鍋爐壓力管道檢驗中的裂紋問題與預防辦法

吳孝平

摘 要：在工業生產當中，鍋爐壓力管道的重要性不言而喻，對其進行及時的檢驗，可以確保鍋爐運行的安全、穩定、高效。本文分析了鍋爐壓力管道裂紋的類型及產生原因，并提出了相應的預防辦法，僅供參考。

關鍵詞：鍋爐壓力管道;管道檢驗;裂縫;原因;預防

0 引言

鍋爐被廣泛應用于我國的工業生產和民眾生活當中，為促進我國工業的發展和經濟的進步做出了巨大的貢獻。鍋爐壓力管道長期處于高溫高壓的工作狀態當中，一旦發生設備故障，就極為容易出現爆炸等嚴重事故，給車間工作人員以及企業的生命和財產帶來嚴重威脅。近年來政府部門和相關單位提起了對安全生產問題的高度重視，鍋爐壓力管道安全檢驗的頻率及技術水平都有了明顯的提升。在鍋爐壓力管道檢驗當中，裂紋是較為常見的設備缺陷，也是最為不穩定的一種缺陷，只有提早預防、及時發現并妥善處理裂紋問題，才能有效避免安全事故的發生，保障鍋爐壓力管道的安全運行。

1 鍋爐壓力管道檢驗中的裂紋類型及產生原因

1.1 疲勞型裂紋

疲勞型裂紋，主要分為機械型疲勞裂紋、腐蝕型疲勞裂紋和熱疲勞裂紋三種。

1.1.1 機械型疲勞裂紋

機械型疲勞裂紋主要是發生在鍋爐壓力管道上，是由交變應力和腐蝕性介質共同作用在疲勞裂痕上而產生和不斷發展的。機械型疲勞裂紋的塑性變形并不明顯，其大多呈現出穿晶型裂紋，裂紋狀態較為彎曲。機械型疲勞裂紋是逐漸發展起來的，在裂紋的初始狀態，它們大多較短、較小，并向內延伸，延伸方向與拉伸應力軸之間呈45°角;裂紋發展的中后期是穩定發展和擴張狀態，表現為裂縫以直線狀態不斷加長，其方向與拉升應力軸垂直。

機械性疲勞裂紋的誘發原因較為復雜，它既可能與工作環境有關系，也可能與鍋爐壓力管道的材料結構和纖維組織狀態有關，因此在處理此類裂紋故障之前，一定要統籌兼顧、綜合分析其發生原因，并將各項可能的誘導因素一一排查。

1.1.2 腐蝕型疲勞裂紋

腐蝕型疲勞裂紋的高發地點大多在汽包、集箱管座等位置，這與機械型疲勞裂紋和應力腐蝕裂紋有著明顯的區別，腐蝕型疲勞裂紋的形態大多是穿晶、聚集形態，它們存在于鍋爐壓力管道的內壁上，呈不斷發展和延伸狀態。腐蝕型疲勞裂紋在發展中會逐漸加寬，擴張中期會在尾部出現較鈍的分枝，到了后期分枝裂紋會向主裂紋穩定發展，裂紋寬度更甚。

腐蝕型疲勞裂紋的出現與發生裂紋部位承受的介質壓力有關，也與鍋爐壓力管道系統傳遞的振動壓力有關，由于疲勞型裂紋會隨著時間而加重，因此一旦發現此類裂紋一定要及時處理，防止問題持續擴大化帶來不可預估的重大損失。

1.1.3 熱疲勞裂紋

在鍋爐壓力管道的蒸汽管道壓力表管座、噴水減溫器、汽包、排氣管管座等等部位，經常會出現粗短形狀或細口狀的裂紋，此類裂紋多是熱疲勞裂紋，是金屬材料受熱交變應力反復作用形成的。熱疲勞裂紋多處于鍋爐壓力管道部件表面氧化膜網狀或線狀痕跡的下部，它往往由一條主裂紋和多條次裂紋構成，裂紋擴展狀態隨意、寬窄不一，依據蠕變溫度的不同，裂紋既有沿晶狀的，也有穿晶狀的。

1.2 應力腐蝕裂紋

在鍋爐壓力管道應力和腐蝕介質的共同作用下，鍋爐壓力管道汽水管道和集箱部位容易產生短、寬、不連續狀、不規則的裂紋，此類裂紋多數為應力腐蝕裂紋，在進行鍋爐壓力管道檢測時，會發現此類裂紋的狀態較為復雜，穿晶裂紋、混晶裂紋、沿晶裂紋相互交錯，且在彎管中性區會與張力垂直呈現出帶狀延伸狀態。

1.3 蠕變裂紋

蠕變裂紋是鍋爐壓力管道在長期運行中受到應力和溫度長時間作用而形成的一種獨特形式的裂紋。蠕變裂紋多發現于角焊縫、集箱孔橋區等位置，其因金屬材料損傷變形而出現，發展趨勢與主應力呈90°角。蠕變裂紋通常沿彎管軸分布，裂紋帶較寬，其中存有大量不規則蠕變孔洞，孔洞沿晶擴展之后即形成蠕變的主裂紋與兩側裂紋。

1.4 過熱與過燒裂紋

過熱裂紋是在鍋爐壓力管道金屬部件鍛造中操作溫度超出熱臨界值而發生的裂紋現象;而過燒裂紋則是金屬部件鍛造、彎制、軋制熱加工中，溫度過高造成晶界氧化和局部熔化而產生的;過熱與過燒裂紋呈龜裂狀分布，破裂程度不同且晶界氧化、熔化痕跡明顯，以顯微鏡進行觀察，會發現圓球狀粒子沉淀和粗大的晶粒及孔洞，辨識較為容易[1]。過熱與過燒裂紋的發生大多與鍋爐壓力管道制備中的技術原因有關，應注意加強這方面的控制力度。

2 鍋爐壓力管道裂紋的有效預防對策

2.1 做好質量檢查，確保鍋爐壓力管道制備的質量達標

鍋爐壓力管道制備屬于高危生產行業，因此在制造過程中一定要嚴格落實安全生產規范，不斷提升設備制備工藝，以確保鍋爐壓力管道制造質量符合國家標準。首先，要做好制備的準備工作，對鍋爐壓力管道制造中需要使用的管道設備、零部件等原材料進行仔細的檢查與核對，保證原材料質量達標且符合生產要求;要對鍋爐壓力管道設計圖紙和相關制作工藝進行嚴格的審核與把關，確保設計合理，指標合規，技術合適，從而有效避免裂紋問題的發生，保證安全生產。其次，要規范施工工（下轉第186頁）（上接第184頁）序，在每一步的制備工作完成之后，要及時進行設備質量的檢測，確保每道工序的每個環節都是規范可靠的，從而夯實質量基礎，降低鍋爐壓力管道使用中裂紋缺陷發生的概率。

2.2 加強質量驗收，做好鍋爐壓力管道的定期檢驗

對于新建或改建的鍋爐壓力管道，要加強驗收管理工作，并對設備的檢驗結果進行詳細的記錄，從而為質量控制奠定堅實的基礎。在設備投入使用之后，要以完善的管理制度和規范化的生產流程為基礎，以定期檢驗為手段，做好鍋爐壓力管道的日常管理工作，確保檢驗、維修、保養的及時到位。要對鍋爐壓力管道維修情況進行全面的檢驗和記錄，同時比對設備的出廠時間及使用時間進行設備是否需要進行檢驗與維護的判斷;在檢驗過程中，要盡量完善工作的完整性和全面性，除了要對鍋爐壓力管道中已出現的裂紋缺陷進行排查以外，還要對設備的運行環境進行檢驗，做好設備運行中內外溫差的控制以及輸水、防水環境的控制，從而提升設備運行的安全性和穩定性。為了延長鍋爐壓力管道設備的使用壽命，還要根據鍋爐壓力管道的使用情況制定規范的檢驗周期并設立專人專崗進行日常的巡視和檢查工作，以此及時發現問題、消除隱患，避免重特大安全事故的發生。

2.3 加強人員管理，提高操作人員的技術水平

鍋爐壓力管道裂紋的產生，與技術人員的不規范操作有直接的關系，為此，要想有效預防鍋爐壓力管道裂紋，就必須加強對于操作人員的管理與技術培訓，確保其按照規范流程與方法開展施工作業，確保其技術水平隨著技術創新而不斷進步。相關單位要定期組織對于操作人員的技能考核并制定嚴格的上崗制度，確保操作人員、檢測人員、制備人員都能按照標準要求完成工作任務，從而有效避免人為裂紋的發生。

2.4 創新技術手段，防止檢驗過程中造成的二次傷害

就目前而言，各種先進的無損檢驗技術已經逐步成熟和完善，為了避免檢測過程中對于鍋爐壓力管道產生的二次傷害，有效防止裂紋等問題的發生，相關單位應積極引進創新型技術手段，以超聲波（超聲相控陣）檢測、TOFD檢測、硬度檢測、金相分析、光譜分析、磁粉檢測、射線檢測、聲發射等無損檢測技術，輔助鍋爐壓力管道裂紋預防工作的順利開展[2]。

3 結語

裂紋缺陷是鍋爐壓力管道中最危險的缺陷之一，是企業安全生產中的極端不穩定因素，為此我們一定要做好檢測工作，堅持預防與治理相結合的原則，及早發現問題、及早處理問題，從而保證設備的穩定、可靠、安全運行。

參考文獻：

[1]蘇步青.鍋爐壓力容器壓力管道檢驗中裂紋問題及預防處理方法探討[J].中國化工貿易，2019，11（7）：192.

[2]張健，崔蒙，趙麗亞.無損檢測技術在鍋爐壓力管道檢驗中的應用[J].建筑工程技術與設計，2018（26）：557.