鍋爐壓力容器壓力管道檢驗中的裂紋問題

李志勇

摘 要：鍋爐是工業生產中的重要工具，其安全性至關重要，在鍋爐使用過程中要定期對鍋爐進行檢查，確保鍋爐處于正常工作狀態。本文對鍋爐壓力容器的壓力管道檢驗常見裂紋進行分析，并且提出解決裂紋問題的措施，旨在提高鍋爐壓力容器的安全性。

關鍵詞：鍋爐壓力容器 壓力管道檢驗 裂紋 處理措施

中圖分類號：TM621 文獻標識碼：A 文章編號：1003-9082（2018）12-0-02

引言

鍋爐壓力容器的壓力管道運行面臨著十分復雜的環境，在長期負荷運行過程中也會出現裂紋，產生裂紋的原因是多樣化的，可以按照裂紋的產生與發展對裂紋進行分類。經過研究發現，鍋爐壓力管道裂紋的產生與管道的結構、材料、部位等都有關系，不同的部位、不同原材料和不同用途的管道產生的裂紋是不相同。因為裂紋產生之后很容易引發爆炸事故，對工業生產以及人們的生命財產安全都有危害，所以為了盡量減少裂紋的產生，必須要從源頭著手，查找裂紋的成因，定期對管道進行檢測，減少裂紋出現。

一、鍋爐壓力容器壓力管道檢驗中的常見裂紋

鍋爐壓力容器壓力管道檢驗過程中最常見的問題就是管道內部的裂紋，主要有以下幾種形式：

1.應力腐蝕裂紋

應力腐蝕裂紋指的是在外界應力和腐蝕介質共同作用下產生的裂紋，對管道內部產生腐蝕作用的介質主要是堿水，這種裂紋主要出現在鍋爐的汽水管道以及集裝箱管道上，因為這些構件接觸堿水之后，堿水會對金屬部分產生腐蝕作用，而且金屬晶體和邊界之間會形成電位差，導致兩者之間出現微弱的電流，電流又進一步導致內部裂紋出現。[1]為了對裂紋進行詳細觀察，可以使用顯微鏡，可以看到應力腐蝕裂紋有兩種形式，一種是主裂紋，一種是二次裂紋，裂紋呈樹枝狀。

2.疲勞裂紋

疲勞裂紋指的是由于外界壓力長期作用所產生的，尤其是一些應力比較集中的設備，很容易出現這種裂紋。一開始這類裂紋比較小，隨著設備受的壓力不斷增大，裂紋也會不斷延伸和擴展。疲勞裂紋主要有兩種形式：第一，機械疲勞裂紋，主要出現在葉片、葉輪、輔助設備零件上，一開始出現在設備的表面，呈直線狀發展，這種裂紋的產生主要是由于材料缺陷、加工技術不合理導致設備出現刀痕等。第二，熱疲勞裂紋，主要是由于設備受到低于其拉伸強度的應力的反腐作用而逐漸形成的裂紋，隨著時間的推移，熱疲勞裂紋也會不斷加劇。

3.過熱過冷裂紋

常規的鍋爐壓力容器壓力管道都是由金屬板做成的，在制作金屬板的時候需要經過焊接、軋制、加熱、冷卻等不同工藝流程，每一道流程中外界環境的溫度是變化的，當外界的溫度過熱或者過冷的時候，就可能會導致金屬材料出現裂紋。[2]比如對材料進行加熱，溫度較高的時候可能使晶體氧化或者融化，從而產生過燒裂紋，焊接之后冷卻的時間太長，又會出現冷裂紋，而且冷裂紋不容易被檢查出來。這些隱蔽性較強的裂紋給鍋爐設備造成極大安全隱患。

4.蠕變裂紋

蠕變裂紋是在溫度和應力共同作用下產生的裂紋，隨著時間推移，鍋爐壓力容器的壓力管道中的損傷位置就會逐漸變為蠕變裂紋。該裂紋主要出現在管道、集箱應力集中的部位、過熱發脹的管道表面等，與此同時，設備變形、材料受損的時候，蠕變裂紋會逐漸加劇，而且會形成一個裂紋帶，其中主要的裂紋居于中間，兩側會平行分布大量裂紋。出現蠕變裂紋的設備受損區域內會有很多孔洞，這些孔洞之間相互連接，沒有規則，大多數是橢圓形，而且蠕變裂紋是沿著晶體邊界方向擴展的。

二、鍋爐壓力管道裂紋的檢驗方法

鍋爐壓力容器壓力管道檢驗是鍋爐使用過程中的重要環節，可以確保鍋爐的穩定性與安全性。在對壓力管道進行檢驗之前，首先要對壓力管道內部進行清理，確保內部清潔之后才能進行檢驗。壓力管道檢驗工作主要包括焊縫、封頭等位置的檢驗、裂紋、壓力容器內外表面是否腐蝕和磨損等，每一項檢測的結果都必須要及時記錄下來。[3]裂紋是鍋爐壓力容器壓力管道的常見質量問題，必須要對內外裂紋進行詳細檢查，對于不合格的地方要及時制定維修措施，確保鍋爐內部質量滿足生產要求。目前對鍋爐壓力容器壓力管道裂紋進行檢驗，主要有以下幾種方法：

1.常規檢測方法

鍋爐壓力管道裂紋檢驗的常見方法有放射線檢測、超聲波檢測、磁粉檢測等，由于壓力管道本身的特點，超聲波檢測或者放射線檢測技術的效果并不好，利用這兩種方法進行檢測的時候具有一定的盲目性，而且檢測的結果很容易受到工作人員的技術水平、工作狀態、責任意識等方面的影響，還會受到管道直徑、管道內壁厚度等各種因素的影響。磁粉檢測是一種比較全面的檢測方法，但是也會受到材料方面的限制，只限原材料為鐵磁性材料的鍋爐壓力管道裂紋檢驗。由此可見，常規的檢測方法具有一定的局限性。

2.利用超聲導波檢測

對于一些大型的鍋爐設備，使用超聲導波進行檢測，可以得到更加準確的檢測結果，比如火電廠的鍋爐壓力管道，就可以利用管道超聲導波聚焦檢測的方法進行檢測。具體的檢測方法是：通過固定在管道周圍的探頭模塊，向管道環方向均勻排開，沿著管道內利用聲波模式發出低頻超聲波，如果管道壁厚度發生變化，就會有一定能量被反射回來，探頭接收到相應的反饋能量之后就可以檢測到管道中是否存在問題。還可以根據管道內壁厚度的變化來確定裂紋的位置。

3.紅外熱成像檢測

紅外熱成像檢測是利用紅外熱成像原理對鍋爐壓力管道內部的裂紋進行檢測的方法，其中必須使用到的設備為紅外熱成像儀，該儀器可以檢測到鍋爐壓力管道的紅外輻射能量，并且將其轉化為相應的電信號，從而反映出內部的紅外熱能量分布圖像，判斷管道內部是否有裂紋以及裂紋的發展趨勢。紅外熱成像技術可以直觀地對管道的材料、管道結構的完整性以及連續缺陷進行檢測，靈敏度較高，精確度也比較高，能夠快速地反映出管道內部的裂紋，而且這種檢測方法適用于各種溫度環境下的壓力管道檢測，不受時間和環境溫度的限制，適用范圍較廣。但是使用這種方法進行檢測，對材料的導熱率以及設備的幾何尺寸要求比較高，材料的導熱率越低，檢測的靈敏度就越高，缺陷面積越大，檢測的靈敏度就越高，這種檢測技術可以應用到各種裂紋的檢測過程中，具有較高的應用價值。

三、鍋爐壓力容器壓力管道裂紋的預防措施

鍋爐壓力管道內部裂紋問題危害嚴重，尤其是對于一些生產規模較大的鍋爐設備，在生產過程中必須要及時做好鍋爐壓力管道內部的裂紋預防，發現裂紋之后也要及時處理，降低安全事故發生率，及時排除裂紋隱患。

1.加強鍋爐壓力容器壓力管道制作環節的監管

鍋爐原材料質量不達標，必然會導致設備使用過程中的裂紋較多，所以在鍋爐設備生產過程中，要對鍋爐原材料質量進行控制，不斷改進原材料質量，提升鍋爐生產制造技術，制定明確的生產標準，對鍋爐生產要求進行明確，確保生產流程更規范，對各個生產環節進行質量監管，而且在鍋爐生產結束時要對生產的鍋爐進行質量檢驗，將因為材料不達標引起的裂紋問題幾率降到最低。另外，要對鍋爐的安裝和使用過程進行監督管理，提高操作人員的綜合能力水平，盡量減少質量問題。

2.加強鍋爐壓力容器壓力管道的檢驗力度

鍋爐設備投入使用之后，受到各種原因的影響，壓力管道內部出現裂紋問題的可能性很大，而且裂紋如果不能被及時檢測出來，還會持續加重，影響鍋爐的使用效率。所以，要定期對鍋爐壓力管道進行檢測，尤其是一些已經老化的鍋爐設備，不能放松檢測力度，反而要擴大檢測范圍，建立健全檢驗制度，對檢驗工作進行約束。[4]例如要制定檢驗周期，出具相應的文件，定期由專業的技術人員對鍋爐設備進行檢驗，并且要做好檢驗結果記錄工作，交接班的時候做好檢驗結果交接，便于相關人員根據檢測結果及時采取措施對裂紋進行處理，為設備安全運行提供保障。

綜上所述，鍋爐設備的壓力容器壓力管道是鍋爐設備中最重要的部分，在鍋爐設備使用過程中，壓力管道裂紋對設備的安全性有極大影響。產生裂紋的原因是多種多樣的，要正確分析鍋爐壓力管道裂紋的產生原因、裂紋的類型，并且采用正確的方法對裂紋進行檢驗，從源頭上減少裂紋，提高鍋爐設備的安全性。

參考文獻

[1]李紅艷.鍋爐壓力容器壓力管道檢驗中的裂紋問題研究[J].科學技術創新，2013（14）：14-14

[2]李廣彬.鍋爐壓力容器壓力管道檢驗中裂紋問題的研究與處理[J].山東工業技術，2015（12）：34-34

[3]朱小兵，涂猛.鍋爐壓力容器壓力管道檢驗中的裂紋問題分析[J].江西化工，2017（04）：63-64

[4]李明鎬.鍋爐壓力容器壓力管道檢驗中的裂紋問題探究[J].工程技術：引文版，2016（11）：20-20