锅炉压力管道检验中的裂纹问题分析

张旭磊

摘 要：文章主要讲述了锅炉压力器皿压力管道检修中经常遇到的几种问题进行简要分析总结，并提出了合理化建议，仅供参考。

关键词：压力容器；压力管道；检验；裂纹；分析

缝隙解析是无效解析的根本。经过缝隙解析能够判断缝隙根源的地方、延伸方向、断开的本质、受力情况、境况要求等资料。锅炉压力器皿压力管道检查的关键工作是经过检查察觉承压配件的不足，特别是裂隙不足带来的安全隐患。受压配件中隐匿缝隙不足或许因为生产、制作、装置和运营等步骤中，其存在问题更应该引起足够重视，对装置安全功能有着关键作用。在缝隙解析中，宏观解析除了使用放大镜以及裸眼去查看，还能够使用无损检查以及金相低倍检查方式进行研究分析。微观解析关键使用光学显微设备、电子显微设备辨别缝隙的本质、开裂方向和微观特点。

缝隙划分的方式有很多种。根据缝隙出现的顺序能够划分为主缝隙和二次缝隙；根据缝隙的路线能够划分为沿晶与穿晶缝隙；根据缝隙位置塑性变化的状况能够划分为脆性和塑性缝隙。经常根据缝隙发生和眼神的纹理划分。

1 机械疲劳裂纹

经过对省内大部分的火电厂的检查成果解析，这种缝隙大多出现的汽轮设备大轴、叶片以及叶轮和协助运转设备上。过度劳累缝隙一般在应力集中的位置出现，很多根源是配件外表。

宏觀特点：过度使用产生的缝隙最开始和伸缩轴呈现四十五度角的滑移面扩张，渐渐转向九十度阶梯状发展。机器过度疲劳缝隙大多呈现直线形状，最先出现时缝隙较小，大多呈隧道样式向内伸展，到了后部分裂缝扩张速度增快，有的时候在配件时会出现缝隙。机器运用过多产生的缝隙大多在轴变径位置、小孔、尖角、连接、制作刀痕、焊接缝隙、物料品质差的地方最先发生。

微观特点：物料的构造、纤维构成样式、受力状况、条件媒介等要素都对过度使用产生的缝隙的发生以及扩张有着直接作用，状况较为繁琐。

疲劳缝隙出现的位置没有显著变化；疲劳缝隙大多是穿晶，扩张态势和主应力是相交的关系，缝隙大多是弯曲走向，在塑性疲劳痕迹中能够查看到二次缝隙。碰触机器疲劳缝隙开口端较宽，开口端存在严峻的黏结杂质，尾部尖锐，缝隙两边整齐并不是很深。

2 应力腐蚀裂纹

应力侵蚀缝隙主要指配件在应力和侵蚀载体影响下出现的缝隙。汽水管道和集箱管座是最经常遇到的应力侵蚀缝隙出现的位置。奥氏体不锈钢是最容易出现应力侵蚀的物料，在汽水载体作业环境下只要存在较小的应力就有可能会出现侵蚀裂缝，冷加工变形、震动以及剩余应力都是产生裂缝的根源。

应力侵蚀缝隙和张应力是垂直走向，奥氏体不锈钢出现的缝隙大多是枯树枝的形状，缝隙呈开枝特点，末端比较尖锐。

火电厂汽水管道应力侵蚀裂缝大多在管道内部中性结构中出现，这种缝隙其实是侵蚀程序同时接受应力推动的内部侵蚀，亦或者称之为因为应力来导向的侵蚀。裂缝在管道中性位置呈现带状沿着轴承方向加长，裂缝呈现群体状，长度补偿、缝隙较宽、数量不少。

3 蠕变裂纹

蠕变破坏是依赖于时间过程而产生的导致材料分离的一种独特方式，实际上是在温度与应力长期作用下，伴随着变形及金属组织损伤而产生的裂纹。

宏观特征：蠕变裂纹的走向垂直于最大应力方向，在弯管上裂纹沿轴向分布。裂纹呈曲折发展，形成一个较宽的裂纹带，在带内主纹居中，主裂纹两侧有大量平行分布的裂纹。

蠕变裂纹主要形成在管道、集箱的高应力应变区，如高温蒸汽管道弯管的外弧侧、集箱管座的角焊缝及热影响区、集箱孔桥区、过热胀粗管子表面及其它高温构件的边缘部位。微观特征：在蠕变损伤严重的宏观区域，金属通体内或多或少、无规则地形成许多米粒状或椭圆形孔洞，孔洞在晶界上进行无规则连接，最后形成蠕变裂纹。可以描述为：蠕变裂纹区域必有大量蠕变孔洞，而裂纹的扩展沿晶进行。在焊缝损伤区裂纹由外表面向内发展，分支走向平行于焊缝熔合线方向，在裂纹两侧及前沿通体处有断续的沿晶微裂纹，这些裂纹都平行于主裂纹的发展发向。

4 热疲劳裂纹

金属材料在低于拉伸强度极限的热交变应力的反复作用下，缓慢产生和扩展导致的突然断裂称为热疲劳破断，简称热疲劳。

火力发电厂主要出现热疲劳损伤的部位有：喷水减温器、蒸汽管道的压力表管座、疏水管座、排汽管管座及汽包、集箱上非保护性结构管座等部位。

宏观特征：热疲劳裂纹通常起源于部件表面，萌生在热应变最大的部位。部件上产生应变集中的缺口、刀痕、孔或结构不连续部位亦促使热疲劳裂纹的萌生，但不一定要有这些应变集中的条件，表面状态对热疲劳寿命影响不大。

热疲劳裂纹的起源可以是多条或单条，常萌生多条裂纹，其中一条发展为主裂纹，其它裂纹因应力松弛不再扩展或扩展很慢。

高温蒸汽管道内壁受热冲击形成的裂纹，多呈网状、簇状分布，主裂纹轴向扩展，如果系统应力过大亦可沿周向扩展。联箱或管道插管管口受热冲击形成的裂纹，沿管口呈放射性分布，裂纹一般开口较宽，相邻有大量的伴生微裂纹，表面受氧化物影响形态不明显。

热疲劳裂纹宏观形态一般较粗短、有时呈细口状，表面氧化膜有线状、网状痕迹，痕迹下部就是热疲劳裂纹。

微观形态：热疲劳裂纹的扩展极不规则，呈跳跃式，忽宽忽窄，有时还会产生分枝和二次裂纹，裂纹内氧化物疏松呈断续状。其扩展的方式有沿晶的也有穿晶的，在蠕变温度以下为穿晶扩展，在蠕变温度以上为沿晶扩展或混合型。

5 腐蚀疲劳裂纹

火力发电厂中在汽水作业环境中承载压力配件存在的另一种无效样式：侵蚀疲劳。经常发生在汽包以及集箱的底座上，底座除了承受着媒介压力还接受着管道运输的震动应力，随着时间的推迟，最后出现侵蚀疲劳开裂。

宏观特点：侵蚀疲劳和普通的疲劳还有应力侵蚀缝隙存在差别，侵蚀劳累缝隙差不多都是穿晶的，经常一群群的出现。伴随着侵蚀劳累程序的前进，裂缝增宽，裂缝内部存在导致输送的侵蚀物质，器皿抑或管道内部壁管随之形成侵蚀吭等。在持续扩张程序中经常存在分枝尾端比较迟钝。

微观特点：因为侵蚀劳累是侵蚀媒介以及应力的疲劳影响，缝隙存在显著的侵蚀损坏特点，例如，缝隙比较宽、尾端不是很尖利、缝隙是穿晶。在持续的延伸程序中会存在分枝。裂缝位置从管道内部出现深浅以及长短不一样的缝隙群。之后有形成环境比较适宜的主缝隙出现，而次生缝隙的前进就会收到限制，在断口中就存在不显著的劳累缝隙纹路。

6 结束语

从缝隙解析形成要素能够得知，裂缝出现的两个关键要素，第一，客观环境。关键是配件在使用程序中受力状况以及周围境况。锅炉压力器皿的承载压强的配件差不多通过策划强度计算，在工作状况安全环境下可以预测其运用时间；不过在一些受力环境或不能够预制的较差作业条件中，可做无效的方向性估算，使用时间就很难说。第二，承载压力配件物料的内在要素，就是原物料的不足或质量不合理，例如钢管外表以及内部存在的缺点、很多的铸钢配件内部外表存在的不足。这些不足或许在生产成型之后在配件上比较稳定。一些不足或许在承载压力配件的作业环境作用下会不稳定的延伸，其失去稳定延伸的进度牵扯到繁琐的内部外部要素，是很难预算的行为程序。

锅炉压力器皿压力管道的检查活动是依靠检查察觉装置上存在的不足，主要是裂纹问题的产生。经过认真分析总结，可以从锅炉材料本质，要素等方面进行分析，用科学设备仪器检测，从而推动其锅炉的顺利开展。

参考文献

[1] 孙文彩，杨自春.含裂纹压力容器混合变量下疲劳剩余寿命分析[J].压力容器，2010，27（1）.

[2] 孙国有，王晓春，吴立军等.压力容器中倾斜裂纹的失效分析方法[J].浙江大学学报（工学版），2001，35（6）.