探析锅炉压力容器压力管道检验中的裂纹问题

探析锅炉压力容器压力管道检验中的裂纹问题

赵艳红

滨州市耀华工程设计有限公司 山东 滨州 256600

[摘要]锅炉是一种很日常见的生产设备。在正式生产前，必须对锅炉进行全面仔细的检查，确认无问题后方可投入使用，锅炉、压力容器、压力管道等经常出现各种裂纹，必须引起重视，本文由此展开论述。

关键词：锅炉；压力容器；压力管道

引言：锅炉是一种很日常见的生产设备。在正式生产前，必须对锅炉进行全面仔细的检查，确认无问题后方可投入使用，锅炉、压力容器、压力管道等经常出现各种裂纹，必须引起重视，本文由此展开论述。

一、锅炉，压力容器，压力管道定义

(一)锅炉，是指利用各种燃料、电或者其他能源，将所盛装的液体加热到一定的参数，并对外输出热能的设备，其范围规定为容积大于或者等于30L的承压蒸汽锅炉;出口水压大于或者等于0.1MPa (表压)，且额定功率大于或者等于0.1MW的承压热水锅炉;有机热载体锅炉。

(二) 压力容器，是指盛装气体或者液体，承载一定压力的密闭设备，其范围规定为最高工作压力大于或者等于0.1 MPa(表压)，且压力与容积的乘积大于或者等于2.5MPa.L的气体、液化气体和最高工作温度高于或者等于标准沸点的液体的固定式容器和移动式容器;盛装公称工作压力大于或者等于0.2MPa (表压)，且压力与容积的乘积大于或者等于1.0MPa.L的气体、液化气体和标准沸点等于或者低于60°C液体的气瓶;氧舱等。

(三)压力管道，是指利用一定的压力，用于输送气体或者液体的管状设备，其范围规定为最高工作压力大于或者等于0.1MPa (表压)的气体、液化气体、蒸汽介质或者可燃、易爆、有毒、有腐蚀性、最高工作温度高于或者等于标准沸点的液体介质,且公称直径大于25mm的管道。

二、锅炉压力容器压力管道管理制度

为了保证生产正常进行，保护人民生命财产的安全，加强锅炉、压力容器、压力管道管理，特制定本制度。第一条锅炉、压力容器及压力管道的管理范围、分级及技术检验标准必须按国家有关规程(定) 执行。

使用与管理

1、二级单位对设备安全使用负责，主要负责人应当对本单位特种设备的安全和节能全面负责，使用符合安全技术规范要求的锅炉、压力容器、压力管道;

2、锅炉、压力容器、压力管道，二级单位逐台(条)办理使用登记，登记标记置于该设备的显着位置;

3、二级单位按规范要求逐台(条)建立锅炉、压力容器、压力管道安全技术档案。

三、锅炉压力容器压力管道检验中常见的裂纹问题

在现实生活中，锅炉压力容器压力管道的运行面临着复杂的内外部环境，这些裂纹混杂在一起。一般情况下，根据裂纹产生和发展的原因对裂纹进行分类，裂纹的形成与锅炉的用途、结构、材料和部件有关。锅炉压力容器和压力管道因零件、材料和用途不同而产生的裂纹也不同。

（一） 应力腐蚀开裂

应力腐蚀裂纹的产生是应力与腐蚀介质（浓碱水）共同作用的结果。这种裂纹主要发生在锅炉汽水管道和容器管座上。这些成分暴露在碱性水中后，碱性水的腐蚀会引起金属微观世界的化学变化，即金属晶体与边界形成电位差，从而促进两者之间的弱电流，这些电流导致金属产生裂纹。通过显微镜下观察裂纹，发现裂纹有主裂纹和次裂纹，主裂纹的发展趋势是通过晶体内部，而次裂纹的发展趋势是沿晶界呈径向。奥氏体不锈钢是最容易产生这种裂纹的材料，它是在水蒸气的应力作用下形成的，并且裂纹是树枝状的

（二） 疲劳裂纹

疲劳裂纹是锅炉压力容器压力管道检验中常常会遇到的裂纹问题之一。这类裂纹初期相对较小，中后期会继续扩展。疲劳裂纹有三种类型：机械疲劳裂纹、热疲劳裂纹和腐蚀疲劳裂纹。

机械疲劳裂纹的常见部位是叶轮、叶片、辅助转动设备等零件。而且，大部分裂纹起源于设备表面，呈直线状，开始时较短，逐渐向内扩展，直至形成长裂纹并稳定扩展。这种裂纹的来源是材料缺陷区、工具痕迹、接头、尖角和小孔。

热疲劳裂纹是在低于抗拉强度的条件下，反复作用在金属上的应力引起的。腐蚀疲劳裂纹是在现有疲劳裂纹的基础上形成的。它与应力腐蚀裂纹具有相同的性质，也是应力和腐蚀介质共同作用的结果。这种裂纹通常为穿晶裂纹。随着时间的推移，裂纹逐渐扩大，压力容器和压力管道内壁会出现腐蚀坑。它们大多形成在汽包管座和母管座上。这些设备能与腐蚀介质接触，长期承受振动引起的应力，满足腐蚀疲劳裂纹形成的条件。

（三） 过热和过冷裂纹

在锅炉压力容器压力管道的制造中，用的材料是金属板。金属板在制造过程中必须要经过焊接、轧制、冷却等工序。每道工序的温度都会有变化，如果温度太冷，金属材料就会开裂，太热也会裂开。当加热温度高于金属的临界温度时，会产生过热裂纹，当焊后经过长时间冷却后会产生冷裂纹。长期形成的冷裂纹是隐蔽的，不容易被发现，而热裂纹会氧化或熔化晶界，过烧的金属不能承受变形。这些裂纹给锅炉承压设备带来很大的安全隐患。

（四） 蠕变裂纹

压力容器蠕变裂纹的应力来源于温度和时间的变化。这类裂纹主要形成于管道和集箱的应力集中部位，以及过热膨胀的管道表面。同时，设备会变形，材料结构会损坏，相互分离。蠕变裂纹将发展成一个主裂纹位于中间，大量裂纹平行分布于两侧的裂纹区。有蠕动裂纹的设备，其损伤部位有不同数量的孔洞，孔洞连接不规则，且多为米或椭圆形。蠕变裂纹沿晶界扩展。

四、解决方法

要提前预防和处理锅炉压力容器、压力管道检验中的裂纹问题，提高锅炉安全系数，减少安全事故发生的可能性，及时消除裂纹隐患，减少公民生命财产损失。相关部门可以从以下几个方面入手：

（一）对锅炉压力容器、压力管道制造的各个环节都要严格管理

首先，要对发电锅炉及其辅助设备的原材料质量进行控制。要不断改进锅炉材料，改进制造工艺，制定生产标准，明确生产要求，保证生产过程的标准化操作，有效控制生产各环节，严格把关各工序，从而最大限度地降低材料引起裂纹的概率。其次，认真审核锅炉压力容器和压力管道制造的各个环节，确保员工按生产标准操作，防止生产过程中的失误。最后，对锅炉的安装和使用进行监督管理，最重要的是提高操作人员的操作水平。

（二） 加强对锅炉、压力容器、压力管道的检查

锅炉设备完工后，应该按照标准进行验收，并在投入使用前重新检查。在日常生活和工作中应做好详细记录，以便了解锅炉压力容器压力管道的变化情况，从源头上避免裂纹造成的安全隐患。而且，绝不放松对老化锅炉设备的检查，增加检查频次，扩大检查范围。此外，要建立健全相关的稽查制度，约束稽查人员的行为。

锅炉、压力容器压力管道作为一种高温设备，在设备运行过程中一旦发生意外故障，可能会发生爆炸，对人民群众的生命财产造成一定程度的损害，甚至造成不可弥补的经济损失。因此，在锅炉压力容器压力管理检查中一定要细心：在工作中，一定要注意和管理设备的裂纹。在锅炉压力容器压力管道裂纹检测中，应从裂纹形态分析入手，判断裂纹的性质、种类及影响因素。有关技术人员应根据裂缝的特点及时采取科学合理有效的措施，解决裂缝问题，为设备的安全运行提供保障。

结束语

综上所述，由于锅炉长期运行中各种因素的影响，各种故障不可避免。针对压力容器和压力管道的裂纹问题，对裂纹问题进行了叙述，并针对的裂纹问题提出了相应的方法，以提高锅炉设备运行的稳定性。

参考文献：

[1]关超.分析锅炉压力容器压力管道检验的裂纹问题[J].中国化工贸易，2016（009）

[2]姚舜刚.锅炉压力容器压力管道检验中裂纹问题探究[J].基层建设，2018（17）