探究锅炉范围内的压力管道检验中的裂纹问题与建议

2020-01-05王晓波

科学技术创新 2020年12期

王晓波

（克山县特种设备检验所，黑龙江克山161600）

燃料燃烧为工业生产提供了动力，这一过程会释放大量的蒸汽，需要在承重能力优良的工具中完成，而锅炉正具备这一特性。基于此，锅炉的应用范围很广，在我国工业生产中发挥着不可或缺的作用。但由于锅炉的工作环境十分特殊，地位又至关重要，存在着一定的安全风险。尤其是当锅炉出现裂纹，又没有进行维修时，锅炉的运行安全将得不到保障，可能会引发一系列不必要的问题，给企业带来经济损失，甚至会威胁到的生命财产安全。因此，企业必须安排专职人员，定期检查锅炉以及管道状况，即使排除不利于生产的因素。

1 锅炉范围内压力管道检验操作的要求

锅炉压力管道是重点检查部位，要求检查人员具备较高的专业技能，能够对锅炉的相关参数进行检查，并采取各种科学有效的检验方法，来分析锅炉压力管道的运行状况是否合理。在检查过程中，要严格遵循相关制度原则，保障检查行为符合规范。必须实现制定完善的检查方案，并以此作为指导依据，确保检查工作的高效有序。检验人员要具备良好的资料收集能力，能够对锅炉的使用情况进行详细深入的了解，例如锅炉的历史改造次数、使用年限、修理维护经历等。在充分掌握了锅炉情况后，检查人员的检查作业才能够毫无阻碍。锅炉的管理人员和使用部门，也要积极配合检查人员的工作，为其提供相应的数据资料，在所有人员协调配合下，检查工作才能够更加顺利无阻，检查结果的可信度也得到保障。锅炉管道中存在的漏洞能够被发现，并得到恰当的维修，从而促进压力管道的高效运行。

2 压力管道检验过程中出现的裂纹问题

目前锅炉的压力管道中最常见的问题，就是管道表面出现裂纹。管道裂纹的成因有很多，主要是锅炉工作环境较为复杂，可能造成裂缝的因素各种各样。因此，锅炉压力管道裂纹也有多种分类，只有搞清楚这些裂纹的成因、特点以及可能引发的问题，才能够采取针对性的措施来降低裂纹造成的不良影响。接下来将对目前常见的集中裂纹进行详细的介绍：

2.1 焊接裂缝。锅炉为燃料燃烧提供了场所，而燃料在燃烧时，会生成大量的蒸汽，导致锅炉内部温度较高。因此锅炉必须具备较强的抗压能力，这在锅炉制造时是首要条件。锅炉制造要经过高温锻造，在锅炉成型后，锅炉表面温度很高，需要耗费很长的冷却时间。而且锅炉范围内的管道数目较多，需要大量的焊接工作。受到各种因素的限制，例如焊接人员专业素质较低、冷却程度不够等，焊接过程可能引发锅炉裂纹。

焊缝金属从熔化状态到冷却凝固的过程经过热膨胀与冷收缩变化，有较大的冷收缩应力存在，而且显微组织也有从高温到低温的相变过程而产生组织应力，更加上母材非焊接部位处于冷固态状况，与焊接部位存在很大的温差，从而产生热应力等等，这些应力的共同作用一旦超过了材料的屈服极限，材料将发生塑性变形，超过材料的强度极限则导致开裂。裂纹的存在大大降低了焊接接头的强度，并且焊缝裂纹的尖端也成为承载后的应力集中点，成为结构断裂的起源。

2.2 应力腐蚀裂纹。当锅炉处于运行状态时，会经历多次温度变化。即燃料燃烧释放蒸汽，温度升高，锅炉冷却时温度降低。这导致锅炉及其范围内的压力管道，会出现局部结构温差过大的情况。这就使得锅炉内部存在预应力，预应力作用下，锅炉会产生裂缝。而且由于预应力着力点、力大小的不同，产生裂缝的形状也各种各样。而且这种裂缝通常是不连续的，且存在于锅炉内部，不容易被发现，限制了锅炉的检查和维修。

2.3 疲劳裂纹和腐蚀裂纹。锅炉压力管道的材料一般是金属，虽然金属材料有一定的延展性，但经过长期多次的拉伸和弯折，金属管道的恢复能力已经变得很低。这意味着金属管道的使用年限过长，已经到了材料疲劳的程度，在此背景下出现的裂纹，被称为疲劳裂纹。这种裂纹在多种锅炉设备中都有出现，有裂纹的部位往往体现出很明显的创伤磨损。当疲劳裂纹数量较多时，锅炉管道的拉伸力会下降，发生形变后不能够快速地恢复原状，影响到锅炉的正常使用。

疲劳裂纹和腐蚀疲劳裂纹是锅炉定期检验中遇到较多的一类裂纹隐患。腐蚀疲劳裂纹大多是在形成疲劳裂痕基础上由交变应力和腐蚀性介质共同作用而产生的。因此，疲劳裂纹也是产生腐蚀疲劳裂纹的前提因素, 这两种裂纹缺陷的性质基本是一致的，都是在锅炉使用过程中发生的裂纹，是锅炉受压元件失效的主要因素。

疲劳裂纹和腐蚀疲劳裂纹产生的金属材料疲劳破坏是由锅炉设备本身二次条件所决定的，锅炉在运行中，部件温度、流速和负荷变化大，管线中水汽混合，启停炉次数频繁以及压力和温度的波动等均会引起应力交变。这种交变应力的循环作用是促使锅炉金属材料疲劳腐蚀裂纹破坏的主要原因。

3 处理压力管道检验裂纹的合理措施

不同类型的锅炉裂纹，对锅炉造成的影响有所差别。但总的来说，裂纹的出现是不理想的状况，意味着锅炉管道功能受损，不能够正常地发挥作用，影响到生产进度。如何采取合理的措施，预防裂纹的出现，并降低裂纹造成的负面影响，是目前生产单位面临的重要问题。接下来将介绍几点检验裂纹的方法，目的是找准裂纹出现的位置、裂纹类型以及严重程度，从而找到恰当的维修方法，延长锅炉的使用寿命。

3.1 正确操作锅炉。裂纹的出现，除了锅炉使用年限过长外，最主要的成因还是锅炉的使用操作不当。为了避免人为失误引起的锅炉管道裂缝，需要严格规范锅炉的使用流程。首先，要对在职人员进行操作技能的培训，详细地讲解锅炉运行的知识点和注意事项，保障工作人员能够深入地掌握正确的使用方法。其次，制定全面完善的使用标准，为工作人员提供可靠的操作依据，并且要严格落实相关制度，发现有异常操作要及时阻止，并进行恰当的批评教育，引起员工的重视。此外，构建奖惩制度，对优秀员工进行肯定和表彰，形成良好的榜样作用，以此激励员工的工作热情，促进优良竞争氛围的形成，也使得正确使用锅炉的意识深入人心。

3.2 控制原材料生产质量。锅炉的规格通常较大，需要用到大量原材料。而且焊接裂纹的出现，也是因为在锅炉制造过程中有不恰当的操作。因此，通过加强对原材料的管控，能够有效地提升锅炉制造质量，降低裂纹出现的概率。生产企业要安排专职人员进行原材料的采购，不能够一味追求经济效益，而忽视了原材料的质量。在原材料投入使用以前，进行严格的质量检查，避免质量不合格的劣质材料混入生产间。同时，原材料的使用要结合锅炉的实际情况，充分考虑生产单位对锅炉的要求，以此作为依据，调整锅炉的生产过程，并对原材料的种类和使用量进行改进。

3.3 做好锅炉质量控制。锅炉的使用过程具有较高的危险系数，存在发生安全事故的可能性，锅炉作为一种安全风险较高的设备，如果对锅炉的使用不合理，或者质量得不到保障，都会加大安全意外发生的概率。因此，要严格把控锅炉的使用流程，哪怕是再小的细节也不能忽视。在考虑生产全局的前提下，要尽量将操作失误出现的可能性控制在最低范围。采取各种手段，来避免锅炉及其压力管道出现裂纹。此外，完善科学的检验机制也是不可或缺的，定期检验锅炉的使用情况，并对存在的裂纹进行准确的定位，进而找到有效的维修方式，处理妨碍锅炉正常运行的各种问题。首先要判断裂纹的种类，才能够找到裂纹的成因，进而找准锅炉及其管道中的问题。针对不同类型的裂纹，采取的解决方式也有所区别，如果维修方式不恰当，不仅达不到预期目标，甚至还会对锅炉造成二次损害，引发更严重的损失。