锅炉压力容器压力管道检验中裂纹问题分析

锅炉压力容器压力管道检验中裂纹问题分析

张远 魏志杰

新疆维吾尔自治区特种设备检验研究院 新疆 830000

摘要：压力容器是锅炉整个运行中重要的环节之一，该设备是一项极易燃烧和爆炸的承压设备，具有一定的特殊性。在该设备运行的过程中，由于其处于高温状况，因此该类形势下，压力管道很容易产生裂纹，影响整个生产设备的运行，使得有关企业或是部门出现安全问题，造成一定的经济损失。因此，我们应不断加强压力容器压力管道的裂纹检验工作是很重要的内容，依照裂纹发生的原因，提出科学的解决方式，控制裂纹问题，从而实现我国有关企业运行的稳定和安全性。

关键词：锅炉；压力容器；压力管道检验；裂纹

1锅炉压力容器压力管道检验中裂纹问题的原因

1.1疲劳裂纹

锅炉压力容器压力管道中，最常见的一种裂纹就是疲劳裂纹，分为机械疲劳裂纹和热疲劳裂纹两种主要形式。尤其是在汽轮机叶轮、大轴和辅助转动机械设备中，机械疲劳裂纹相对较多，随着交变应力的增大以及腐蚀介质的增多，会导致机械疲劳裂纹的不断扩展，进而对设备运行造成影响。机械疲劳裂纹会受到多种外界因素的影响，包括了环境介质、结构形式和组织状态等，因此，在对其进行检测时，往往难度较大，需要考量的内容较为繁杂。拉伸应力轴与机械疲劳裂纹的角度在45°左右，呈现出稳定扩展的特点。在输水管座、压力表管座和排汽管管座中，热疲劳裂纹相对较多，只要是受到温度变化而产生。

1.2焊接裂纹

现阶段，部分企业所应用到的锅炉压力容器管理主要是通过加工和卷制，以及焊接所特定的板材制成，但很容易导致在锅炉制造中产生裂纹。在该类状况下，焊接裂纹主要是因为高温作用下所形成的“热裂纹”。在焊接之后经过长时间的冷却之后，一些金属材料极易产生冷裂纹。该类状况发生的主要原因就是冷切后金相组织中会存在一定的可溶解氢元素，奥氏体也会逐步转变为铁相体的整个过程，氢元素也会受到该类因素的影响朝着中间聚拢，从而形成一定的氢裂纹，从而发展为焊接冷切裂纹。

1.3腐蚀裂纹

腐蚀裂纹是由于锅炉运行过程中一定的压力或介质因素引起的。最常见的腐蚀裂纹出现在集管套筒中。在锅炉的实际运行中，裂纹的形成不是单一因素造成的，而是可能受到多种因素的影响，如冷加工变形、振动、残余应力等，在一定程度上会导致腐蚀裂纹的出现。因此，维修人员在维修裂缝时需要考虑很多因素。

在锅炉压力容器压力管道的实际运行过程中，锅炉弯头内壁普遍存在腐蚀裂纹。锅炉在以后的正常运行过程中，即使只是轻微的局部腐蚀，也会直接导致腐蚀开裂。而在形态分析上，一般来说，腐蚀性裂纹的数量比较多，呈团状分布，且开口比较大。如果对腐蚀裂纹处理不当，会导致裂纹继续向外扩展，进而对锅炉整体压力管道产生一定影响。

1.4蠕变裂纹

蠕变裂纹主要造成出现的原因就是因为压力管道持续运行，受到温度压力和应力的影响，使得金属材料变形，同时因为材料产生分离，所形成的一类裂纹。此类裂纹一般存在高温蒸汽管道处的弯管外弧的表面，或是集装箱应力较大的位置，其中最大的应力及走向趋于垂直状态，但是裂纹带则一般呈现为平行状，通过仔细观察沃恩可以知道，每个裂缝间不具备一定的规律性，其主要的裂纹形状为孔洞状或是米粒状。

2锅炉压力容器中压力管道裂纹问题的控制措施

2.1超声波检测技术

超声导波检验技术在大型锅炉设备的检测中较为常用，最早用于检验油气管道和石化装置管道裂纹。在实践工作中，应该将探头模块设置于压力管道附近，并保持环向布置的形态，严格控制探头的间距。当管道的厚度发生变化时，则会对低频超声波的传导造成干扰，探头可以接收相应的反射能量，从而对锅炉压力容器压力管道的连续性进行评估，实现对裂纹的有效定位。与传统检验技术相比较而言，能够有效保障裂纹检验的全面性，同时，提升工作效率。声发射检验技术也是超声波检验技术的常见类型，应力波会由于压力管道裂纹的存在而被激发出来，在对其进行接收时则主要借助于声传感器，实现对裂纹声信号的获取与分析。应用声发射检验技术时，能够满足实时监测和远距离监测的要求，增强裂纹检验的敏感性。尤其是当压力管道具有较小的空间时，该检验方式的应用效果较好，在大型电站锅炉管道中的应用较多。对于应力波声信号的提取，是该检验技术的关键点，经验模态分解联合自相关差分Duffing振子法的应用，能够增强其识别能力，但是，也存在阈值选择的限制。

2.2加强压力容器压力管道的生产制作质量

想要确保化工企业生产的顺利运行，有关工作人员应把握重视。在锅炉压力容器的正常运行，对压力容器中压力管道制作生产质量提高一定的重视。首先，在压力容器中压力管道整个生产运行中，要对压力管道进行一定的检验，对制作细节也要进行相应的检查。依照企业生产标准或是工艺技术要求，提升压力管道自身的质量。其次，要对压力设备进行图纸设计。有关技术制造工作人员应依照产品实际需求，并做好认真分析，对制造设计图纸进行全方位的审核。在图纸设计过程中，应对压力管道各类裂纹问题进行分析，并在设计过程中采取合理的技术工艺和相应的材料，提升压力管道总体质量。最后，在整个制造生产中，应对各个工序进行详细的检测，并避免因为制造环境等诸多问题，对压力管道质量问题进行控制。同时一旦压力管道制造出厂之后，应及时对压力容器整体质量进行检查。

2.3做好温度的的控制

由于锅炉压力容器压力管道持续运行，并处于高温状态，加之部分其他因素的作用影响，极易出现裂纹问题。所以，在压力管道裂纹问题进行处理的过程中，我们应严格控制温度变化，并对运行环境进行改善，如在生产区域之内安置相应的降温设备，从而避免因为升温出现裂纹。同时，在实际检验过程中，如果温度较高，也应及时停止容器的运行，及时进行降温处理，只有这样，才能更好的控制裂纹问题的出现。此外，还应运用温度监控设施，对整个运行过程进行实施监控，随时了解温度变化，如果发生不良问题要及时的采取措施进行控制，从而提升锅炉压力容器中的管道检验工作，及整个设备的运行安全。

2.4工作人员技能操作水平的提升

在锅炉压力容器压力管道的实际操作过程中，裂纹的出现与工作人员的实际操作工艺有着必然的联系，这源于锅炉的实际操作过程是在高温环境下进行的。大多数裂纹主要是由于内部剧烈的压力或短时间的变化引起的。

比如在锅炉运行过程中，在停炉或平稳过渡运行过程中，就需要减缓锅炉的温度变化，从而尽可能减小时间温差，从而有效避免温度突变引起的裂纹。所以在锅炉的实际运行中要从根本上防止裂纹的发生，就必须合理使用锅炉，以提高职工的实际操作水平，只有这样才能有效地延长锅炉的使用寿命。

另外，在相关部门招聘操作人员的过程中，要适当完善准入条件，确保在实际操作过程中具有良好的职业道德。此外，在日常工作的实际过程中，还要对操作人员进行专业技能培训，提高其理论知识和操作水平，在实际操作过程中尽量避免出现裂缝。

结论

疲劳裂纹、腐蚀裂纹、焊接裂纹、蠕变裂纹等，是当前锅炉压力容器压力管道的主要裂纹类型，导致裂纹产生的原因不尽相同，因此，检测技术的使用方法也有所差异。超声波检测技术、渗透检测技术、红外成像检测技术、磁粉检测技术、射线检测技术和光纤传感检测技术等，是实践工作中几种常用的裂纹检测技术，应该掌握每项检测技术的要点，同时了解其适用条件，确保裂纹问题能够得到及时检测并处理。

参考文献：

[1]王守学.锅炉压力容器压力管道检验中裂纹问题及预防措施[J].建材与装饰，2020(17):203+206.

[2]关超.锅炉压力容器压力管道检验中的裂纹问题[J].南方农机，2020,51(08):218.

[3]魏延鹏.锅炉压力容器压力管道检验中裂纹问题及预防措施[J].科学技术创新，2020(11):195-196.

[4]韩忠美.锅炉压力容器压力管道检验中裂纹问题及预防处理方法[J].中国设备工程，2020(06):124-126.