压力管道焊接接头裂纹原因分析

压力管道焊接接头裂纹原因分析

赵峰

身份证号码： 65232519750914****

摘要：在工业生产中，一些企业会用到锅炉压力容器设备，由于该设备运转环境较为特殊，所以易产生各类运行问题。做好压力管道检验十分重要，在检验过程中，裂纹是一种常见问题，也是较为严重的问题[1]。因此，在检验中如何快速地找出裂纹，采取措施解决管道裂纹问题非常有必要，这对于设备机组稳定运行至关重要。

关键词：压力管道；焊接；裂纹

1 锅炉压力容器压力管道检验中裂纹的问题

1.1 蠕变裂纹

由于长期受到高温影响以及应力粘合作用，压力管道容易出现蠕变开裂现象，导致管道金属结构出现损坏，管道部分区域出现变形问题，降低了压力管道的安全性。通常情况下，蠕变开裂多发生于集管热影响区、高温蒸汽管、加热膨胀管等区域[2]。蠕变开裂特征十分明显，裂纹方向大多都是与最大拉应力垂直，裂纹的走势通常为曲折形式，出现裂纹的区域面积较大，而且各条裂纹大多以平行排列的方式排列，主裂纹位置大多在裂纹中部区域内。蠕变问题还有一些细微的特征，例如蠕变孔，在裂纹区域会分布一些不规则的小孔，裂纹孔形状普遍为椭圆形。此外，裂纹在焊缝受损区域排列较为特殊，大多与焊缝方向平行分布，裂纹会顺着焊缝表面延伸至焊缝内容，主裂纹两侧的平行微裂纹则会沿晶粒进行分布，向着主裂纹的边界进行扩展，形成裂纹区。

1.2 焊接裂缝

现阶段我国使用的锅炉压力容器压力管道大多由金属板焊接而成，所以锅炉承压设备在受到压力作用后焊接裂缝容易出现裂纹现象，裂纹产生的影响因素多集中于高温环境下管道结构强度降低，受到压力后出现热裂纹现象[3]。通常情况下，在制造锅炉后，需要将锅炉静置冷却，才可以投入使用，所以在制造锅炉时，也会带来冷裂纹问题，从而影响到锅炉运转的安全性。由于焊接时氢元素会与金相组织接触，所以在焊接冷却时，奥氏体慢慢转变为铁元素，此时管道结构中的氢元素逐渐向着中部靠拢，在焊接冷却过程中形成氢裂纹。

1.3 应力腐蚀裂纹

管道在受到应力作用下，或者接触到腐蚀质时，也会出现裂纹现象。大多情况下，这类裂纹在集装箱管座内、汽水管道等区域出现的频次较高。通过分析该类裂纹机理可知，大多情况下管道裂纹特点为垂直性，这是因为管道受到为外界荷载过大而引起的，随着温度的提升，管道荷载压力环境出现变化，加之管道元件与循环水接触，所以管道的强度则会变弱，如果管道承受的荷载达到了临界值，那么管道非常可能出现变形这类问题，一旦管道变形程度超过了材质强度范围，则会形成应力裂纹。此外，部分裂纹也会在内部应力的作用下出现裂纹，在锅炉运行阶段，管道不仅要承受外部温度压力，还要承受内部流体压力，如果两者出现失衡问题，那么管道结构将会改变，价值内部液体有着一定的腐蚀性，所以管道形成应力腐蚀裂纹这类问题。

2 锅炉压力容器压力管道裂纹处理方案

2.1 做好管道结构审核工作

结构审核是避免由于管道结构缺陷而导致裂纹出现。例如，在进行管道焊接热处理过程中，焊接总负责人需要将焊接注意事项详细地讲解给热处理人员，使得这些人员进一步熟悉热处理工作。其次，还应该在热处理工艺开展前绘制出管道受热面曲线图，对热处理工作进行三级验收。可以降低其他部分热处理曲线验收标准，但是需要确保热处理的科学性，减少人员操作失误，提升处理质量。此外，在开展热处理工作时，应该做好交接班工作，交接人员应该详细地做好交接记录，将责任落实得更加具体。对于管道焊接质量的控制，应该更为严谨，在焊接时需要在工作记录表中详细地将管道规格、数量、材质等记录下来，使得各项操作有迹可循。要求质监人员能够到焊接现场做好监督工作，对整个焊接过程进行监督指导，如果焊接人员存在技术操作不当问题，应及时纠正。对于其他人员，应该强化上岗制度管理，只有具备上岗资格证书方可允许其参与焊接工作。对于焊接中材质的选择，可以交给施工单位，选择技术含量高的材质进行焊接，在焊接时，应该严格按照焊接标准执行焊接任务，确保焊接的科学性。

2.2 制造过程控制

在做完管道结构设计工作后，要求技术人员对设计图纸进行详细研究，在确保管道参数达到应用标准后，才能够进行制造，进一步提升管道的安全性能。在生产过程中，应该做好抽样检验工作，以确保各项生产符合保准，进一步对各生产环节进行控制，使得管道的精度达到要求。如果在质检中发现管道质量存在缺陷，应该立即停止制作，责令相关人员找到管道质量缺陷成因，在解决质量缺陷问题后，方可进行后续制造。此外，需要对压力管道焊接工作给予更多重视，焊接工作务必遵循焊接标准进行，焊接结束后需要对应力进行热处理。此外，焊接是应该将压力部件板拐角弯曲度降低，确保拐角成形时不会出现结构问题，确保管道结构符合应用保准。

2.3 强化质量控制

由于锅炉的作业环节特殊，所以锅炉面临的安全隐患也相对较大，所以应该使用人员需要在使用过程中做好质量控制措施，时刻将质量控制作为生产准则

[6]。在生产过程中，应该将各项参数误差控制在合理限度内，制定科学的检查流程，不同人员也要做好互相检验工作，做好生产流程管理工作可以提升锅炉运行的科学性，减少应用不规范给管道造成的外界压力，确保管道结构的完整性。此外，还需要制定一套锅炉使用监测制度，动态地监测锅炉运转情况，帮助维护人员发现管道裂纹问题，维护人员可以及时制定补救措施，解决锅炉管道裂纹问题，进一步提升锅炉的安全度。此外，还应该对工作人员进行技能培训，使得工作人员科学地使用锅炉，切实消除管道裂纹隐患。

2.4 X射线光谱检测

通常情况下，锅炉压力管道材质为低合金钢，所以可以借助X射线对管道结构进行检测，由于不同低合金钢有着不同的光谱，因此在获取管道光谱后能够分析出管道结构是否出现变化。如果管道出现裂纹问题，在对比光谱后很容易发现问题，而且这种检测方式精度高，能够发现一些细微的缺陷，这些缺陷往往无法通过人眼观察到，借助于光谱分析则能够快速找出裂纹位置。所以，企业可以引进这些检测技术，不仅可以提升检测质量，还能提升检测速度，帮助维护人员更好地对锅炉管道进行维护，使得锅炉运行更加安全。

3 结束语

总而言之，锅炉压力管道裂纹是影响锅炉安全运行的重要影响因素，为了解决这类问题不仅需要从锅炉压力管道生产环节入手，不断优化生产流程，确保管道质量符合保准，还应该从锅炉应用入手，减少不规范操作，确保管道结构的稳定性，减少结构变化引起的裂纹问题。此外，还应该加强人员管理，对人员进行培训，使其遵循标准进行生产，减少人员操作带来的问题。

参考文献

[1] 潘绍祥.漫谈锅炉压力容器压力管道检验中裂纹问题及对策[J].中国设备工程，2020(21):179-180.

[2] 王欣.锅炉、压力容器、压力管道检验中的裂纹问题解析[J].中国石油和化工标准与质量，2020,40(14):55-56.

[3] 李其伟.锅炉压力容器压力管道检验中的裂纹问题分析[J].南方农机，2020,51(13):120-121.