锅炉、压力管道检验裂纹问题分析与建议

逯建军 卢倩林

昌吉回族自治州特种设备检验检测所 新疆昌吉 831100

锅炉、压力管道裂纹类型主要包括疲劳裂纹、蠕变裂纹、应力腐蚀裂纹等，但不管是何种裂纹，均会对锅炉、压力管道产生安全隐患，进而影响锅炉、压力管道的正常运行。检验人员在检验发现裂纹时，应具有整体意识，综合考虑，要以提升锅炉管道整体运行稳定性为基础，排除裂纹安全隐患，必要时进行合于使用评价，并针对此类问题提出合理有效的安全预防措施，提升锅炉、压力管道运行的安全性和使用寿命[1]。

1 锅炉、压力管道裂纹类型及产生原因分析

1.1 疲劳裂纹

疲劳裂纹较为常见，其可具体分为腐蚀疲劳裂纹、热疲劳裂纹和机械疲劳裂纹。热疲劳裂纹是金属材料在低拉伸强度的热交变应力长期反复作用下，缓慢出现的裂纹，多出现在热应变大的部位，如高温蒸汽管道的压力表管座、疏水管座、排气管座、锅炉的汽包和集箱管座处，一般是多条裂纹，一条发展成主裂纹，宏观看比较粗短，有时呈细口状。机械疲劳裂纹常出现在应力集中部位，如焊缝缺陷区域、加工产生的机械划痕、开孔部位，裂纹多是源于表面，呈直线形，开始比较细小，后期扩展很快。腐蚀疲劳裂纹也是应力和腐蚀介质共同作用的结果，是在产生疲劳裂纹的基础上形成的，一般会在管道内壁出现腐蚀坑，在电站锅炉，常出现在汽包及集箱的管座上，这些部位应力较大，除了介质压力还有震动应力，接触到腐蚀介质，形成腐蚀疲劳裂纹。具体而言，在压力管道、锅炉使用过程中，由于管道的不规则振动以及管道介质的压力和腐蚀特性等因素，导致管道表面会出现疲劳裂纹，此类裂纹起初较为细小，不易被发现，但长期使用过程中，此类细小的裂纹会逐渐扩大，并且扩张速度会在压力管道的使用状态下越来越快，最终使压力管道泄漏失效，严重时发生特种设备事故。

1.2 蠕变裂纹

蠕变裂纹的形成需基于一定的温度条件，并在应力与温度长时间的双重作用下缓慢产生，压力管道在曲率较大的位置，如弯头、变径等部位，会形成物理形态较为明显的蠕变裂纹，蠕变裂纹多是有较粗主裂纹为中心向外平行发射的多条细小裂纹。在锅炉集箱、主蒸汽管道、集箱管座、焊缝等应力较大、应力应变变化较为频繁的高温部位，此类蠕变裂纹较为常见。从裂纹数量的角度分析，蠕变裂纹的数量并非一成不变，其具体的数量会随着压力管道的使用周期出现变化，并且各裂纹之间的连接方式没有固定的规律，裂纹形式多为无规则，不连续的，在蠕变裂纹的区域还伴有椭圆状和米粒状的孔洞[2]。

1.3 应力腐蚀裂纹

在锅炉、压力管道的长期使用过程中，会出现应力腐蚀裂纹，此类裂纹的形成过程与压力管道承受应力和腐蚀介质有关。如锅炉中的管道会在产生苛性脆化裂纹，管道在高浓度碱水侵蚀下，在管道内壁金属晶体和晶间产生电位差，进而内部产生微弱电流，形成具有较强腐蚀作用的电解池，进而导致压力管道内部出现较为明显的腐蚀性裂纹。此类裂纹的结构较为清晰，一般可分为主裂纹与次裂纹，裂纹的延伸方式一般为由内向外延伸的方式。主裂纹会在应力的影响下，穿过压力管道晶粒，而次裂纹会在应力的影响下，虽然不会直接穿过管道晶粒，但会顺着晶体发展的脉络形成带状裂纹。锅炉的应力腐蚀裂纹主要出现在汽水管道和集箱管座等应力集中部位。

2 预防锅炉、压力管道裂纹问题的具体措施分析

2.1 提高内、外部检验质量

首先，检验人员在检查外部组件状态时，应提前清理，避免内部环境对外部检验工作的质量产生影响；其次，在检验压力管道时，检验人员应针对压力管道关键部位进行重点检查，例如焊缝、弯头、变径等部位。在检验时，检验人员应确定此类关键位置是否存在腐蚀磨损情况，并全面检查内外表面是否存在表面裂纹，或裂纹发生明显扩展的情况。检验人员应合理使用检验设备，如果检验位置裂纹较为明显，检验人员可直接应用手持性放大镜对裂纹的实际状态进行检验，对小径管道内壁裂纹情况可以使用工业内窥镜进行检验；如果裂纹的检验工作要求较高，检验人员可利用无损检测技术，检测表面裂纹可以用磁粉或渗透检测技术，对埋藏性裂纹可以用超声波或者射线探伤检测技术[3]。

2.2 提升耐压测试的灵活性

耐压试验是检验锅炉、压力管道是否满足强度要求的关键试验，此类试验的主要目的为检查受压元件的强度和严密性，并检查压力管道连接处的焊缝是否存在裂纹问题。从提升耐压测试灵活性的角度分析，检验人员在检查压力管道的实际状态时，如果并未发现较为明显的腐蚀现象，可停止后续的无损探伤测试，采用耐压试验，进而提升压力管道裂纹检验的效率，并降低检验工作的整体成本。对于压力管道中厚度较小的位置，检验人员应对此位置管道的实际状态进行仔细检验，看是否存在裂纹等缺陷，并进行强度计算，分析能否进行耐压试验。

2.3 严格做好锅炉、压力管道的使用管理

首先，在压力管道安装初期，检验人员就应严格审查压力管道的质量，核查压力管道的出厂资料；其次，在锅炉和压力管道安装过程中，检验人员应按照国家的检验技术规范，进行安装监督检验，确保压力管道安装过程准确无误；最后，在使用过程中要保持操作参数稳定，避免出现压力、温度频繁剧烈波动，进行日常检查和定期维护保养。如果在检验压力管道的裂纹问题时，检验人员可以组织专家进行分析，必要时联系管道设计、安装、使用人员以及管道生产厂家，共同分析此类裂纹产生的具体原因，分析管道结构、管道材质是否存在缺陷以及管道焊接工艺是否正确，进而在设计、制造、安装和使用方面降低锅炉、压力管道裂纹产生的可能性，从而减少安全隐患，提高经济效益。

3 结语

总之，本文从分析锅炉、压力管道裂纹的具体类别和性质出发，进一步分析了可有效预防此类裂缝问题的具体措施，包括提高内部检查和外部检查质量、提升耐压测试的灵活性以及严格做好使用过程的管理。希望可以帮助检验人员增加对锅炉、压力管道产生裂纹的认识，提高裂纹检出率，合理选择具体的裂纹预防措施，进而切实解决锅炉、压力管道裂纹检验中的各类问题。