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锅炉压力容器压力管道检验中的裂纹问题

在实际生活中,锅炉压力容器压力管道运行面临复杂的内外部环境,这些裂纹是混合存在的。通常情况下,按照裂纹产生与发展的原因进行分类,并且裂纹的形成与锅炉的用途、结构、材料、部位等有关,不同部位、不同材料、不同用途的锅炉压力容器压力管道形成的裂纹不同。

        一、锅炉压力容器压力管道检验中常见的裂纹问题有以下几种

        (一)应力腐蚀裂纹

应力腐蚀开裂.jpg

        应力腐蚀裂纹的出现是应力和腐蚀介质共同作用的结果,腐蚀介质是浓度较大的碱水。这种裂纹主要产生于锅炉的汽水管道和集装箱管座上。这些构件接触碱水后,碱水的腐蚀性使得金属的微观世界发生化学变化,即金属晶体与边界间形成电位差,促使二者之间出现微弱的电流,这些电流导致金属内部产生裂纹。通过显微镜观察裂纹,我们发现这种裂纹有主裂纹、二次裂纹,而且主裂纹的发展趋势是穿过晶体内部,次裂纹的发展趋势是沿着晶体边界,呈放射状。最易出现这种裂纹的材料是奥氏体不锈钢,在水汽情况下受到应力作用即可形成,裂纹呈树枝状。

        (二)疲劳裂纹

疲劳裂纹.jpg

        疲劳裂纹是锅炉压力容器压力管道检验中经常遇到的裂纹问题之一,经常出现在应力较为集中的设备上,这种裂纹刚开始比较细小,中后期会不断扩展延伸。疲劳裂纹一般有三种类型:机械疲劳裂纹、热疲劳裂纹、腐蚀疲劳裂纹。

    出现机械疲劳裂纹的常见区域是叶轮、叶片、辅助转动设备等零件上,而且裂纹多是源于设备表面,呈直线状,刚开始比较短,逐渐向内扩展,直至连成一条长的裂纹,稳定扩展。这种裂纹的源头一般是材料缺陷区域、加工产生的刀痕处、接头处、尖角处、有小孔的位置。

        热疲劳裂纹的产生是因为在低于拉伸强度的情况下应力反复作用于金属材料而慢慢形成的裂纹。腐蚀疲劳裂纹是在已形成的疲劳裂纹的基础上形成的,与应力腐蚀裂纹的性质相同,也是应力和腐蚀介质共同作用的结果。这种裂纹一般是穿晶裂纹,随着时间的推移,裂纹逐渐变宽,压力容器压力管道内壁会出现腐蚀坑。而且大多形成在汽包管座、集箱管座上,这些设备能接触到腐蚀介质,长期受到振动产生的应力作用,满足腐蚀疲劳裂纹形成的条件。

        (三)过热过冷裂纹

过冷过热裂纹.jpg

        锅炉压力容器压力管道的制作材料是金属板,金属板在制作过程中会经过焊接、轧制、冷却等工艺程序,每道程序的温度会发生变化,温度过冷过热都会使金属材料产生裂纹。加热温度较高使得晶体氧化或融化产生过烧裂纹,加热温度超过金属的临界温度会产生过热裂纹,焊接后长时间冷却会产生冷裂纹。形成时间较长的冷裂纹具有隐蔽性,不易被检验出来,而热裂纹会氧化或融化晶体边界,过烧的金属不能承受变形,这些裂纹给锅炉承压设备造成巨大隐患。

        (四)蠕变裂纹

因长期过热导致管道发生蠕变变形及胀裂.jpg

因长期过热导致管道发生蠕变变形及胀裂

        蠕变裂纹的形成是由于温度的变化和应力的作用,随着使用时间的增加,锅炉压力容器压力管道会由于损伤出现蠕变裂纹。这种裂纹主要形成区域是管道和集箱应力集中的位置以及过热发胀的管道表面等,同时设备会出现变形、材料组织受损、互相分离。蠕变裂纹会发展成为一个裂纹带,其中主裂纹居中,两侧平行分布着大量裂纹。具有蠕动裂纹的设备受损区内会有数量不等的孔洞,这些孔洞没有规则的连接着,而且形状多为米粒状或椭圆状。蠕动裂纹的扩展方向是沿着晶体边界的。

        二、解决方法

        对锅炉压力容器压力管道检验中出现的裂纹问题要提前预防、及时处理,提高锅炉使用的安全系数,降低安全事故发生的可能性,及时排除隐患裂纹问题,减少公民生命和财产损失。相关部门可以从以下几方面着手:

        (一)对锅炉压力容器压力管道制作的各个环节严加管理

        首先,要对生成锅炉及其附属设备的原材料质量进行控制。应该对生成锅炉的材料不断进行改进,提升制造技术,制定生产标准,明确生产要求,保障生产流程规范运行,有效控制各个生产环节,严格检验每道工艺程序,将材料造成裂纹的机率减至最低。其次,仔细审查锅炉压力容器压力管道生产制造的每个环节,确保工作人员按照生产标准进行操作,防止在生产过程中出现失误。最后,要对锅炉的安装和使用过程进行监督管理,此过程最重要的是提高人为操作水平。

        (二)加强对锅炉压力容器压力管道的检验力度

        锅炉设备建成后要按照标准进行验收,在投入使用之前要再次检查设备,日常生活和工作中要做详细记录,了解锅炉压力容器压力管道的变化,从源头避免裂纹问题造成的安全隐患。而且,决不放松对老化锅炉设备的检验工作,增加检验频率,扩大检验范围。此外,要建立健全相关检验制度,对检验工作者的行为进行约束。

        锅炉压力容器压力管道作为一种高温设备,在设备运行过程中如果出现意外故障,将会可能引发爆炸事件,由此对人们的生命和财产都会造成一定程度的伤害,甚至引发不可挽救的经济损害。因此,在锅炉压力容器压力管理检验工作中必须做好对设备中出现的裂纹问题加以重视和管理,在锅炉压力容器压力管道的裂纹问题的检验中,应从裂纹的形态分析中判断出裂纹的性质、类别和影响因素,相关技术人员应根据裂纹特征,及时采取科学而合理的有效应对措施,解决好裂纹问题,为设备的安全运行提供保障。

        综上所述,锅炉压力容器压力管道产生裂纹受外部和内部因素共同影响,裂纹问题影响了锅炉设备的正常运行,我们要分析裂纹产生原因,进行针对性的改进措施,提高锅炉运行的安全水平。


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