锅炉压力容器压力管道检验中裂纹问题的研究与处理

摘 要：本文首先分析了锅炉压力容器压力管道检验中常见的几种裂纹问题的产生原因及宏观和微观特征，然后提出了几种预防处理裂纹问题的措施，以供相关人员参考。

关键词：锅炉压力容器；压力管道；裂纹问题

1 前言

锅炉，一种能量转换设备，随着科学技术水平的提高而被广泛的应用，它锅炉在社会生产和生活当中的重要性也日趋明显，因而锅炉的安全性显得非常重要。锅炉在长时间运行的情况下，其压力容器和压力管道方面的问题会慢慢显露，其中较为常见和最不稳定的问题是裂纹问题。怎样采取有效措施和手段对压力容器压力管道检验中的裂纹问题进行预防和处理，对锅炉的安全运行有着重要的意义。

2 锅炉压力容器及压力管道检验中常见裂纹问题分析

（1）机械疲劳裂纹。机械疲劳裂纹，往往在应变集中处形成，大多在汽轮机的叶轮、叶片、大轴和辅助转动机械等部件的表面部位发生。1）宏观特点：往往发生于材料缺陷处和焊缝热影响区，通常是直线状。其初始阶段短小且以隧道式向内扩展，中期阶段小裂纹连接成一条长裂纹，后期阶段裂纹加速扩展甚至出现切向裂纹；2）微观形态：通常与主应力呈垂直方面发展，扩展方式大多为穿晶的，开裂区域形状像脆性开裂，而接触裂纹的开口较宽且有着严重粘结斑坑，裂纹两侧平整且深度较浅。

（2）热疲劳裂纹。热疲劳裂纹，来源于低于拉伸强度极限的热交变应力的反复作用，大多发生在蒸汽管道压力表管座、疏水管座、排汽管管座和喷水减温器等部位。1）宏观特性：起源于单条或者多条裂纹（其中一条为主裂纹），其形状粗短，有时为细口状，表面氧化膜有网状和线状痕迹；2）微观形态：呈极不规则的忽宽忽窄的跳跃式扩展状态，其内氧化物疏松呈断续状，扩展方式有穿晶的（蠕变温度以下），也有沿晶的和混晶的（蠕变温度以上）。

（3）腐蚀疲劳裂纹。腐蚀疲劳裂纹，通常为火力发电厂在汽水工作条件下产生，大多发生在集箱和汽包的管座上。1）宏观特性：成群产生，宽度随腐蚀疲劳过程的发展而增加，扩展过程中常伴有分枝且尾部较钝；2）微观形态：具有裂纹较宽和尾部不尖锐等鲜明的腐蚀破坏特征，开裂区从内壁形成长度和深度不一的裂纹群，主裂纹在裂纹发展后期形成，断口上呈现不明显的疲劳纹线，扩展方式主要是穿晶。

（4）应力腐蚀裂纹。应力腐蚀裂纹，往往在汽水管道和集箱管座形成，是构件在应力和腐蚀介质共同作用下形成的。1）宏观特征：在弯管中性区呈带状沿轴向延伸，与张应力垂直，通常开口较宽、裂纹较短、呈群状，奥氏体不锈钢上的应力腐蚀裂纹通常呈落叶树枝状；2）微观形态：起源处多为不连续状，裂纹由表面向里扩展呈“之”字形分枝，扩展方式有穿晶的、沿晶的和混晶的。

（5）蠕变裂纹。蠕变裂纹，来源于温度与应力的长期作用，伴随着金属组织损伤和变形，是引起材料分离的一种独特裂纹方式，大多发生于集箱管座的热影响区及角焊缝、过热胀粗管子表面、集箱孔桥区和高温蒸汽管道弯管的外弧侧等和高应力应变区。1）宏观特性：走向垂直于最大应力方向，发展方向曲折而形成较宽的裂纹带，主裂纹居于带内中间且两侧平行分布了大量裂纹；2）微观形态：裂纹区域存在大量无规则连接的椭圆形或者多米粒状的蠕变孔洞，焊缝损伤区内的裂纹平行于焊缝熔合线方向由外表面向内发展，裂纹前沿通体处及两侧有平行于主裂纹发展发向的断续的微裂纹，扩展方式为沿晶扩展。

（6）过热与过烧裂纹。过热与过烧裂纹，通常在金属承压部件的锻造、轧制、弯制、焊接等制造热加工过程中发生，过热裂纹是加热到上临界点后继续升温产生的，而过烧裂纹则是加热温度高使得晶界氧化和局部熔化所产生的。1）宏观特性：过烧引起的龟裂表面有许多大小不等的破裂，有着明显的晶界严重氧化和熔化痕迹等特征；2）微观形态：晶粒粗大、魏氏组织严重、晶界有微细圆球状粒子沉淀，其中过烧裂纹在显微镜下可以看到粗大氧化晶界网络和的孔洞。

3 锅炉压力容器及压力管道裂纹问题的预防与处理

（1）人为操作控制。锅炉对能量实现了转换，而锅炉压力容器压力管道的裂纹问题与人为操作水平有着较大的关系，因而控制操作人员的操作规范可以在一定程度上避免裂纹的产生。然而，目前很多锅炉操作人员没有接受过专门的专业技能教育和训练，不太熟悉相应的操作规范和方法，会出现一些操作失误的情况，从而影响到了锅炉的安全运行。因此，对锅炉操作人员的培训工作需要普及和加强，解释和明确具体的操作规范和方法，可以安排必要的考核和绩效，从根本上预防由于人为操作不当而产生的裂纹问题。

（2）原材料生产质量控制。锅炉原材料的生产质量与锅炉压力容器压力管道裂纹问题的产生密不可分。锅炉容器在进行生产之前，需要仔细的对图纸方面的内容进行审视，对其中的具体要求进行明确，确保严格按照具体的生产规范进行容器的生产，确保有效控制各个生产和加工环节得到。同时，要明确锅炉压力容器的生产管理规定内容，确保在程序文件和质量控制的范围内进行生产，确保工艺流程的正常开展。

（3）锅炉质量控制。锅炉是一种高危设备，在其生产过程中需要对设备质量进行充分的把控，确保误差内容在合理的标准范围之内。所以，严格的自我检验和相互检验的程序不可或缺，只有严格的控制生产工序才可以提升锅炉质量，从而最大限度上的减少和避免裂纹问题的出现。

4 结束语

总体来说，锅炉中压力容器压力管道的裂纹问题产生严重影响了其正常安全运行。客观因素和内在条件共同决定了裂纹问题的产生，其中内在条件主要是原材料质量方面的缺陷，而客观因素主要是锅炉的压力容器压力管道的疲劳和腐蚀状况。锅炉在我们的生活中所发挥的作用越来越明显，因此有效预防处理裂纹问题显得日益重要，我们要分析裂纹产生的原因并进行改进，从而降低安全隐患发生的可能性。

参考文献：

[1]张旭磊.锅炉压力管道检验中的裂纹问题分析[D].科技创新与应用，2014（14）.

[2]贾飞.锅炉压力容器压力管道检验中裂纹问题研究[R].中国化工贸易，2014（32）.

[3]韩凤琪.锅炉压力容器压力管道检验中的裂纹问题研究[D].城市建设理论研究（电子版），2014（27）.

[4]李红艳.锅炉压力容器压力管道检验中的裂纹问题研究[D].黑龙江科技信息，2013（14）.

[5]于学良.锅炉压力容器压力管道检验中裂纹问题处理[D].科学时代，2014（08）.