在鍋爐壓力容器壓力管道檢驗中關于裂紋問題的探討

王衛康

（山西省工業設備安裝集團有限公司，山西 太原 030000）

壓力管道的運行環境有所限制，長期在高溫的環境下進行，設備大概率會出現問題，增加人員安全事故的風險，讓企業受到嚴重的經濟效益的損失，不利于工作人員的生命健康安全。所以注意高度重視警惕性，讓壓力容器和壓力管道有足夠的重視與技術支持，讓技術人員在檢修中，對裂紋問題有更深入了解，從而提出有效措施，合理解決問題[1]。

1 鍋爐壓力的檢驗工作

在檢測壓力容器時，要特別注意壓力容器的保護裝置、支座情況、制造廠相關資料等，及時檢查焊縫所處的情況，讓管道的溫度保持適中，對走向和其內容有全面關注，然后展開對水壓的壓力測試，并實時監控壓力管道的疏水、放水情況。著重關注鍋爐壓力管道檢驗，壓力管道的檢查目的是讓整個鍋爐體系能夠合理地運轉。

對鍋爐的內部檢查需要在鍋爐停止運行，不再工作的情況下進行，檢驗的時間多為每三年一次。并且鍋爐的內部檢查大多數會出現在特殊狀況下。鍋爐的水壓測試需要以水為介質，將鍋爐內部的周密性進行審核，以保證其穩定性，主要檢驗時間為每四年一次。加強水壓檢查的方法，防止運行中出現危害人類安全以及造成經濟損失的問題。

2 壓力容器壓力管道中的制約因素探究

2.1 焊接裂紋

當今企業運用現代化技術的鍋爐和壓力容器，其使用的材質是金屬板卷制，是由一種特別的金屬材質焊接而來的。所以鍋爐的生產制造，十分容易產生焊接裂紋，焊接裂紋在溫度過高的情況下容易產生，因此，多數學者在研究中把焊接裂紋歸于熱裂紋種類中。

當金屬材料通過長時間的焊接冷卻以后，可以形成冷裂紋并且以焊接的形式，形成焊接冷裂紋的方式有許多種，主要的方式可以運用氫元素溶解，其溶解以后里面會存在一種金物質，在氫的溶解度在會有所變化，并且是隨著物質的變化所變化，如果焊接金屬出現冷卻的現象，在組織中就會有奧氏體，逐漸向鐵向體轉變，氫元素堆積現象，存在于焊縫中，在機器冷卻不斷拖動下，氫裂痕就會出現改變，向冷裂紋的形式轉變。

2.2 應力腐蝕裂紋

當設備的部件和腐蝕介質這兩者共同推動下，形成的開裂型裂紋就是應力腐蝕裂紋。應力腐蝕常常存在一些壓力管道、集箱管等地方。尤其在汽水介質的情況下，就算再微不足道的應力都很有可能產生腐蝕性的裂紋[2]。

腐蝕性裂紋出現的原因有許多，但主要是制冷加工工藝造成鍋爐形狀上的變形[3]。應力腐蝕的裂紋度數有著標準化特點，通常呈現的都是直角度數，奧氏體不銹鋼的形狀大多數像樹枝一樣，其特點是裂紋的尾部短，但是有細和尖，有時會出現向外延伸和分叉的現象，一般情況下，火電廠的汽水管道里，出現此現象的位置是在彎管的內壁中，并且大多處于中性層，應力腐蝕形成的開裂的現象，大多數情況下是因為在腐蝕過程中不僅對自身內部有腐蝕性，還會遭遇到局部的腐蝕，在壓力管道中處于中心層位置，其延申規律大多是帶狀物沿軸變化。站在微觀的角度看待問題，應力腐蝕的外觀形象會呈現一個像“之”一樣的字形，特點在于能夠進行分支，并且能夠存在外觀面由外向內擴展。

2.3 機械疲勞裂紋

機械疲勞裂紋主要是出現在壓力容器和壓力管道上的，且大多停留在表面，分布集中。機械疲勞裂紋大致是直線軸的類型，這種裂紋在剛開始出現時并無多大痕跡，裂紋范圍也較小，但是隨著時間的變化，開始向內擴散，當機械疲勞裂紋處于中間時期時，裂紋開始以直線式的形式穩定擴展。當裂紋發展至后期，機械疲勞裂紋的變化速度開始提升，有時還會出現在機器的邊側位置，沿著設備部件進行曲線擴展和延申。機械疲勞裂紋的不斷發展和延申，會帶動腐蝕疲勞裂紋的出現，兩者有明顯的規律，保持相對的穩定性。

發生機械疲勞裂紋的主要區域位置是在鍋爐壓力容器壓力管道中的機器設備的轉動上。但在疲勞裂紋初始階段會具有一定的隱秘性，并且發展緩慢，不夠明顯。伴隨著時間的推移逐漸明顯，不斷突出自身裂紋特點。

2.4 熱疲勞裂紋

當金屬材質經過不斷拉伸其強度，達到極限之時，熱膠應變力會出現反反復復的變化，并且發揮自身作用，這種逐漸產生的裂紋就能當作熱疲勞裂紋，其主要體現在機器噴水上的設施設備、電能壓力表等是極其容易產生熱疲勞的位置。

從大方向看，熱疲勞裂紋的外觀容易產生細微不易發現的缺口，表面浮出線狀的印記。熱疲勞裂紋大多數呈現在設備外部，并且是在設備外部熱應變最大的地方出現。造成熱疲勞裂紋的主要因素還是機器設備中的具體某一個部位，其熱力應變集中密集、連續性不強。熱疲勞裂紋剛開始形成的外觀樣貌通常是由熱疲勞裂紋組成，之后會出現不同樣式的壓力管道裂紋。以高溫蒸汽管內壁環境下所產生的熱疲勞裂紋，以網絡形狀的狀態存在，沿著軸進行延申，但也存在因為熱交應力太大，導致裂紋不斷向周圍延伸的情況。

從微觀角度看，熱疲勞裂紋的延展性與跳躍性較強，不具有規律性的出現，有時寬有時窄，有時分支現象還十分嚴重，甚至還有可能出現一個部位開裂兩次的問題。另外，熱疲勞的延申擴展具有多變性，根據情況的不同而發生變化，比蠕變溫度低時，穿晶擴升延展，比蠕變溫度高時，混合擴升延展。

2.5 過熱與過燒裂紋

溫度的原因容易造成過熱和過燒裂紋的現象發生。過熱和過燒的外觀表現伴有各種不同類型的裂紋，具體表現是晶界出現氧化和融化現象。同時表面還會出現斷碎的現象。從微觀的角度看，晶體顆粒較大，為使組織形成大面積的覆蓋，有晶粒子沉淀。通過顯微鏡觀察，可以看到晶粒表面有較大的小孔以及構成氧化晶的網絡存在。晶界在形成氧化后會在某些局部產生裂紋，這些裂紋會對鍋爐壓力容器和管道的承受壓力部位造成一定的傷害，形成威脅人類安全的隱患。

3 解決鍋爐壓力容器壓力管道的裂紋問題的方法

預防與處理鍋爐壓力容器壓力管道的裂紋問題是重要且必要的，解決這些壓力容器和壓力管道問題可以從這幾個方面入手：

3.1 合理控制設備的生產原料，嚴格把控制造過程

在使用鍋爐設備生產前，首先仔細檢查生產原材料，核對材料信息是否與行業材料標準相符合，之后開始生產工作的準備，假如發現這里面存在不滿足行業標準的行為或與生產所需材料不符的，要及時匯報，并加以更換修改，以期保障鍋爐壓力容器的高品質。

生產過程中，對設計圖紙與制作技術進行嚴格把控，保證設計比例與指標與國家標準相符合，然后根據設計圖紙來開展生產活動，不可擅自更改設計要求，以免造成對設備的損害。鍋爐的壓力容器屬于高危設備，相關生產人員有安全意識，時刻保證運行具有安全穩定性。不僅如此，相關監督部門人員要做好審核檢查工作，細致到每一步生產環節，避免出現不必要的裂紋問題。

對相關人員的專業技術嚴格要求。技術人員正確地操作使用設備會減少壓力容器壓力管道出現裂紋的概率，因此要把控技術人員在生產過程中的操作規范，對不正確的操作加以改正。同時技術人員要不斷提高技術操作水平，進行定期培訓，增強安全意識，嚴格要求自身按照規范流程進行生產操作，防止在生產時出現操作失誤與意外的事故，以便有效預防裂紋問題的產生與發展。

3.2 做好設備與原材料的檢修審核工作，制定合理的質量檢驗程序和制度

在工業生產中，不能忽視壓力容器和壓力管道，其對人民的生活也起著重要作用。但此機器設備存在較高的危險性，因此，面對實際的生產工作時，要有高度的安全隱患意識。為了讓鍋爐壓力管道在生產中減少裂紋情況，就需要做好對鍋爐壓力容器的質量檢驗工作，依據國家所制定的標準，對原材料進行監督檢查，讓壓力管道和容器的原材料保持高品質，符合國家要求的標準，因此，要把檢驗審核原材料的質量作為一項基本工作，謹慎對待。

在生產制作過程中要對細節處進行深入挖掘，這就和合理的質量檢驗程序脫不了干系。合理設置質量檢驗的相關審核程序，將檢驗流程細致化、具體化，按照流程進行辦事，這能有效控制裂紋問題，避免裂紋現象肆意發展。并且，相關企業需要建立健全的壓力容器和管道管理的制度規章規范，保證在生產過程中質量不受到危及，工作人員處于安全狀態，對鍋爐壓力容器與壓力管道進行最后一步也就是排查檢驗質量的時候，相關檢驗人員要嚴格遵守相關的管理制度與標準，避免出現遺漏情況，對整體生產項目進行嚴格把控，每一個具體環節都要謹慎對待，以保證壓力容器與壓力管道的高品質高質量，預防各類裂紋的再次出現和迅猛發展。

4 結語

裂紋的產生對于壓力容器與壓力管道的檢驗工作來說，是一個不可忽視的關鍵性問題，裂紋的產生主要有兩個方面的原因，即不同的受力狀態以及不同的環境條件。長時間應力會導致疲勞裂紋的產生，造成機器部件使用期限減短。環境的不適應容易造成機器部件的腐蝕，影響生產的產品質量。由于我國整體工業生產對鍋爐壓力相關問題重視程度不斷加深，相關企業和技術人員更是加強其意識觀念，不斷完善自身，加強對鍋爐壓力容器與壓力管道的監督管理層的工作，改善并防止鍋爐壓力容器和管道的裂紋問題出現。