān)督管理層的工作，改善并防止鍋爐壓力容器和管道的裂紋問題出現(xiàn)。