在鍋爐壓力容器壓力管道檢驗中關(guān)于裂紋問題的探討

張超 張烯烴

摘要：鍋爐壓力容器在日常運(yùn)行的過程中，其內(nèi)、外部工況因素比較復(fù)雜，容易導(dǎo)致裂紋等缺陷問題。鍋爐壓力容器的材料、結(jié)構(gòu)和用途直接影響裂紋的產(chǎn)生，不同用途、材料的鍋爐壓力容器產(chǎn)生的裂紋形式不同。文章依據(jù)裂紋產(chǎn)生的原因，將裂紋分為不同的類型，詳細(xì)地分析鍋爐壓力器出現(xiàn)裂紋的原因和部位，探討具體的預(yù)防措施，為相關(guān)工作提供參考。

關(guān)鍵詞：鍋爐壓力容器;壓力管道檢驗;裂紋問題

1.管道檢驗常見裂紋類型

一般說來，鍋爐壓力容器及管道裂紋產(chǎn)生的原因與鍋爐的用途、制造材料、結(jié)構(gòu)類型及長期運(yùn)行復(fù)雜的內(nèi)外部環(huán)境息息相關(guān)，并且在一個鍋爐系統(tǒng)中往往是多種類型的裂紋混合存在的。

1.1應(yīng)力腐蝕裂紋

應(yīng)力腐蝕裂紋是一種常見的裂紋類型，此類型裂紋的形成與管道內(nèi)外部應(yīng)力及腐蝕介質(zhì)共同作用有關(guān)，多見于鍋爐汽水管道與集裝箱管座內(nèi)，根據(jù)研究，由于管道自身受熱水介質(zhì)的影響，經(jīng)過鍋爐系統(tǒng)長期運(yùn)行，極易受到內(nèi)部熱水的定向腐蝕作用，加之流動水介質(zhì)具有一定的壓力，當(dāng)管道外部表面所承受的壓力值超過該區(qū)域的應(yīng)力極限時，勢必會造成壓力管道外部變形開裂。

1.2機(jī)械疲勞裂紋

機(jī)械疲勞裂紋常見于鍋爐輔助系統(tǒng)中的葉輪、葉片、大軸等轉(zhuǎn)動機(jī)械部位處，此種裂紋形成主要包括兩個階段，具體分為初期長裂紋擴(kuò)展階段與后期切向裂紋形成階段，因此，機(jī)械疲勞裂紋的形成與鍋爐的運(yùn)行時間年限有關(guān)，在初期階段，主要表現(xiàn)為應(yīng)變反應(yīng)的累積，隨著時間的推移，進(jìn)而造成外部特征明顯的機(jī)械疲勞長裂紋，從微觀上分析主要是造成了穿晶，進(jìn)而引發(fā)管道發(fā)生脆性開裂。

1.3過熱、過燒裂紋

通常在壓力容器及管道的彎頭處、焊接處會產(chǎn)生過熱、過燒裂紋。這種類型的裂紋產(chǎn)生的原因與溫度相關(guān)，當(dāng)持續(xù)升溫超過臨界點時，彎制或者焊接過的部件將會發(fā)生局部氧化，進(jìn)而造成壓力容器及管道外表面產(chǎn)生大小不同的裂紋，而過熱裂紋的出現(xiàn)，將威脅到鍋爐系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

1.4腐蝕疲勞裂紋

腐蝕疲勞裂紋也是鍋爐壓力容器及管道上經(jīng)常出現(xiàn)的裂紋之一，常見于鍋爐系統(tǒng)彎管內(nèi)部中性層區(qū)。產(chǎn)生這種類型裂紋主要由于鍋爐系統(tǒng)運(yùn)行過程中造成的振動及殘余應(yīng)力、冷加工變形等因素影響，主要特征表現(xiàn)為群狀分布，并由管道外向管道內(nèi)逐漸擴(kuò)展。

1.5材料熱疲勞裂紋

當(dāng)壓力管道局部區(qū)域受到反復(fù)彎折或拉伸的應(yīng)力作用時，將會導(dǎo)致熱疲勞裂紋的產(chǎn)生。此類裂紋的主要特征表現(xiàn)為網(wǎng)狀，肉眼觀察并不是很明顯，但卻會直接影響到管道部件的使用壽命，在排氣管設(shè)備、管道壓力表處通常能檢測出這種類型的裂紋，也屬于一種常見裂紋。

1.6材料蠕變裂紋

除了以上幾種常見裂紋，在鍋爐系統(tǒng)的高溫蒸汽管道的外弧側(cè)與集箱管管座等受熱及高應(yīng)力影響較大的位置上，通常會檢測到材料蠕變裂紋。受溫度及應(yīng)力的綜合影響因素，出現(xiàn)蠕變裂紋就意味著該區(qū)域上的金屬組織遭受到了損傷，此種類型的裂紋主要特征為在裂紋區(qū)產(chǎn)生諸多橢圓形孔洞，蠕變孔洞的產(chǎn)生也將縮短壓力容器及管道的使用壽命。

2.預(yù)防鍋爐壓力容器壓力管道出現(xiàn)裂紋的措施

2.1對于設(shè)備的日常維護(hù)

對鍋爐壓力容器壓力管道檢驗裂紋問題的處理措施之一就是做好設(shè)備的日常維護(hù)工作，這也是有效防止裂紋產(chǎn)生及防范裂紋危害最常見最重要的手段之一，而對設(shè)備的日常維護(hù)需要做好三個方面的工作，具體為：

（1）大量的水垢、雜質(zhì)積累將直接造成鍋爐管道系統(tǒng)受熱不均，進(jìn)而導(dǎo)致裂紋的產(chǎn)生，因此在日常應(yīng)做好鍋爐管道內(nèi)部的清潔工作，定期清除鍋爐中存在的水垢、雜質(zhì)。

（2）定期對鍋爐管道系統(tǒng)進(jìn)行檢測，根據(jù)部件類型及位置制定詳細(xì)的檢測方案，記錄裂紋存在的具體情況，包括位置及類型，與此同時通過與管道使用標(biāo)準(zhǔn)相對照，及時更換存在問題的管道部件，以防止嚴(yán)重生產(chǎn)事故的發(fā)生。

（3）增設(shè)備用系統(tǒng)，控制停爐時間。鍋爐系統(tǒng)的替代

使用能夠有效防止設(shè)備長期運(yùn)行帶來的安全隱患，與此同時也將更有利于在不影響生產(chǎn)效益的情況下對鍋爐管道系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)。

2.2對鍋爐采用正確的操作方式

人為錯誤操作是鍋爐壓力容器及管道檢驗裂紋問題出現(xiàn)的主要因素之一，因此在運(yùn)維人員對鍋爐進(jìn)行運(yùn)行操作的過程中，應(yīng)重視以下幾個方面：

（1）大力提升操作人員的技術(shù)水平，在平時管理人員要嚴(yán)格做好對操作人員的技術(shù)培訓(xùn)，使其能夠熟練掌握鍋爐啟動、運(yùn)行及停爐過程中的平穩(wěn)過渡方式方法，規(guī)范操作能夠大大減少三者過渡過程中的溫差，進(jìn)而避免因大溫差效應(yīng)而導(dǎo)致裂紋產(chǎn)生。

（2）嚴(yán)格管理，制定相應(yīng)的考核制度，加強(qiáng)監(jiān)督，促使操作人員養(yǎng)成良好的操作習(xí)慣，杜絕或減少操作失誤現(xiàn)象的發(fā)生。

（3）制定技能比武及師帶徒方案，激勵員工平時就勤學(xué)苦練，積累操作經(jīng)驗，面對面手把手為新來員工傳授操作經(jīng)驗，減少因?qū)υO(shè)備不熟而造成大的誤操作現(xiàn)象。以上三種方式能夠有效避免在鍋爐使用過程中因操作人員操作不當(dāng)而導(dǎo)致產(chǎn)生的裂紋問題，有效降低鍋爐運(yùn)行風(fēng)險。

2.3加強(qiáng)對鍋爐有效的質(zhì)量控制

加強(qiáng)對鍋爐有效的質(zhì)量控制也至關(guān)重要，因此在對鍋爐管道系統(tǒng)進(jìn)行檢測的過程中，應(yīng)建立可靠的互相檢驗程序與自我檢查流程，并建立起嚴(yán)格的監(jiān)測使用體系，一旦發(fā)生問題，能夠迅速制定出一套行之有效的解決方案，同時將鍋爐壓力容器壓力管道檢驗裂紋問題發(fā)生的可能性降到最低。

另外，要加強(qiáng)對鍋爐安裝過程中的質(zhì)量控制，對焊接的主要受壓元件進(jìn)行X光探傷，以找出焊接中因各種情況出現(xiàn)的問題，一般的問題要進(jìn)行返修，返修二次不合格的工件將禁止使用。此項工作還要由當(dāng)?shù)劐仩t檢驗所人員監(jiān)督下，查看膠片影像合格后才能順利地進(jìn)入下一個工序。對探傷合格后的筒體、配件進(jìn)行對接組裝，完成總裝前所有任務(wù)，按生產(chǎn)工藝要求做好組裝記錄，填寫相關(guān)資料后方可進(jìn)行鍋爐的零件裝配、調(diào)試。

結(jié)語

綜上所述，采取正確恰當(dāng)?shù)奶幚泶胧┙鉀Q管道部件產(chǎn)生的裂紋問題，能夠有效預(yù)防裂紋的產(chǎn)生及引發(fā)更嚴(yán)重的后果，因此，做好鍋爐壓力容器及管道的裂紋檢測工作至關(guān)重要，其能夠充分保障鍋爐管道系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1]李廣彬.鍋爐壓力容器壓力管道檢驗中裂紋問題的研究與處理[J].山東工業(yè)技術(shù)，2015（4）：32-32.