锅炉压力容器压力管道检验中的裂纹问题研究

吴健

摘要： 锅炉压力容器是工业生产，供热供暖，工矿等场合经常使用的机械设备，它是锅炉与密闭压力容器的合称，可以承受较高温度，较大压强的金属容器。锅炉压力容器由于其使用条件特殊，设备质量十分关键，一旦发生质量问题会危及人民的生命财产安全带来较大风险。锅炉压力容器其压力管道的检验十分重要，而管道表面裂痕是压力管道经常发生的失效模式之一，对锅炉的质量有着重要的影响，本文从压力管道裂纹的检验出发，探究金属表面裂纹的产生原因及其预防措施。

关键词：锅炉；压力容器；压力管道；裂纹；检验

锅炉是指通过加热密闭容器中的水，产生蒸汽与热水的密闭机械设备，其应用极为广泛，在人民的日常生活中，工业生产过程中都有着重要的应用。锅炉通过加热产生蒸汽与热水，需要较高的持续加热，其密闭容器内的压力较大，是典型的压力容器，压力容器具备一定危险性，其质量与可靠性十分关键，本文针对锅炉压力管道检验过程中裂纹的产生原因进行深入分析，提出预防裂纹的具体措施，希望对锅炉压力容器的制造与生产提供帮助。

一、锅炉故障的危害及表现形式

如图（1）所示，锅炉是用于将水加热产生热水或水蒸气的特殊机械设备，其密闭，内部高温，高压，锅炉一旦发生故障，会产生火灾，爆炸等严重危害人民生命财产安全的后果，因此锅炉是重点检验设备。锅炉产生故障后主要有下面三种表现形式：一、冲击波，锅炉内部承受高温，高压，如密闭腔内出现裂纹，内部介质会瞬间歪斜，产生强大的冲击波，对周围人员及事物造成非常大的伤害。二、碎片飞溅，锅炉金属外壳，在失效时由于破裂，在高压作用下金属碎片产生飞溅，会对周围人员造成伤害。三、介质外泄，锅炉内部充满液体介质，在故障发生时，由于内部温度高，压力大，金属破裂会造成液体泄露，高温介质液体会伤害周围环境以及人员。锅炉发生故障，后果非常严重，因此对于锅炉的检验，以及失效模式分析是企业重要的检验与维修工作 [1]。

二、 锅炉裂纹产生的原因分析

锅炉发生故障导致的爆炸，飞溅，冲击，泄露危害巨大，因此锅炉的检验工作特别重要，而锅炉产生的故障有很多种，通过检验发现，压力管道裂纹问题是锅炉的主要故障，如图（2）压力管道裂纹，其失效模式以及产生故障的原因主要有以下几个方面：

（一） 化学腐蚀导致的锅炉开裂

锅炉是密闭容器，内部高温高压，如果液体中存在酸或碱性物质，会对锅炉内壁产生腐蚀作用，导致金属电离，通常腐蚀现象是非常微小的，作用不明显，但如果遇到应力，尤其是拉应力的作用，这种微小的腐蚀会最终导致裂纹的发生，腐蚀产生的裂纹在主裂纹附近常常伴有分支裂纹产生，裂纹呈树状发散，腐蚀裂纹常常被人们忽视，然而一旦发生后果非常严重。

（二） 过度运转导致的裂纹

锅炉是特种机械设备，许多工厂对其存在过度使用的现象，导致锅炉在长期超负荷的运转下其内部金属密闭腔体处于长期的高温与压力的情况下，产生一定应力，长期的应力，以及机械运转，密闭腔体就会产生细微的裂纹，长时间微小的裂纹也会逐渐扩大，最终导致锅炉的故障。

（三） 加工工艺带来的锅炉裂纹

锅炉设备是通过钢板经过焊接与拼接后形成的密闭腔体，在焊接过程中也容易产生裂纹，焊接裂纹也是锅炉设备的失效模式之一。金属焊接后需要进行冷却，如果操作不当会导致冷裂纹，另外，锅炉钢板需要进行轧制，焊接，经历高温，冷却，温度的变化，收缩会产生裂纹[2]。

（四） 蠕变带来的锅炉裂纹

锅炉内部经常会遇到高温到冷却的变化，这种极高温度到降温的变化如遇到内部应力，会导致蠕变裂纹的发生，压力管道是应力集中最为明显的地方，蠕变裂纹常常在裂纹附近出现细小的，大小如米粒壮的圆形空洞，蠕变裂纹产生同时会伴有管道变形的现象发生。

三、 预防锅炉压力管道裂纹的措施

对于锅炉裂纹的控制要以预防为先，遇到故障快速处理，做到定时维护，提高锅炉的安全与可靠性。

（一） 提高锅炉制作质量

作为压力容器，其原料的品质，制造技术与设备检验是保证锅炉质量的关键，锅炉制造过程中首先从原料入手，严格控制原料，对加工过程中的关键工序进行重點控制，如焊接，热处理等，生产制造流程符合规范并满足设计要求，将加工过程中产生的裂纹降到最低。

（二） 加强检验

锅炉投入运行后，对其定期检验，对关键失效模式进行预防是保证锅炉工作期间可靠性的重要手段。日常检验必须有记录，要对关键检验项目重点检验，引进先进的检验方法，不放过微小的裂纹，发现问题及时维护，保证锅炉的长期可靠性。

四、 结束语

综上所述，锅炉压力容器是特殊的机械设备，其产生故障危害性极大，裂纹是锅炉压力容器的主要失效模式，包括化学腐蚀裂纹，过度运转导致的裂纹，加工工艺带来的裂纹，蠕变带来的锅炉裂纹，为防止锅炉裂纹的产生要严格控制锅炉的来料品质，定期检验，保证锅炉的使用寿命及可靠性。

参考文献：

[1]吐尔洪江·托合提， 阿吉木·阿不来. 锅炉压力容器压力管道检验中的裂纹问题[J]. 科学技术创新， 2017（12）：139-139.

[2]蔡政国. 锅炉压力容器压力管道检验中裂纹问题及预防处理方法分析[J]. 现代制造技术与装备， 2017（6）：155-155.

（作者单位：江苏省特种设备安全监督检验研究院镇江分院）