锅炉压力管道检验中的裂纹问题与预防办法

吴孝平

摘 要：在工业生产当中，锅炉压力管道的重要性不言而喻，对其进行及时的检验，可以确保锅炉运行的安全、稳定、高效。本文分析了锅炉压力管道裂纹的类型及产生原因，并提出了相应的预防办法，仅供参考。

关键词：锅炉压力管道;管道检验;裂缝;原因;预防

0 引言

锅炉被广泛应用于我国的工业生产和民众生活当中，为促进我国工业的发展和经济的进步做出了巨大的贡献。锅炉压力管道长期处于高温高压的工作状态当中，一旦发生设备故障，就极为容易出现爆炸等严重事故，给车间工作人员以及企业的生命和财产带来严重威胁。近年来政府部门和相关单位提起了对安全生产问题的高度重视，锅炉压力管道安全检验的频率及技术水平都有了明显的提升。在锅炉压力管道检验当中，裂纹是较为常见的设备缺陷，也是最为不稳定的一种缺陷，只有提早预防、及时发现并妥善处理裂纹问题，才能有效避免安全事故的发生，保障锅炉压力管道的安全运行。

1 锅炉压力管道检验中的裂纹类型及产生原因

1.1 疲劳型裂纹

疲劳型裂纹，主要分为机械型疲劳裂纹、腐蚀型疲劳裂纹和热疲劳裂纹三种。

1.1.1 机械型疲劳裂纹

机械型疲劳裂纹主要是发生在锅炉压力管道上，是由交变应力和腐蚀性介质共同作用在疲劳裂痕上而产生和不断发展的。机械型疲劳裂纹的塑性变形并不明显，其大多呈现出穿晶型裂纹，裂纹状态较为弯曲。机械型疲劳裂纹是逐渐发展起来的，在裂纹的初始状态，它们大多较短、较小，并向内延伸，延伸方向与拉伸应力轴之间呈45°角;裂纹发展的中后期是稳定发展和扩张状态，表现为裂缝以直线状态不断加长，其方向与拉升应力轴垂直。

机械性疲劳裂纹的诱发原因较为复杂，它既可能与工作环境有关系，也可能与锅炉压力管道的材料结构和纤维组织状态有关，因此在处理此类裂纹故障之前，一定要统筹兼顾、综合分析其发生原因，并将各项可能的诱导因素一一排查。

1.1.2 腐蚀型疲劳裂纹

腐蚀型疲劳裂纹的高发地点大多在汽包、集箱管座等位置，这与机械型疲劳裂纹和应力腐蚀裂纹有着明显的区别，腐蚀型疲劳裂纹的形态大多是穿晶、聚集形态，它们存在于锅炉压力管道的内壁上，呈不断发展和延伸状态。腐蚀型疲勞裂纹在发展中会逐渐加宽，扩张中期会在尾部出现较钝的分枝，到了后期分枝裂纹会向主裂纹稳定发展，裂纹宽度更甚。

腐蚀型疲劳裂纹的出现与发生裂纹部位承受的介质压力有关，也与锅炉压力管道系统传递的振动压力有关，由于疲劳型裂纹会随着时间而加重，因此一旦发现此类裂纹一定要及时处理，防止问题持续扩大化带来不可预估的重大损失。

1.1.3 热疲劳裂纹

在锅炉压力管道的蒸汽管道压力表管座、喷水减温器、汽包、排气管管座等等部位，经常会出现粗短形状或细口状的裂纹，此类裂纹多是热疲劳裂纹，是金属材料受热交变应力反复作用形成的。热疲劳裂纹多处于锅炉压力管道部件表面氧化膜网状或线状痕迹的下部，它往往由一条主裂纹和多条次裂纹构成，裂纹扩展状态随意、宽窄不一，依据蠕变温度的不同，裂纹既有沿晶状的，也有穿晶状的。

1.2 应力腐蚀裂纹

在锅炉压力管道应力和腐蚀介质的共同作用下，锅炉压力管道汽水管道和集箱部位容易产生短、宽、不连续状、不规则的裂纹，此类裂纹多数为应力腐蚀裂纹，在进行锅炉压力管道检测时，会发现此类裂纹的状态较为复杂，穿晶裂纹、混晶裂纹、沿晶裂纹相互交错，且在弯管中性区会与张力垂直呈现出带状延伸状态。

1.3 蠕变裂纹

蠕变裂纹是锅炉压力管道在长期运行中受到应力和温度长时间作用而形成的一种独特形式的裂纹。蠕变裂纹多发现于角焊缝、集箱孔桥区等位置，其因金属材料损伤变形而出现，发展趋势与主应力呈90°角。蠕变裂纹通常沿弯管轴分布，裂纹带较宽，其中存有大量不规则蠕变孔洞，孔洞沿晶扩展之后即形成蠕变的主裂纹与两侧裂纹。

1.4 过热与过烧裂纹

过热裂纹是在锅炉压力管道金属部件锻造中操作温度超出热临界值而发生的裂纹现象;而过烧裂纹则是金属部件锻造、弯制、轧制热加工中，温度过高造成晶界氧化和局部熔化而产生的;过热与过烧裂纹呈龟裂状分布，破裂程度不同且晶界氧化、熔化痕迹明显，以显微镜进行观察，会发现圆球状粒子沉淀和粗大的晶粒及孔洞，辨识较为容易[1]。过热与过烧裂纹的发生大多与锅炉压力管道制备中的技术原因有关，应注意加强这方面的控制力度。

2 锅炉压力管道裂纹的有效预防对策

2.1 做好质量检查，确保锅炉压力管道制备的质量达标

锅炉压力管道制备属于高危生产行业，因此在制造过程中一定要严格落实安全生产规范，不断提升设备制备工艺，以确保锅炉压力管道制造质量符合国家标准。首先，要做好制备的准备工作，对锅炉压力管道制造中需要使用的管道设备、零部件等原材料进行仔细的检查与核对，保证原材料质量达标且符合生产要求;要对锅炉压力管道设计图纸和相关制作工艺进行严格的审核与把关，确保设计合理，指标合规，技术合适，从而有效避免裂纹问题的发生，保证安全生产。其次，要规范施工工（下转第186页）（上接第184页）序，在每一步的制备工作完成之后，要及时进行设备质量的检测，确保每道工序的每个环节都是规范可靠的，从而夯实质量基础，降低锅炉压力管道使用中裂纹缺陷发生的概率。

2.2 加强质量验收，做好锅炉压力管道的定期检验

对于新建或改建的锅炉压力管道，要加强验收管理工作，并对设备的检验结果进行详细的记录，从而为质量控制奠定坚实的基础。在设备投入使用之后，要以完善的管理制度和规范化的生产流程为基础，以定期检验为手段，做好锅炉压力管道的日常管理工作，确保检验、维修、保养的及时到位。要对锅炉压力管道维修情况进行全面的检验和记录，同时比对设备的出厂时间及使用时间进行设备是否需要进行检验与维护的判断;在检验过程中，要尽量完善工作的完整性和全面性，除了要对锅炉压力管道中已出现的裂纹缺陷进行排查以外，还要对设备的运行环境进行检验，做好设备运行中内外温差的控制以及输水、防水环境的控制，从而提升设备运行的安全性和稳定性。为了延长锅炉压力管道设备的使用寿命，还要根据锅炉压力管道的使用情况制定规范的检验周期并设立专人专岗进行日常的巡视和检查工作，以此及时发现问题、消除隐患，避免重特大安全事故的发生。

2.3 加强人员管理，提高操作人员的技术水平

锅炉压力管道裂纹的产生，与技术人员的不规范操作有直接的关系，为此，要想有效预防锅炉压力管道裂纹，就必须加强对于操作人员的管理与技术培训，确保其按照规范流程与方法开展施工作业，确保其技术水平随着技术创新而不断进步。相关单位要定期组织对于操作人员的技能考核并制定严格的上岗制度，确保操作人员、检测人员、制备人员都能按照标准要求完成工作任务，从而有效避免人为裂纹的发生。

2.4 创新技术手段，防止检验过程中造成的二次伤害

就目前而言，各种先进的无损检验技术已经逐步成熟和完善，为了避免检测过程中对于锅炉压力管道产生的二次伤害，有效防止裂纹等问题的发生，相关单位应积极引进创新型技术手段，以超声波（超声相控阵）检测、TOFD检测、硬度检测、金相分析、光谱分析、磁粉检测、射线检测、声发射等无损检测技术，辅助锅炉压力管道裂纹预防工作的顺利开展[2]。

3 结语

裂纹缺陷是锅炉压力管道中最危险的缺陷之一，是企业安全生产中的极端不稳定因素，为此我们一定要做好检测工作，坚持预防与治理相结合的原则，及早发现问题、及早处理问题，从而保证设备的稳定、可靠、安全运行。

参考文献：

[1]苏步青.锅炉压力容器压力管道检验中裂纹问题及预防处理方法探讨[J].中国化工贸易，2019，11（7）：192.

[2]张健，崔蒙，赵丽亚.无损检测技术在锅炉压力管道检验中的应用[J].建筑工程技术与设计，2018（26）：557.