锅炉压力容器检验中裂纹产生原因的分析
时间：2020-10-23 11:09:00 来源：达达文档网 本文已影响 人 
景凯丽 刘庆武 王娅
摘 要：在实际生活中，锅炉压力容器压力管道运行面临复杂的内外部环境，这些裂纹是混合存在的。通常情况下，按照裂纹产生与发展的原因进行分类，并且裂纹的形成与锅炉的用途、结构、材料、部位等有关，不同部位、不同材料、不同用途的锅炉压力容器压力管道形成的裂纹不同。为此，应在充分了解裂缝类型及产生原因的基础上，采取科学、有效的措施进行处理。
关键词：锅炉压力容器；
裂纹原因；
对策
1 锅炉压力容器压力管道检验常见裂纹类型及产生原因
1.1 应力腐蚀裂纹
应力腐蚀裂纹的出现是应力和腐蚀介质共同作用的结果，腐蚀介质是浓度较大的碱水。这种裂纹主要产生于锅炉的汽水管道和集装箱管座上。这些构件接触碱水后，碱水的腐蚀性使得金属的微观世界发生化学变化，即金属晶体与边界间形成电位差，促使二者之间出现微弱的电流，这些电流导致金属内部产生裂纹。通过显微镜观察裂纹，我们发现这种裂纹有主裂纹、二次裂纹，而且主裂纹的发展趋势是穿过晶体内部，次裂纹的发展趋势是沿着晶体边界，呈放射状。最易出现这种裂纹的材料是奥氏体不锈钢，在水汽情况下受到应力作用即可形成，裂纹呈树枝状。
1.2 疲劳裂纹
疲劳裂纹是锅炉压力容器压力管道检验中经常遇到的裂纹问题之一，经常出现在应力较为集中的设备上，这种裂纹刚开始比较细小，中后期会不断扩展延伸。疲劳裂纹一般有三种类型：机械疲劳裂纹、热疲劳裂纹、腐蚀疲劳裂纹。
出现机械疲劳裂纹的常见区域是叶轮、叶片、辅助转动设备等零件上，而且裂纹多是源于设备表面，呈直线状，刚开始比较短，逐渐向内扩展，直至连成一条长的裂纹，稳定扩展。这种裂纹的源头一般是材料缺陷区域、加工产生的刀痕处、接头处、尖角处、有小孔的位置。
热疲劳裂纹的产生是因为在低于拉伸强度的情况下应力反复作用于金属材料而慢慢形成的裂纹。腐蚀疲劳裂纹是在已形成的疲劳裂纹的基础上形成的，与应力腐蚀裂纹的性质相同，也是应力和腐蚀介质共同作用的结果。这种裂纹一般是穿晶裂纹，随着时间的推移，裂纹逐渐变宽，压力容器压力管道内壁会出现腐蚀坑。而且大多形成在汽包管座、集箱管座上，这些设备能接触到腐蚀介质，长期受到振动产生的应力作用，满足腐蚀疲劳裂纹形成的条件。
1.3 过热过冷裂纹
锅炉压力容器压力管道的制作材料是金属板，金属板在制作过程中会经过焊接、轧制、冷却等工艺程序，每道程序的温度会发生变化，温度过冷过热都会使金属材料产生裂纹。加热温度较高使得晶体氧化或融化产生过烧裂纹，加热温度超过金属的临界温度会产生过热裂纹，焊接后长时间冷却会产生冷裂纹。形成时间较长的冷裂纹具有隐蔽性，不易被检验出来，而热裂纹会氧化或融化晶体边界，过烧的金属不能承受变形，这些裂纹给锅炉承压设备造成巨大隐患。
1.4 蠕变裂纹
蠕变裂纹的形成是由于温度的变化和应力的作用，随着使用时间的增加，锅炉压力容器压力管道会由于损伤出现蠕变裂纹。这种裂纹主要形成区域是管道和集箱应力集中的位置以及过热发胀的管道表面等，同时设备会出现变形、材料组织受损、互相分离。蠕变裂纹会发展成为一个裂纹带，其中主裂纹居中，两侧平行分布着大量裂纹。具有蠕动裂纹的设备受损区内会有数量不等的孔洞，这些孔洞没有规则的连接着，而且形状多为米粒状或椭圆状。蠕动裂纹的扩展方向是沿着晶体边界的。
2 锅炉压力容器检验裂纹控制对策
在现代的生活中，锅炉作为我们日常生活中的一部分发挥着越来越重要的作用。锅炉压力容器管道中的裂纹问题是较为常见的问题，提早发现和预防是解决的主要办法，只有这样才能尽可能地减少其运行的安全隐患。
2.1 加强锅炉压力容器管道裂纹检验
目前，在锅炉压力管道裂纹检验中，常用的有射线检测法、超声波检测法、磁粉检测法、渗透检测法等方法，这些方法结果直观、技术成熟、检测简单方便。如管道超声导波聚焦检测方法目前主要用于油、气管道以及石化装置管道的裂纹检验中，但这类方法应用于大型锅炉压力管道裂纹检验中同样有极高的适用价值。应用超声导波聚焦检测方法，通过固定在管道周围的探头模块，在管道环向以均匀的间隔排列，沿管道壁利用声波模式发射低频超声波，当管道壁厚发生变化时无论是增加还是减少，都会有一定比例的能量反射回探头，从而检测管道是否存在不连续性，根据管道壁厚的变化来确定是否存在裂纹以及裂纹位置。根据探头模块的设置，这一检测方法能全面覆盖管道壁，与传统的超声波检测只能针对一个测试点进行单点检测相比，有极高的应用价值。
2.2 加强锅炉压力容器压力管道制作管理
要想预防锅炉压力容器压力管道裂纹的产生，应该在锅炉压力容器压力管道制作过程中控制和管理好锅炉容器的操作、制作材料和整体质量。
首先，在管理锅炉压力容器操作过程中，管理人员应该对锅炉制作过程中的每一个细节进行检查和审核，保证在锅炉出厂前锅炉容易的质量，从而在最大程度上减少裂纹问题的产生；
锅炉压力容器生产人员应该严格按照标准的工艺流程进行操作，避免在生产过程中出现失误、意外等情况；
在生产之前相关人员应该对锅炉生产的工艺图纸加以审核，保证工艺图纸的设计是严格按照标准进行的。
其次，在锅炉压力容器生产之前，相关人员应该对生产和制作材料进行严格检查和审核，对于不符合操作要求的生产材料应加以修改或更换，以此保证锅炉压力容器质量得以提高。
最后，对锅炉压力容器质量的控制应该从整体和细节出发，相关人员应该先从整个上控制好锅炉的质量，在减少产生裂纹的前提下，对生产工序的每一步细节加以严格检查，避免在单个环节中出现错误而导致裂纹的产生。
2.3 完善锅炉压力容器质量检验体系
锅炉压力容器作为容易产生裂纹的高危设备，裂纹的产生是增大锅炉压力容器危害的主要因素，因此为了降低锅炉在制作過程中出现压力管道裂纹的现象，应该加强对锅炉压力容易的质量检验，而为了提高检验效率，还应该构建完善的质量检验体系。
锅炉压力容器质量检验体系的构建应该贯穿于锅炉压力容器制作的整个过程，包括对制作原材料的质量检验、生产过程的质量检验和锅炉压力容器压力管道的质量检验。原材料作为锅炉压力容器制作的基本要素，其质量对锅炉压力容器的质量有着直接影响，因此加强对原材料的质量检验是抵抗裂纹产生的提前，也是促进锅炉制作质量提高的有效保障；
对锅炉生产过程进行质量检验，主要是加强对制作流程和生成程序的检验，为了确保生产过程质量检验的有效性，相关单位还应制定相应的管理制度，在保证生产流程正常运行的同时提高质量检验效率。对锅炉压力容器压力管道的质量检验作为检验的最终环节，也是严格控制裂纹产生的重要环节，这就要求质量检验人员在检验过程中严格参考相关标准，避免检验出现疏漏情况，以此有效保证锅炉压力容器压力管道产品的质量。
3 结束语
综上所述，随着我国经济的迅猛发展，锅炉行业也在不断发展创新。我国锅炉压力容器已经基本接近发达国家水平，但长时间的运作，仍然会导致一些问题的出现，其中较为常见的是压力容器管道的裂纹问题。压力管道裂纹是导致锅炉压力容器各种管道事故的主要原因，为避免裂纹产生造成安全隐患，我们必须做好对锅炉压力容器和压力管道的安全检查，分析各种裂纹产生的不同原因并积极采取必要的解决方法。
参考文献
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[2]王立策.论锅炉压力容器压力管道检验的裂纹问题[J].黑龙江科技信息，2013，08（05）：69-70.
