在锅炉压力容器压力管道检验中关于裂纹问题的探讨

王卫康

（山西省工业设备安装集团有限公司，山西 太原 030000）

压力管道的运行环境有所限制，长期在高温的环境下进行，设备大概率会出现问题，增加人员安全事故的风险，让企业受到严重的经济效益的损失，不利于工作人员的生命健康安全。所以注意高度重视警惕性，让压力容器和压力管道有足够的重视与技术支持，让技术人员在检修中，对裂纹问题有更深入了解，从而提出有效措施，合理解决问题[1]。

1 锅炉压力的检验工作

在检测压力容器时，要特别注意压力容器的保护装置、支座情况、制造厂相关资料等，及时检查焊缝所处的情况，让管道的温度保持适中，对走向和其内容有全面关注，然后展开对水压的压力测试，并实时监控压力管道的疏水、放水情况。着重关注锅炉压力管道检验，压力管道的检查目的是让整个锅炉体系能够合理地运转。

对锅炉的内部检查需要在锅炉停止运行，不再工作的情况下进行，检验的时间多为每三年一次。并且锅炉的内部检查大多数会出现在特殊状况下。锅炉的水压测试需要以水为介质，将锅炉内部的周密性进行审核，以保证其稳定性，主要检验时间为每四年一次。加强水压检查的方法，防止运行中出现危害人类安全以及造成经济损失的问题。

2 压力容器压力管道中的制约因素探究

2.1 焊接裂纹

当今企业运用现代化技术的锅炉和压力容器，其使用的材质是金属板卷制，是由一种特别的金属材质焊接而来的。所以锅炉的生产制造，十分容易产生焊接裂纹，焊接裂纹在温度过高的情况下容易产生，因此，多数学者在研究中把焊接裂纹归于热裂纹种类中。

当金属材料通过长时间的焊接冷却以后，可以形成冷裂纹并且以焊接的形式，形成焊接冷裂纹的方式有许多种，主要的方式可以运用氢元素溶解，其溶解以后里面会存在一种金物质，在氢的溶解度在会有所变化，并且是随着物质的变化所变化，如果焊接金属出现冷却的现象，在组织中就会有奥氏体，逐渐向铁向体转变，氢元素堆积现象，存在于焊缝中，在机器冷却不断拖动下，氢裂痕就会出现改变，向冷裂纹的形式转变。

2.2 应力腐蚀裂纹

当设备的部件和腐蚀介质这两者共同推动下，形成的开裂型裂纹就是应力腐蚀裂纹。应力腐蚀常常存在一些压力管道、集箱管等地方。尤其在汽水介质的情况下，就算再微不足道的应力都很有可能产生腐蚀性的裂纹[2]。

腐蚀性裂纹出现的原因有许多，但主要是制冷加工工艺造成锅炉形状上的变形[3]。应力腐蚀的裂纹度数有着标准化特点，通常呈现的都是直角度数，奥氏体不锈钢的形状大多数像树枝一样，其特点是裂纹的尾部短，但是有细和尖，有时会出现向外延伸和分叉的现象，一般情况下，火电厂的汽水管道里，出现此现象的位置是在弯管的内壁中，并且大多处于中性层，应力腐蚀形成的开裂的现象，大多数情况下是因为在腐蚀过程中不仅对自身内部有腐蚀性，还会遭遇到局部的腐蚀，在压力管道中处于中心层位置，其延申规律大多是带状物沿轴变化。站在微观的角度看待问题，应力腐蚀的外观形象会呈现一个像“之”一样的字形，特点在于能够进行分支，并且能够存在外观面由外向内扩展。

2.3 机械疲劳裂纹

机械疲劳裂纹主要是出现在压力容器和压力管道上的，且大多停留在表面，分布集中。机械疲劳裂纹大致是直线轴的类型，这种裂纹在刚开始出现时并无多大痕迹，裂纹范围也较小，但是随着时间的变化，开始向内扩散，当机械疲劳裂纹处于中间时期时，裂纹开始以直线式的形式稳定扩展。当裂纹发展至后期，机械疲劳裂纹的变化速度开始提升，有时还会出现在机器的边侧位置，沿着设备部件进行曲线扩展和延申。机械疲劳裂纹的不断发展和延申，会带动腐蚀疲劳裂纹的出现，两者有明显的规律，保持相对的稳定性。

发生机械疲劳裂纹的主要区域位置是在锅炉压力容器压力管道中的机器设备的转动上。但在疲劳裂纹初始阶段会具有一定的隐秘性，并且发展缓慢，不够明显。伴随着时间的推移逐渐明显，不断突出自身裂纹特点。

2.4 热疲劳裂纹

当金属材质经过不断拉伸其强度，达到极限之时，热胶应变力会出现反反复复的变化，并且发挥自身作用，这种逐渐产生的裂纹就能当作热疲劳裂纹，其主要体现在机器喷水上的设施设备、电能压力表等是极其容易产生热疲劳的位置。

从大方向看，热疲劳裂纹的外观容易产生细微不易发现的缺口，表面浮出线状的印记。热疲劳裂纹大多数呈现在设备外部，并且是在设备外部热应变最大的地方出现。造成热疲劳裂纹的主要因素还是机器设备中的具体某一个部位，其热力应变集中密集、连续性不强。热疲劳裂纹刚开始形成的外观样貌通常是由热疲劳裂纹组成，之后会出现不同样式的压力管道裂纹。以高温蒸汽管内壁环境下所产生的热疲劳裂纹，以网络形状的状态存在，沿着轴进行延申，但也存在因为热交应力太大，导致裂纹不断向周围延伸的情况。

从微观角度看，热疲劳裂纹的延展性与跳跃性较强，不具有规律性的出现，有时宽有时窄，有时分支现象还十分严重，甚至还有可能出现一个部位开裂两次的问题。另外，热疲劳的延申扩展具有多变性，根据情况的不同而发生变化，比蠕变温度低时，穿晶扩升延展，比蠕变温度高时，混合扩升延展。

2.5 过热与过烧裂纹

温度的原因容易造成过热和过烧裂纹的现象发生。过热和过烧的外观表现伴有各种不同类型的裂纹，具体表现是晶界出现氧化和融化现象。同时表面还会出现断碎的现象。从微观的角度看，晶体颗粒较大，为使组织形成大面积的覆盖，有晶粒子沉淀。通过显微镜观察，可以看到晶粒表面有较大的小孔以及构成氧化晶的网络存在。晶界在形成氧化后会在某些局部产生裂纹，这些裂纹会对锅炉压力容器和管道的承受压力部位造成一定的伤害，形成威胁人类安全的隐患。

3 解决锅炉压力容器压力管道的裂纹问题的方法

预防与处理锅炉压力容器压力管道的裂纹问题是重要且必要的，解决这些压力容器和压力管道问题可以从这几个方面入手：

3.1 合理控制设备的生产原料，严格把控制造过程

在使用锅炉设备生产前，首先仔细检查生产原材料，核对材料信息是否与行业材料标准相符合，之后开始生产工作的准备，假如发现这里面存在不满足行业标准的行为或与生产所需材料不符的，要及时汇报，并加以更换修改，以期保障锅炉压力容器的高品质。

生产过程中，对设计图纸与制作技术进行严格把控，保证设计比例与指标与国家标准相符合，然后根据设计图纸来开展生产活动，不可擅自更改设计要求，以免造成对设备的损害。锅炉的压力容器属于高危设备，相关生产人员有安全意识，时刻保证运行具有安全稳定性。不仅如此，相关监督部门人员要做好审核检查工作，细致到每一步生产环节，避免出现不必要的裂纹问题。

对相关人员的专业技术严格要求。技术人员正确地操作使用设备会减少压力容器压力管道出现裂纹的概率，因此要把控技术人员在生产过程中的操作规范，对不正确的操作加以改正。同时技术人员要不断提高技术操作水平，进行定期培训，增强安全意识，严格要求自身按照规范流程进行生产操作，防止在生产时出现操作失误与意外的事故，以便有效预防裂纹问题的产生与发展。

3.2 做好设备与原材料的检修审核工作，制定合理的质量检验程序和制度

在工业生产中，不能忽视压力容器和压力管道，其对人民的生活也起着重要作用。但此机器设备存在较高的危险性，因此，面对实际的生产工作时，要有高度的安全隐患意识。为了让锅炉压力管道在生产中减少裂纹情况，就需要做好对锅炉压力容器的质量检验工作，依据国家所制定的标准，对原材料进行监督检查，让压力管道和容器的原材料保持高品质，符合国家要求的标准，因此，要把检验审核原材料的质量作为一项基本工作，谨慎对待。

在生产制作过程中要对细节处进行深入挖掘，这就和合理的质量检验程序脱不了干系。合理设置质量检验的相关审核程序，将检验流程细致化、具体化，按照流程进行办事，这能有效控制裂纹问题，避免裂纹现象肆意发展。并且，相关企业需要建立健全的压力容器和管道管理的制度规章规范，保证在生产过程中质量不受到危及，工作人员处于安全状态，对锅炉压力容器与压力管道进行最后一步也就是排查检验质量的时候，相关检验人员要严格遵守相关的管理制度与标准，避免出现遗漏情况，对整体生产项目进行严格把控，每一个具体环节都要谨慎对待，以保证压力容器与压力管道的高品质高质量，预防各类裂纹的再次出现和迅猛发展。

4 结语

裂纹的产生对于压力容器与压力管道的检验工作来说，是一个不可忽视的关键性问题，裂纹的产生主要有两个方面的原因，即不同的受力状态以及不同的环境条件。长时间应力会导致疲劳裂纹的产生，造成机器部件使用期限减短。环境的不适应容易造成机器部件的腐蚀，影响生产的产品质量。由于我国整体工业生产对锅炉压力相关问题重视程度不断加深，相关企业和技术人员更是加强其意识观念，不断完善自身，加强对锅炉压力容器与压力管道的监督管理层的工作，改善并防止锅炉压力容器和管道的裂纹问题出现。