鍋爐壓力容器壓力管道檢驗中裂紋問題及預防措施

李唯暢 鄭冬雅

德州市產品質量標準計量研究院 山東德州 253000

1 常見鍋爐壓力容器壓力管道檢驗中的裂紋問題

1.1 過燒與過熱裂紋

在溫度比較高的情況下，鍋爐的壓力容器和壓力管道容易產生過燒與過熱裂紋。這種裂紋一旦嚴重，還會有破碎、裂開的現象，導致晶界被氧化。過燒與過熱裂紋會導致晶體顆粒比較粗大，晶體周邊會存在氧化性比較強的氣體，這些氣體將會不斷擴大范圍。利用顯微鏡進行觀察時，還會發現晶體表面存在比較明顯的孔。許多生產均離不開高溫度條件，比如焊接、軋制等，如果不能及時把控質量，材料就會因溫度過高而產生裂紋，而后就會在鍋爐的承壓位置產生更多的裂紋。

1.2 焊接裂紋

在通常情況下，焊接裂紋一般是由于高溫作用最終形成的一類“熱裂紋”。在經過長時間的焊接冷卻后，部分金屬材料很容易出現冷裂紋。此類情況產生的關鍵原因便是冷卻之后金相組織當中存在可溶解氫元素，在奧氏體則會逐漸轉變為鐵向體的過程中，氫元素便會受此影響聚攏向中間，進而形成相應氫裂紋，最終發展為冷裂紋。

1.3 蠕變裂紋

蠕變裂紋主要是在應力和溫度的影響下逐漸形成的，通常不會在短期內形成，而是當鍋爐面臨較長的使用時間，且金屬材料遭到嚴重損害，就可能會產生這種裂紋。裂紋在產生之初，會與最大應力保持在90°，裂紋會沿著管道的方向延伸，最終呈現軸向分布狀態。在裂紋區域內，兩側裂紋會互相平行。蠕變裂紋形狀比較多樣化，有時會如米粒般微小，要高度重視應力較大的部位，如管道、集裝箱等位置均是蠕變裂紋的高發區域。

1.4 疲勞裂紋

在一般狀況下，機械性疲勞裂紋主要是直線型的，出現此類裂紋的初期，其長度很短，也沒有較大的范圍。然而在時間流逝的過程中，這種裂紋將會向內發生改變。在出現裂紋的中期，這種裂紋則會以直線型的形式穩定進行發展。在后期，此類裂紋將會越來越快的進行擴張。該裂紋的出現，將會使此處部件相對于其余部件而言，形成腐蝕疲勞裂紋的概率更大。從本質上來看，以上兩類裂紋形成過程中都具備某些特征和規律，并且均是由機械性疲勞裂紋的出現部位開始出現較集中反射應力的部位，同時初期都具備發展較緩慢以及較強隱蔽性等特征[1]。

1.5 腐蝕裂紋

鍋爐的腐蝕裂紋往往是在容器受壓狀態下，由于堿性作用因素侵蝕和拉應力的作用下導致產生苛性脆化。由于容器內的介質具有較大的腐蝕性，在容器內部防腐蝕層破壞以及內外壓力作用下，就容易產生腐蝕性裂紋。腐蝕裂紋大多數集中在容器容易接觸到腐蝕性介質的特定部位。在構件金屬原子接觸到腐蝕性物質后，金屬微觀組織發生不可逆變化。通常這些變化是緩慢而微小的，只有在通過顯微鏡觀察某一時間段前后的微觀鏡像后才能夠發現，其特點是在第一道腐蝕裂紋產生后，沿著金屬晶體的邊界會逐步產生第二道、第三道次生裂紋，最終形成以主裂紋為主干，次生裂紋為枝干的樹狀結構。

2 鍋爐壓力容器壓力管道產生裂紋的預防對策

2.1 健全鍋爐壓力容器管道裂紋管理規范

一套完整且完善的管理規范體系是保障工作有效進行的基石。在預防鍋爐壓力容器管道裂紋的工作中，需要建立健全相關的管理規范體系。依托目前的大數據技術手段，可以對工作中產生裂紋的原因、種類、處理辦法等進行記錄于上傳，組建裂紋預防管理數據庫，綜合分析裂紋產生的原因，針對這些原因采取有效的預防手段。同時，針對技術人員的操作制定操作規范管理體系，嚴格管理技術的操作流程，避免因為人為操作不當的原因，造成管道產生裂紋。

2.2 提高檢驗效率

多種檢驗手段并舉，具體情況具體分析，提高檢驗效率。在保障安全生產的基礎上，利用好傳統常規檢測的同時，要積極引入先進的檢測技術，根據設備的具體情況選擇合適的檢測方法，綜合運用射線檢測、超聲波檢測、磁粉探傷、滲透檢測等多種手段來提高壓力容器裂縫的檢測效率，及時定位缺陷部位[2]。

2.3 強化管理生產制作環節

檢驗人員應該在鍋爐壓力容器的加工制造階段，對每個細節展開認真檢查與審核，在出廠之前必須對其質量進行反復的核對，進而最大限度地降低發生裂紋問題的概率。同時在鍋爐壓力容器生產過程中，生產部門應嚴格遵循科學的加工制作流程，持續提升生產技術的整體水準，避免出現失誤或者意外等狀況。技術人員在正式生產前，應當對相關工藝圖紙進行認真審核，保證根據相應要求對工藝圖紙展開設計。

2.4 打造專業的技術團隊

鍋爐設備的質量還取決于生產作業人員技能水準，企業應該定期組織相關工作人員參加操作設備能力以及生產制造能力的相關培訓以及學習活動，強化培訓體系，確保其得以在培訓過程中逐漸提升質量安全理念，確保所生產的產品能夠與相應鍋爐生產要求和標準相符合。需要注意的是，在完成培訓之后，企業應對工作人員展開全面考評，通過人員方能上崗[3]。

3 結語

鍋爐中的壓力容器和壓力管道的安全問題備受重視，這是因為鍋爐在使用的過程中會面臨比較苛刻的環境，這就對壓力容器和管理管道的質量提出嚴格的要求，一旦這兩個部分出現裂紋，就會給鍋爐工作造成嚴重的安全隱患。因此要做好對壓力容器和壓力管道的檢驗，仔細分析裂紋的類型，并采取有效的解決對策。