分析锅炉压力容器压力管道检验中的裂纹问题

分析锅炉压力容器压力管道检验中的裂纹问题

李泳泉

广东省特种设备检测研究院中山检测院 广东中山 528403

摘 要：伴随着工业生产水平不断提高，锅炉设备的应用越来越广泛，锅炉压力容器成为比较常见的压力设备之一。在锅炉压力容器运转的过程压力管道时常会出现裂纹，不同程度、不同方向、在不同位置出现的裂纹在检验环节存在一定的区别。本文以压力管道裂纹问题为研究切入点，深入剖析压力管道在运转过程中存在的、较为常见的裂纹问题，并尝试从多个层面提出优化裂纹检验工作的积极建议，以期引起检验人员的重视，确保锅炉压力容器处于良好的运转状态。

关键词：锅炉压力容器；压力管道；裂纹检验

引 言

压力管道和压力容器同属于一个集成系统，在运行过程中相互作用、相互影响，而由于压力管道较长，受力较为复杂，且压力管道常处于高温影响下，非常容易产生裂纹，一旦产生裂纹极有可能会影响设备的使用寿命，带来严重的经济损失，还有可能会产生安全事故带来不良的社会影响，因此必须要加强对压力容器压力管道裂纹的了解，因地制宜进行解决。

一、锅炉检验内容和方法

对压力容器进行检验时，需要严格检查保护装置、设备支座、质量外观等，在对质量外观进行检验时，应当重点关注平台和管道的保温、走向等。在对压力管道进行检验时，需要重点检验技术资料、安装管道质量、膨胀状况等，同时还需要进行水压测试，在检验过程中需要重点关注管道疏水、放水情况。在检验外部时，需要保障锅炉处在工作运行状态下，外部检验的次数需要控制在一年一次以上。如果根据工作需求需要对锅炉进行较大程度的修改，那么必须要在修改完毕后进行外观检查。在检验内部时，需要确保锅炉处在非工作状态下，检查次数需要控制在两年检测一次以上，在对内部进行检验时需要重点检验安全性以及严密性等。其中，需要注意内部检验不得与水压检验同时进行。除此外，还需要对相关工作人员进行检查，主要检查工作人员的执照、资质证书、工作效果等，只有通过以上检查才能更好确保压力管道处在正常运转状态下，也能够最大程度降低压力管道发生故障的几率。

2. 管道检验常见裂纹类型

一般说来，锅炉压力容器及管道裂纹产生的原因与锅炉的用途、制造材料、结构类型及长期运行复杂的内外部环境息息相关，并且在一个锅炉系统中往往是多种类型的裂纹混合存在的。按照裂纹产生与发展的原因进行分类，可将裂纹分为应力腐蚀裂纹、机械疲劳裂纹、过热过烧裂纹、腐蚀疲劳裂纹、材料热疲劳裂纹、材料蠕变裂纹等六种类型。

2.1应力腐蚀裂纹

在用锅炉、压力容器和压力管道使用过程中，由于使用高参数导致设备或管道与内部的介质在一定条件下会持续进行多种化学反应，设备或管道内壁面上集聚腐蚀性介质，会腐蚀锅炉、压力容器和压力管道内壁。另一种形态的腐蚀是由于设备外壁防腐层或者保温层脱落，导致裸露在外的金属壁上集聚腐蚀介质，最终会腐蚀锅炉、压力容器和压力管道外壁。长期下去则导致锅炉、压力容器和压力管道壁厚减薄，由于壁面强度不足而产生裂纹。

2.2机械疲劳裂纹

机械疲劳裂纹常见于锅炉辅助系统中的叶轮、叶片、大轴等转动机械部位处，此种裂纹形成主要包括两个阶段，具体分为初期长裂纹扩展阶段与后期切向裂纹形成阶段，因此，机械疲劳裂纹的形成与锅炉的运行时间年限有关，在初期阶段，主要表现为应变反应的累积，随着时间的推移，进而造成外部特征明显的机械疲劳长裂纹，从微观上分析主要是造成了穿晶，进而引发管道发生脆性开裂。

2.3过热 、过烧裂纹

通常在压力容器及管道的弯头处、焊接处会产生过热、过烧裂纹，这种类型的裂纹产生的原因与温度相关，当持续升温超过临界点时，弯制或者焊接过的部件将会发生局部氧化，进而造成压力容器及管道外表面产生大小不同的裂纹，而过热裂纹的出现，将威胁到锅炉系统的安全运行。

2.4腐蚀疲劳裂纹

腐蚀疲劳裂纹也是锅炉压力容器及管道上经常出现的裂纹之一，常见于锅炉系统弯管内部中性层区。产生这种类型裂纹主要由于锅炉系统运行过程中造成的振动及残余应力、冷加工变形等因素影响，主要特征表现为群状分布，并由管道外向管道内逐渐扩展。

2.5 材料热疲劳裂纹

当压力管道局部区域受到反复弯折或拉伸的应力作用时，将会导致热疲劳裂纹的产生。此类裂纹的主要特征表现为网状，肉眼观察并不是很明显，但却会直接影响到管道部件的使用寿命，在排气管设备、管道压力表处通常能检测出这种类型的裂纹，也属于一种常见裂纹。

2.6材料蠕变裂纹

在用锅炉、压力容器和压力管道在使用过程中由于加热和保温过程产生的非弹性应变不能恢复，降温过程中产生拉应力，如果金属低于拉伸强度极限，此情况下受到应力反复作用，则容易出现蠕变—热疲劳裂纹。蠕变—热疲劳裂纹是设备或管道材料在拉应力的作用下随着设备或管道使用时间的增加产生的，裂纹以逐渐扩张的形式出现，主要因温度因素和应力作用产生。

2. 锅炉压力容器压力管道出现裂纹的预防措施

3.1提高操作者的技能水平，严格规范操作要求

在锅炉压力容器压力管道实际运行的过程中其裂纹的出现和工作人员的实际操作技术存在着必然的联系，源于在锅炉实际运行的过程中是在高温的环境下进行的，大多数裂纹产生的原因主要是因为内部的剧烈的压力或者是短周期的变化为引起的。比如说在锅炉运行的过程中在停炉或者是运行的过程中能够平稳过渡，就需要锅炉的温度变化变缓，这样尽可能的减少时间的温差，这样就有效的避免了因为温度的骤变而产生的裂纹。所以在锅炉实际运行的过程中要想从根本上预防裂纹的出现，就要对锅炉合理的进行使用，以此来提升工作人员的实际操作水平，只有这样才能有效的延长锅炉的使用年限。

3.2强化生产制作管理过程

生产制作管理也是确保锅炉压力容器良好运行的关键环节，应对此环节进行重点检验：（1）全面检验每处生产细节，多次检验锅炉的生产品质。以生产标准为基本参照，严格把控工艺流程，引进比较先进的生产技术，降低生产过程中存在裂纹隐患的可能性。（2）进一步规范图纸设计，利用科学的评估方法对图纸设计进行检验，可以通过测试的方式不断完善图纸设计，提高图纸设计的科学性和可操作性。（3）采取抽样检测的方式检验原材料品质，严格把控质量关，避免因原材料不达标而留下生产隐患。（4）规范管理生产工序，全面检查制作情况，加工环节对于锅炉质量来说非常重要，如果此环节出现问题，不仅会导致后期出现裂缝问题，而且会对原材料造成一定程度的浪费。可见，将检验贯穿于锅炉制作全过程，更能够为提高锅炉使用性能提供基本保障。

3.3形成规范的质量检验及维护体系，加强日常维护

日常维护是确保锅炉压力容器正常运行的重要措施，形成规范的检验及维护体系至关重要：（1）规范生产环节质量检验，构建具有指导和约束效力的管理体系，不断优化锅炉制作流程，尤其是增强对压力管道裂缝问题的预防意识。（2）压力管道在处于工作状态时，难免会出现裂缝问题，应从每次出现的裂缝问题中吸取经验，锻炼对应急情况的处理能力。当锅炉处于停炉状态时，可以适当释放应力，并做好维修检查。（3）在日常维护中，应制定定期检查计划，定期更换各零件，检查过程应严格、仔细，关注到每个小零件；（4）在锅炉长时间运转的过程中，内壁容易积累残渣，残渣遗留会导致锅炉整体出现受热不均情况，应定期做好相关清理工作。同时，压力管道存在老化现象，耐用性会不断降低，在检验过程中应尤为关注其力学性能以及冲击韧性。

2. 结束语

综上所述，锅炉压力容器压力管道裂纹是锅炉运行过程中的一种常见问题，在锅炉运行的各个环节中都有可能出现锅炉压力容器压力管道裂纹，且裂纹一旦出现将会严重威胁到锅炉的安全、稳定运行。为了能够保证锅炉的稳定运行，在新时期，需要相关人员强化对锅炉压力容器压力管道裂纹检验的重视，应用科学的检验方法来及时发现、提前预防、优化处理锅炉运行中的压力管道裂纹，从而为我国锅炉企业的发展提供支持。

参考文献

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2. 锅炉压力容器压力管道检验中裂纹问题及预防措施[J].王守学.建材与装饰.2020(17)

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