锅炉压力容器压力管道检验中的裂纹问题张萌

锅炉压力容器压力管道检验中的裂纹问题张萌

张萌张露

河南省锅炉压力容器安全检测研究院新乡分院河南新乡453003

摘要：在使用中压力容器压力管道的裂纹是锅炉较为多见的一种问题，这种现象对于锅炉自身的安全构成很大威胁，对其进行有效的检验和防护工作是非常重要的，不仅要为锅炉的质量负责还要对工作人员的生命安全负责。文章主要对锅炉压力容器压力管道检验中的裂纹问题进行分析，并提出具体的解决措施，希望能够提高锅炉的工作效率，减少故障问题的发生。

关键词：压力容器；压力管道；裂纹问题；锅炉压力

引言：

锅炉压力容器压力管道工况环境比较恶劣（高温、高压），受各种因素的影响，锅炉压力容器压力管道经常出现不同形式的裂纹，裂纹的存在是锅炉发生爆炸事故的隐患，不仅带来严重的经济损失，还会对工作人员的生命安全造成威胁。因此，各企业及相关人员需要重视压力管道的裂纹问题，分析压力管道常见的裂纹症状及产生的原因，寻求科学、有效的措施进行预防及处理，同时，做好压力管道裂纹检测工作，确保锅炉压力容器的安全、稳定运行。

1锅炉压力容器与压力管道常见裂纹表现形式

1.1应力腐蚀裂纹

应力腐蚀裂纹形成原因主要是应力和腐蚀共同作用，经常在集箱管座、汽水管道等部位出现；宏观特点：普通碳钢材料的应力腐蚀裂纹开口较宽、长度较短、分布呈群状，方向与张应力方向垂直，呈带状沿轴向延伸；奥氏体不锈钢材料上的应力腐蚀裂纹呈枯树枝状；微观特点：裂纹起源处不连续，裂纹呈“之”字形分枝从表面向材料内部扩展，扩展方式有穿晶、沿晶、混晶多种形式。

1.2蠕变裂纹

蠕变裂纹产生的原因是温度与应力的长期组合作用，由于金属组织受损伤或者材料发生变形，引起的材料分离形成的裂纹；出现的部位在集箱管座的热影响区、集箱孔桥区、高温蒸汽管道弯管的外弧表面、通过加热胀粗的管道外表面等部位。宏观特点：裂纹走向与最大拉应力方向垂直，发展方向曲折，裂纹带较宽，裂纹带呈平行状分布，主裂纹居于带内中间位置；微观特点：裂纹区域存在大量蠕变孔洞，孔洞无规则分布，形状为椭圆形或者多米粒状。焊缝损伤区内的裂纹与焊缝熔合线方向平行，从表面向部件内部延伸，主裂纹两侧分布与其方向平行的微裂纹，裂纹扩展方式为沿晶界扩展。

1.3疲劳裂纹

疲劳裂纹源于应力与外围介质的反复作用，通常包括：机械疲劳裂纹、热疲劳裂纹、腐蚀疲劳裂纹等三种形式，疲劳裂纹的形式及特点如表1所示。

1.4过烧裂纹

过烧裂纹是由于加热温度过高使得晶界发生局部熔化和氧化引起的。这些裂纹出现的部位在金属承压部件的热加工过程中发生（锻造、轧制、焊接、弯制）；观特点：过烧引起的裂纹呈龟裂分布，裂纹大小不等，表面氧化和局部熔化特征比较明显；微观特点：具有明显的魏氏组织特征、晶粒粗大、晶界有微细圆球状粒子沉淀。过烧裂纹氧化晶界网络粗大并伴随许多大小不一的孔洞。

2预防锅炉压力容器压力管道裂纹的有效策略

锅炉压力容器广泛应用于各个行业，压力容器压力管道出现的裂纹，危险性极强。必须得到重视，需要严格控制生产环节及实际操作过程，做好裂纹的预防工作。

2.1完善设备质量控制体系

2.1.1原材料的控制

设备原材料的质量直接关系到设备的缺陷问题及疲劳强度，不合格的金属材料是造成锅炉压力容器压力管道裂纹的一个重要因素。因此，需要对锅炉设备的材料质量进行严格的把控。第一，做好金属板材性能的调查研究工作，寻找适合生产锅炉设备的材料，并具有国家质检合格证书。第二，做好材料入厂检查工作，包括材料的外观及性能等方面，对不合格的材料返厂处理。

2.1.2生产过程控制

设备生产设计图纸完成后，需要专家及经验丰富的操作人员进行图纸会审，确保设备各项参数的理性，有效的保证设备的安全系数。生产过程中需要做好抽样检查，并对各生产工序加工精度及加工余量严格把控，质检不合格的零部件不能进行下一步加工制造。合格后才能进行后续的生产制造环节。严格控制锅炉及相关压力管道的焊接过程，焊接过程要规范操作，并做好焊接后的热处理工作，消除焊接应力。同时减少受压元件板边处弯曲次数，避免材料在扳边成型过程中造成。产品出厂前需要按行业规定做好整体检验。

2．2提高操作人员的技能水平

锅炉实现了化学能、电能向热能的转换过程，锅炉及其管道系统工作环境一般是高温、高压。大部分裂纹的出现都是内部压力剧烈或短周期变化引起的。与操作人员的操作水平直接关系，例如，锅炉在启动、运行、停炉时应实现平稳过渡，这个过程需要锅炉温度缓慢变化，减少单位时间温差，避免由于温度变化剧烈引起材料的交变内应力分布不均匀产生裂纹。如果操作人没经过专业教育和训练，对操作规范和方法不熟悉，会出现错误操作和不规范操作，使锅炉及管道系统的压力或温度不能在规定的区域变化。加速锅炉及压力管道材料的疲劳。容易出现裂纹。因此，需要加强锅炉操作人员专业知识教育及操作规范培训，制定适当的考核办法，从操作方面尽量避免裂纹的产生。

2.3设备的合理维护

①采用交替工作制度，避免锅炉及高压管道系统长时间工作在高温高压状态。使设备的有一定的停机时间，一方面有利于应力的释放，另一方面并便于维修人员对其性能进行检查，延长锅炉及其高压管道系统的使用寿命。②做好锅炉内壁的清洁工作，及时清理锅炉内壁集聚的杂质，避免锅炉因为局部受热不均匀引起裂纹。③按规定时间落实锅炉及压力管道的检查工作，提早发现裂纹发生的迹象，并对重点部位进行定期检测，必要时更换相关的零部件。做到提前预防，避免引起安全事故。

3结论：

综上所述，随着工业化的快速发展，锅炉的与应用越来越广泛，对于压力容器压力管道中存在的裂纹问题，相关企业必须引起足够的重视，避免造成不必要的经济损失。因此相关企业应该严格控制锅炉的生产与使用，加大执行力度，提高检测水平，更好的预防和解决裂纹问题的产生。锅炉压力容器压力管道出现的裂纹如果不能够及时处理，有很大的安全隐患，严重的引起爆炸事故。但由于其工况的特殊性，发现后不便于修复。尽量在生产环节及使用环节进行合理的控制，做到提前预防，为锅炉和压力管道生产企业及锅炉设备使用企业规范相关流程提供参考。

参考文献:

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