锅炉压力容器压力管道检验中裂纹问题及预防处理方法

锅炉压力容器压力管道检验中裂纹问题及预防处理方法

吕 琼

河南省锅炉压力容器安全检测研究院驻马店分院 河南省驻马店 463000摘要：承压类特种设备中锅炉、压力容器、压力管道的裂纹问题是影响企业日常工作安全性与稳定性的关键环节，基于此企业通常都会建立健全的管理结构体系，联系专业的检验人员进行承压设备检验工作，以便于及时发现设备运行过程中潜在的安全风险。而想要科学的预防风险问题，就必须要充分分析出承压设备的常见裂纹类型有哪些，掌握具体设备产生裂纹的主要原因。结合这些内容有针对性的制定预防产生裂纹的工作方案，从而保障企业特种设备的安全运行。

关键词:锅炉；压力容器；压力管道；检验；裂纹

企业生产中，锅炉、压力容器始终属于高温、高压的状态，而压力管道是锅炉运行的关键部分，压力管道出现裂纹易发生爆炸，严重威胁人们的生命财产安全。因此，有必要充分认识锅炉、压力容器、压力管道检验检测中遇到的裂纹问题及其形成的原因，并采取有效的措施，预防或减少因裂纹而造成的危害。

1 锅炉压力容器压力管道检验中常见的裂纹问题有以下几种

　　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，二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

　　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]。

　　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 锅炉压力管道裂纹的检验方法

　　2.1常规检测方法

　　锅炉压力管道裂纹检验的常见方法有射线检测、超声波检测、磁粉检测等，由于压力管道本身的特点，而且检测的结果很容易受到工作人员的技术水平、工作状态、责任意识等方面的影响，还会受到管道直径、管道内壁厚度等各种因素的影响。磁粉检测只适用于检测近表面缺陷，会受到材料方面的限制，只限原材料为铁磁性材料的锅炉压力管道裂纹检验。由此可见，常规的检测方法具有一定的局限性[2]。

　　2.2利用超声导波检测

　　对于一些大型的锅炉设备，使用超声导波进行检测，可以得到更加准确的检测结果，比如火电厂的锅炉压力管道，就可以利用管道超声导波聚焦检测的方法进行检测。具体的检测方法是：通过固定在管道周围的探头模块，向管道环方向均匀排开，沿着管道内利用声波模式发出低频超声波，如果管道壁厚度发生变化，就会有一定能量被反射回来，探头接收到相应的反馈能量之后就可以检测到管道中是否存在问题。还可以根据管道内壁厚度的变化来确定裂纹的位置。

　　2.3红外热成像检测

　　红外热成像检测是利用红外热成像原理对锅炉压力管道内部的裂纹进行检测的方法，其中必须使用到的设备为红外热成像仪，该仪器可以检测到锅炉压力管道的红外辐射能量，并且将其转化为相应的电信号，从而反映出内部的红外热能量分布图像，判断管道内部是否有裂纹以及裂纹的发展趋势。红外热成像技术可以直观地对管道的材料、管道结构的完整性以及连续缺陷进行检测，灵敏度较高，精确度也比较高，能够快速地反映出管道内部的裂纹，而且这种检测方法适用于各种温度环境下的压力管道检测，不受时间和环境温度的限制，适用范围较广。但是使用这种方法进行检测，对材料的导热率以及设备的几何尺寸要求比较高，材料的导热率越低，检测的灵敏度就越高，缺陷面积越大，检测的灵敏度就越高，这种检测技术可以应用到各种裂纹的检测过程中，具有较高的应用价值。

3 锅炉压力容器及压力管道裂纹问题的预防与处理

　　3.1人为操作控制

锅炉对能量实现了转换，而锅炉压力容器压力管道的裂纹问题与人为操作水平有着较大的关系，因而控制操作人员的操作规范可以在一定程度上避免裂纹的产生。然而，目前很多锅炉操作人员没有接受过专门的专业技能教育和训练，不太熟悉相应的操作规范和方法，会出现一些操作失误的情况，从而影响到了锅炉的安全运行。因此，对锅炉操作人员的培训工作需要普及和加强，解释和明确具体的操作规范和方法，可以安排必要的考核和绩效，从根本上预防由于人为操作不当而产生的裂纹问题。

　　3.2原材料生产质量控制

锅炉压力容器压力管道原材料的生产质量与锅炉压力容器压力管道裂纹问题的产生密不可分。锅炉压力容器压力管道在进行生产之前，需要仔细的对材料和设计图纸方面的内容进行审视，对其中的具体要求进行明确，确保严格按照具体的生产规范进行生产，确保有效控制各个生产和加工环节。同时，要明确锅炉压力容器压力管道的生产管理规定内容，确保在程序文件和质量控制的范围内进行生产，确保工艺流程的正常开展。

　　3.3锅炉质量控制

锅炉是一种高危设备，在其生产过程中需要对设备质量进行充分的把控，确保误差内容在合理的标准范围之内。所以，严格的自我检查和法定检验的程序不可或缺，只有严格的控制生产工序才可以提升锅炉质量，从而最大限度上的减少和避免裂纹问题的出现。

结束语

综上所述，工业生产中需要大量设备和工艺的支持，为了确保生产安全，应该进一步加强对锅炉压力容器压力管道检验工作，优化现有的检验流程，提升人员责任意识和专业能力，一旦发现裂纹及时上报进行处理，避免裂纹扩大出现严重的爆炸事故，保证生产作业活动安全稳定进行。

　　参考文献

　　[1]李红艳.锅炉压力容器压力管道检验中的裂纹问题研究[J].黑龙江科技信息，2013，25（14）：14.

　　[2]李广彬.锅炉压力容器压力管道检验中裂纹问题的研究与处理[J].山东工业技术，2015，41（4）：32-32.