鍋爐集汽集箱連接管道裂紋缺陷分析

江布拉提·山斯孜拜，王剛

（新疆維吾爾自治區(qū)特種設(shè)備檢驗研究院，新疆維吾爾自治區(qū) 烏魯木齊 830011）

前言

某單位一臺XN-50/5.3-Ⅲ蒸汽鍋爐，蒸汽壓力為5.3MPa，額定蒸發(fā)量50t/h，蒸汽出口溫度485℃，現(xiàn)已投用4年。此鍋爐為使用單位自備電廠使用，每年工作時間約5000小時。使用單位經(jīng)常根據(jù)生產(chǎn)需求，對鍋爐進行啟停，運行情況良好。2021年4月7日，電站鍋爐檢驗人員對高過出口集箱至匯集集箱連接管道（右數(shù)第一根）上第一道環(huán)向?qū)咏宇^進行磁粉檢驗時，發(fā)現(xiàn)接頭上側(cè)裂紋1條，長度約50mm（如圖1）。連接管道管徑Φ108×4.5mm,材質(zhì)20G。

圖1 裂紋圖片

根據(jù)《鍋爐安全技術(shù)規(guī)程》(TSG 11—2020)的要求需對連接管道進行無損檢測抽查，選擇高過出口集箱至匯集集箱連接管道，因為此部位溫度較高，壓力較大，交變應(yīng)力較為集中，容易產(chǎn)生裂紋等缺陷。在磁粉檢測過程中發(fā)現(xiàn)一條約50mm的裂紋，進行打磨消缺。在打磨約1mm深度時，發(fā)現(xiàn)裂紋沒有變小，也沒有消失。為了保障鍋爐運行安全，故使用單位選擇管道更換。在與鍋爐廠家溝通后，選擇有鍋爐安裝資質(zhì)的公司，對管道進行了更換。在焊接完成后對焊接接頭進行了外觀檢查，并進行100%磁粉檢測及超聲檢測，并出具檢測報告。

1 連接管道裂紋缺陷分析

造成裂紋的原因有：第一，產(chǎn)生裂紋位于導(dǎo)氣管環(huán)向咬邊處及延伸方向上，焊縫咬邊位于熱影響區(qū)，咬邊處易產(chǎn)生應(yīng)力集中，在鍋爐運行產(chǎn)生的交變載荷長期下產(chǎn)生裂紋并延伸至母材上；第二，鍋爐長時間運行壓力變動較平凡，震動較大。

檢驗人員現(xiàn)場分析造成該裂紋的主要原因是焊接過程中產(chǎn)生的咬邊處易產(chǎn)生應(yīng)力集中，次要原因是鍋爐運行中長期承受交變應(yīng)力。集汽集箱連接管道長期處在高溫狀態(tài)下（450℃-500℃），熱疲勞導(dǎo)致的斷裂為脆性斷裂，在斷裂部位附近只有不明顯或少量的塑性變形。冷加工變形、震動以及剩余應(yīng)力都是產(chǎn)生裂縫的根源。此鍋爐經(jīng)常根據(jù)生產(chǎn)安排而啟停，機組啟停過程中，連接管道由熱脹冷縮等變形受約束而產(chǎn)生二次應(yīng)力，也是造成疲勞裂紋的主要原因。

2 連接管道裂紋預(yù)防措施

為避免此類缺陷的發(fā)生，可以采用以下措施：第一，鍋爐操作控制。鍋爐的生產(chǎn)質(zhì)量控制主要是對制作工藝的要求。焊接過程中加強自檢，有超標(biāo)缺陷，及時消除處理。其次，管件組對時應(yīng)保持同心，嚴禁強制對口、以避免產(chǎn)生較大的應(yīng)力。最后，鍋爐定期檢驗或者檢修時，加大對重點部位（高溫高壓）金屬監(jiān)督力度，做到及時發(fā)現(xiàn)缺陷，并及時處理缺陷。在設(shè)備制作過程的一點疏忽都會造成整個鍋爐在之后的使用過程中出現(xiàn)危害鍋爐安全的隱患。只有在出廠的時候，控制住鍋爐的質(zhì)量，才能最大限度減少問題的產(chǎn)生。生產(chǎn)人員要按照鍋爐生產(chǎn)的工藝流程操作，杜絕生產(chǎn)過程中的過失出現(xiàn)。認真審視鍋爐生產(chǎn)過程中的工藝圖紙，依據(jù)正確的比例進行產(chǎn)品的制造。生產(chǎn)單位也要在工藝管理制度上明確程序文件的相關(guān)規(guī)定，保證有明確的依據(jù)來指導(dǎo)工藝流程的正常運轉(zhuǎn)。

第二，任何產(chǎn)品的制造，都要在工藝生產(chǎn)之前，對原材料進行嚴格的把控。在鍋爐生產(chǎn)中，為了避免應(yīng)力壓力產(chǎn)生的裂紋，要在工業(yè)鍋爐的安裝檢修過程中，不斷修改革新鍋爐的生產(chǎn)材料，保證下一步鍋爐質(zhì)量能夠進一步提高。

第三，鍋爐質(zhì)量控制。只有在嚴格控制好鍋爐的整體質(zhì)量下，才能減少裂紋等缺陷的產(chǎn)生。鍋爐質(zhì)量的包括焊接質(zhì)量和熱處理質(zhì)量等。焊接的工作人員在焊接的時候有很多需要特別注意的地方，例如焊接過程當(dāng)中工作人員的操作是否符合國家制定的各種標(biāo)準，在焊接的過程當(dāng)中有沒有定時檢查焊接產(chǎn)品的最終質(zhì)量。在工作人員進行焊接的時候按照國家的規(guī)定合法進行是一個十分重要的行為，在每一個焊接的環(huán)節(jié)都是及時地登記并確認，確保自己的每一個流程都是合法科學(xué)的。因此要對參考要求仔細研讀，相互檢查生產(chǎn)工序中的錯誤，保證整個鍋爐的質(zhì)量。

3 結(jié)語

鍋爐一般在高溫高壓的工況下工作，屬于高危險工作，但對工業(yè)生產(chǎn)起到十分重要的作用。鍋爐的缺陷產(chǎn)生的原因較多，較為復(fù)雜，本文缺陷屬于連接管道裂紋原因分析，并提出預(yù)防措施。由于鍋爐對生產(chǎn)生活的重要性和危險性，平時在工作中，要按照規(guī)章制度來操作，確保鍋爐的巡查及檢修工作。將事故發(fā)生幾率將至最低，從而更好的服務(wù)企業(yè)生產(chǎn)生活。