锅炉压力容器压力管道检验中的裂纹问题

谢柳浩

摘 要：锅炉的工作原理是，将燃料燃烧释放，生成符合参数和品质的蒸汽。在我国各行各业中广泛运用。锅炉压力容器和压力管道的安全关系到人民生命安全和财产安全，因此我们要对锅炉压力容器和压力管道的安全进行检查，避免裂纹产生造成安全隐患。文章对锅炉压力容器和压力管道检验中的裂纹问题探讨，提出具有可操作性的建议。

关键词：锅炉压力容器；压力管道；裂纹；设备检验

引言

中国经济突飞猛进大发展，锅炉行业的发展更加突出。我国锅炉压力容器不断发展创新，已经接近发达国家的生产水平，具有独立的生产能力。社会经济发展对于锅炉的依赖性，要求锅炉压力容器不断运行来满足生产需求。长时间的运作，锅炉压力容器和压力管道一些问题便暴露出来，裂纹问题是其中最常见问题。如何采取措施对裂纹问题进行治理，对于锅炉压力容器和压力管道的正常运行研究意义重大。

1 检验内容和方法

内部和外部检查和水压试验。锅炉压力容器和管道检验的时候主要检验锅炉的内部、外部以及对水压进行测试。检测压力容器的时候，要注意的是，锅炉压力容器的制造厂资料、保护装置、外观的质量、设备品牌、支座情况、管道的膨胀情况；要抽查焊缝探伤的安全情况；外观上要注意平台、管道的保温、走向等。检测压力管道的时候，要对技术资料、管道安装的缝隙质量和管道膨胀情况，以及水压压力进行测试。管道的疏、放水情况也要进行及时的监控。外部检验的时候要在锅炉运行状态下开展。检验周期一般为一年一次。在锅炉第一次投入运营之前也要对外部进行检查；锅炉在停运一年之后，重新进行使用，也要加强锅炉的外观方面的检查。在锅炉进行过大型改动的之后，例如锅炉的燃烧方式和安全控温系统改动之后，都要进行全面的外观检查。锅炉的内部检查要在锅炉停运状态下开展，检查的周期为两年一次。锅炉的内部检查一般在锅炉出现特殊情况的时候进行。锅炉的水压实验，主要是通过水作为介质，将规定的水压施重于锅炉的内部，并且对内部的严密性同时进行检查。水压检测的周期为六年一次。在锅炉内部检测无法进行的时候，要加强水压测试的试验。在测试中出现问题的锅炉不得进行继续运行。

锅炉压力容器管道检验的重点。锅炉压力管道的检测目标是保证锅炉体系能够正常运转，主要检查的项目是，无损检测人员是否有相关监测资格；从事锅炉压力容器及管道检测的人员的资格证书。质量人员是否按时到岗工作；焊接人员的从业资格，焊接工艺和工艺的管理。还要审查焊接工艺的评定、焊接人员是否遵从焊接规章进行操作。对于其他上岗人员的资格也要进行关注。技术图纸是否会审、技术的交付，设计中的变更情况[1]。检测质量的反馈与处理情况，对于出现问题时候会议分析的记录，施工中出现问题的反馈与最终处理结果的记录。

2 检验中主要问题

2.1 应力腐蚀裂纹

应力腐蚀裂纹的形成原因主要是腐蚀介质和应力的共同作用。汽水管道和集装箱管座是产生应力腐蚀裂纹的主要区域。应力复式的裂纹一般是垂直的，落叶后的树枝状应力裂纹一般出现在奥氏体不锈钢配件上。而火电厂的应力腐蚀出现在弯道内壁的中性区域。应力的影响下，局部出现腐蚀，或者称作应力导向腐蚀。裂纹在中性区域的延伸状态是带状。微观上，应力腐蚀产生的裂纹呈“之”字状。

2.2 机械疲劳裂纹

疲劳裂纹的发生区域主要是在大轴、叶轮和辅助转动的机器设备上。表现在锅炉表面的应变集中处。在开始阶段，疲劳裂纹比较短小然后用隧道的方式向里扩展。中间阶段形成很长的一段裂纹，最后在裂纹加速后裂纹稳定扩展。在这个过程中，拉伸的应力与裂纹的角度为45°，当裂纹加速发展时候，与拉伸应力的角度为90°。

2.3 过热与过烧裂纹

过热过烧裂纹的产生主要原因是温度。过热过烧裂纹在宏观上的表现是有大小不等的裂纹，产品有融化和晶界氧化的表现。同时伴有表面的碎裂现象。在微观方面，主要是晶粒的颗粒粗大、魏氏组织大面积覆盖，有微细圆球MnS的粒子沉淀。氧化性气体在高温下向晶界周围扩展形成。在显微镜的辅助下，能看到晶粒表面较大的孔洞和氧化晶界网络存在。在设备铸造的工艺中，如弯制、轧制、焊接等工序中热处理超过限度。对金属的加热超过了Ac3后热量持续积累数年形成的。晶界氧化后局部会产生沿着晶裂纹。这些裂纹和龟裂给锅炉承压部位埋下了巨大隐患。

2.4 腐蚀疲劳裂痕

腐蚀疲劳裂纹和机械疲劳裂纹和应力疲劳裂纹有所区别。它是在汽包和集装箱的管座上产生的。这些部件不仅受到介质的压力，还伴随着震动产生的应力。时间越久这些裂纹的痕迹越严重。宏观表现上，裂纹宽度随着时间的增长变大[2]。腐蚀物充满着整个裂纹缝隙，腐蚀坑和沟槽充满着整个管道内壁。微观上，这些腐蚀疲劳裂纹有明显的腐蚀破坏性。裂纹尾部比较宽，尾部细小尖锐。并且裂纹是穿透晶界的。主裂纹形成后会有此生裂纹产生，次生裂纹逐步受到抑制，裂纹数量减少。

2.5 热疲劳裂纹

当金属在地域拉伸强度极限的条件下应力反复作用，缓慢产生的裂纹就是热疲劳裂纹。容易产生热疲劳裂纹的区域是，喷水减温设备、整齐管道压力表处、排气管管座等。热疲劳裂纹在宏观上的表现主要是，部件上有刀痕、缺口或者孔洞促使了热疲劳裂纹的产生。另外一种情况，裂纹的产生不一定明显，但是可以影响部件的使用寿命。热疲劳裂纹的形态较粗，有时候呈细小的口状，表面氧化的裂纹有网状痕迹也有线状痕迹。

2.6 蠕变裂纹

蠕变破坏是随着时间产生的，实际的影响因素是温度和应力的共同作用。金属因为损伤造成了蠕变裂纹的出现。宏观上裂纹垂直于最大的应力。在弯道上沿着轴向分布。在一个较大的裂纹带内，主纹两侧有平行的裂纹分布。管道、集装箱应力较大的区域是形成蠕变裂纹的主要区域。蠕变裂纹的宏观区域，有数量变化不确定的蠕变裂纹无规则地连接。多数是米粒状或者孔洞状。

3 预防裂纹产生措施

防止裂纹产生主要有三方面的措施，分别是对锅炉的压力容器的操作控制、锅炉容器生产的原材料控制和锅炉的质量控制。第一，锅炉压力容器操作控制。锅炉容器的生产质量控制主要是对制作工艺的要求。在制作过程的一点疏忽都会造成整个锅炉压力容器在之后的使用过程中问题的反复产生。只有在出厂的时候，控制住锅炉容器的质量，才能最大限度减少问题的产生。生产人员要按照锅炉生产的工艺流程操作，杜绝生产过程中的过失出现。认真审视锅炉生产过程中的工艺图纸，依据正确的比例进行产品的煅造。生产单位也要在工艺管理制度上明确程序文件的相关规定，保证有明确的依据来指导工艺流程的正常运转[3]。第二，任何产品的制造，都要在工艺生产之前，对原材料进行严格的把控。在锅炉压力容器生产中，为了避免应力压力产生的裂纹，要在工业锅炉的安装检修过程中，不断修改革新锅炉的生产材料，保证下一步锅炉压力容器质量能够进一步提高。第三，锅炉压力容器质量控制。只有在严格控制好锅炉的整体质量下，才能减少裂纹的产生。锅炉压力质量的控制是整项工程的重中之重。因此要对参考要求仔细研读，相互检查生产工序中的错误，保证整个锅炉压力容器的质量。

4 结束语

裂纹的产生是锅炉压力容器和管道检验中常见的问题，裂纹产生的主要原因有主观和客观两个方面。受力状态和环境条件是形成裂纹的主导因素。疲劳效应主要是长时间应力的作用形成，会使部件使用寿命缩短，环境条件不适应，也会造成部件的腐蚀疲劳。鉴于锅炉在我们的生活中发挥着越来越重要的作用，我们要对产生裂纹的原因进行改进，减少安全隐患的产生。

参考文献

[1]邵东亮.锅炉检验必要性分析及检验要求研究[J].科技创新导报，2009.3.

[2]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）.

[3]孙国有，王晓春，吴立军，等.压力容器中裂纹的失效分析方法[J].浙江大学学报（工学版），2010，35（6）.