承压特种设备检验的裂纹问题分析

承压特种设备检验的裂纹问题分析

潘文杰

浙江省特种设备科学研究院， 浙江 杭州 3100 16 浙江省特种设备安全检测技术研究重点实验室， 浙江 杭州 310016

摘要：我国经济发展离不开承压特种设备，比如锅炉，还有其他的压力容器和

压力管道，这些设备的安全问题，和社会生产生活直接关联，如果不能将细微的问题检验出来，等同于将一部分区域置放在“炸弹”之上。而诸多安全问题当中最为普遍的就是裂纹问题，其成因复杂，状态不同，需要检验者综合分析具体对待，才能形成针对各种裂纹的预防处理方案。

关键词：承压特种设备；设备检验；设备裂纹；安全生产

引言：特种设备行业的运作中，会涉及到诸多的因素和环节，这就会给行业的运作和发展形成极大的阻碍，其中的设备检验环节可谓是重点环节，这一环节的工作中，检验的最终任务就是要对承压部件中的缺陷问题予以分析和归纳，特别是要对压力容器所具备的安全性进行核查，在此过程中，极易出现的缺陷类型就是裂纹问题，如果承压部件表面出现了裂缝现象，将会给设备的运作带来极大的阻

碍，甚至会降低设备的运作效率，对部件的裂纹问题进行分析，可以从微观和宏观角度实现全方面的分析，通常都会从微观角度予以分析，而后对裂纹的特征、路径和性质等予以分析和探究

一、对承压类特种设备质检中的裂纹问题分析

（一）对于机械疲劳裂纹问题分析

这一问题主要是因为辅助转动机械、大轴或是叶轮的运作中，所产生的一些机械疲劳裂纹，它们一般会处在锅炉设备的表面的位置，裂纹产生的初期会较为短小，但是随时间的推移，它将会呈现着隧道的形式予以扩散，在中期阶段，裂纹会随之增长，而后还会逐步延伸和扩散，那么，此时的拉伸力和裂纹之间会呈45度角，并继续延伸，如果裂纹发展到一定程度，二者的角度会随之扩大，最终会呈现着90度角^[1]。

（二）对于应力腐蚀裂纹问题的分析

受到应力以及腐蚀介质二者的共同作用，很容易出现力腐蚀裂纹，特别是在锅炉设备之中更是如此，这一环境下极易因为力腐蚀问题，导致集装箱管座和汽车管道的位置出现腐蚀裂纹。一般情况下的应力腐蚀的裂纹都是垂直状态，但是，在奥氏体不锈钢配件之上出现这一问题，它的形态则应是树枝状，不仅如此，如果在其他位置出现应力裂纹，也会呈现不同的状态。比如，在火电厂内壁中部位置出现了应力腐蚀裂纹，它的裂纹形态则会容出现延伸带状。

（三）过烧和过热裂纹问题

在高温的状态下，机械设备容易产生过热或过烧裂纹，此类的裂纹，从宏观角度来讲，它都会呈现着大小不一的状态，锅炉中的晶界氧化和融化趋势会逐步增强，同时它的表层之上则极易产生碎裂问题。如果从微观的角度对过烧、过热裂纹问题的诱因进行分析，可知一般都是因为晶粒出现增大现象，致使魏氏组织出现覆盖面积过大问题，与此同时，通过显微镜对晶粒表层予以观察，可知它的孔洞较大，同时氧化晶界面呈现着网络形态。锅炉设备出现了过烧或是过热等问题，一般都是由于焊接、弯制和轧制环节的工作中出现超限度的热处理问题，如果热量在此过程中堆积，过烧或是过热裂纹问题就会集中在某一个局部位置，进而出现了裂纹现象，这些问题会给锅炉的使用性能造成极大的负面影响。

（四）热疲劳裂纹问题分析

引发热疲劳裂纹问题的主要原因就是金属拉抻作用之后，经过反复作用之后，容易出现超限制问题，此时，设备应用的过程中，在整齐管道压力表、喷水减温设备以及排气管管座等等位置极易发生，但是，这些裂纹可能无法表现，这些部件所带来的负面影响是极大的，热疲劳的裂纹所呈现的形态会相对较粗，但它的口状则较为细小^[2]。

（五）对于腐蚀疲劳裂纹问题分析

腐蚀疲劳裂纹和应力腐蚀疲劳裂纹具有一定的差异性，在诸多的区域范围内或是设备都会存在这一问题，出现这一问题的区域一般都是在集装箱和汽包等区域，这些位置会受到诸多介质的影响。与此同时，还会受到振动的作用，在此之后，这些裂纹的宽度会逐步的拓展，随着时间的推移，裂纹问题会越来显著，直到裂纹充斥到整个物体为止。从微观的角度进行分析，可知腐蚀的裂纹的腐蚀问题在越发严重，裂纹的尾部位置会相对较宽，同时也会体现着尖锐和细小的形态。主裂纹问题出现之后，还会出现次裂纹，这些裂纹会随着主裂纹的增加而拓展，同时也会因主裂纹的限制而随之变小，总体数量也会相应的减少。

二、裂纹的预防与建议

（一）原料及设备制造过程

应当依据相关法律标准与设计文件合理选材，一旦发现劣质材料或与材质规格不符，不得使用。在生产过程中结合设备使用参数，合理安排各项制造工艺的操作要点，严格控制各项指标。

（二）使用前应当得到检验验收

检验验收主要包括制造监督检验和安装监督检验，前者保障设备的厂家制造质量，后者保障设备现场安装质量，两者不可混为一谈。例如，锅炉产品在制造时应当接受制造所在地特种设备监督检验机构的监督检验，而在安装时需要接受设备使用地特种设备监督检验机构的监督检验，两者共同提高锅炉使用的安全性。

（三）设备使用过程

在人员上，相关部门应当定期为设备管理人员和操作人员进行相关培训，提升员工的技能水平，确保能了解设备的操作参数和操作工艺，避免设备在超温，超压，超负荷或改变运行参数下运行。同时提高员工的风险意识和应对意识，确保发生设备失效事故后应对措施及时有效。在场地上，应该设置专门的场地，并树立明确的警示标志，避免无关人员进入。同时设置安全通道，应对极端情况下的人员逃生^[3]。

（四）定期检验

承压特种设备危险系数较高，为了降低安全事故发生的概率，必须加强对其检验检测，依据相关法律法规，设备的使用过程中需要定期做出检验，检验检测从用户管理制度水平，原制造安装检验情况。当前设备运行状态等方面进行，并对原制造安装过程质量进行一定比例的抽查，如材料特性，焊接，连接，质量，设备整体性能测试等方面进行。采用的手段包括：资料审查、宏观检查、材质复验、焊接质量无损检测、压力试验及安全附件检验等。

三、结束语

锅炉、压力容器、压力管道，是生产生活当中离不开的承压特种设备，但是因为其在原材料选择、生产过程中，存在生成裂纹的风险，比如应力腐蚀裂纹、机械疲劳裂纹、过热过烧裂纹、腐蚀疲劳裂纹、热疲劳裂纹、蠕变裂纹和过冷过热裂纹，直接影响到了成品安全系数。对其进行裂纹检查，除了需要雄厚经验之外，更需要先进检测仪器。

参考文献：

[1]邵彩元.承压特种设备检验的裂纹问题分析[J].石化技术,2017,024(008):182-182.

[2]马崇泰.承压特种设备检验的裂纹问题分析[J].中国高新区,2018,000(018):164.

[3]王仲强.承压类特种设备检验中裂纹问题研究[J].科研:00009-00009.