锅炉检验中裂纹产生原因的分析探究

周必云

（大同市综合检验检测中心，山西 大同 037010）

为了保障锅炉安全经济运行，国家对特种设备目录中锅炉的设计、制造、安装、改造、维修、使用制定了严格的技术要求，并做出强制进行定期检验的规定。通过定期检验，及时发现锅炉运行中产生的缺陷，并进行相应的修理消除缺陷，确保锅炉无隐患运行，保障锅炉安全运行，促进我国工业经济发展。

1 锅炉裂纹检验的重要性及锅炉失效模式

1.1 重要性

在我国工业经济发展过程中，锅炉应用越来越广泛，很多单位的部分或者全部能源动力供应几乎都来源于锅炉，因此锅炉运行的正常性与生产效率息息相关。但是，由于锅炉为高风险特种设备，因此若存在使用管理操作不当等问题，会导致安全事故。纵观过去几十年，所有锅炉的安全事故，都会造成人员伤亡以及较大的经济损失，所以，在锅炉生产和使用过程中，通过对其进行相应形式的检验，可以及时发现问题，消除缺陷，保障质量，从根本上维护锅炉使用的安全性。

1.2 工业锅炉常见的失效模式

锅炉的工作特点是高温高压，环境和时间一定时，由于锅炉的温度或载荷过高，以及水汽介质的腐蚀，烟气的腐蚀冲刷，会使材料性能产生一定的变化，进而使锅炉材料失效、结构失衡、设备报废。当前锅炉常见失效模式主要可以分成泄露失效、失稳失效、刚度失效以及强度失效几个类型，失效后的锅炉会出现泄露、断裂以及变形等问题。在对锅炉实施检验过程中，强度失效是最常见、最广泛的失效模式，当锅炉出现断裂、屈服以及裂纹等问题时，便会引起强度失效，其中裂纹问题最为常见。当锅炉存在裂纹时，相较于其他失效模式，其存在后期维修操作复杂、成本较高等特点，因此，单位应对锅炉裂纹问题进行严格检验和准确分析。

2 工业锅炉主要检验内容

2.1 检验重点

在对锅炉进行焊接施工过程中，所使用的焊接材料主要为高强度低合金材料，由于该种材料中所含元素较多且各元素的性质各不相同，因此在焊接施工过程中，可能会出现焊接钢板硬度过高的问题，导致焊接效果受到影响。与此同时，在焊接过程中，还会出现结垢、磨损、腐蚀、泄露以及变形等问题，若发现不及时，会导致锅炉使用寿命受到影响。与此同时，锅炉材料中含有大量的锌和碳元素，当压力超过一定值时，会使锅炉产生裂纹，最终导致锅炉爆炸等事故。在对锅炉进行检验过程中，相关单位应对检验相关内容以及重点环节进行明确，并以此为基础，制定检验方案，保障检验效率，及时找出缺陷并加以处理，使锅炉稳定性和安全性进一步提高。

2.2 内部检验

在对锅炉实施内部检验过程中，锅炉应为非工作状态。每隔两年就应对锅炉内部进行一次检验，通常内部检验主要可以分为如下两部分：（1）对锅炉本体实施检验，主要包含水冷壁管、炉胆、管板、封头以及锅筒（壳）等承压部件；（2）对锅炉管道实施检验，主要包含锅炉本体主管道、给水管道以及蒸汽管道等。在锅炉工作过程中，相较于锅炉本体，管道问题相对较少，但是由于管道布置较为复杂，因此其存在维护难度、检验难度大等特点，需要耗费较多的时间进行检验和维护，为了保障管道运行质量，相关单位应按照要求对其进行定期检查，控制后期维护费用。

2.3 外部检验

2.4 水压试验

为了对锅炉受压部件的耐压强度以及严密性进行检验，可以使用锅炉水压试验实施检验。一般情况下，检验人员或使用单位对设备安全状况有怀疑时，应当进行水(耐）压试验；因锅炉结构原因无法对锅炉进行内部检验时，每三年实施一次水(耐）压试验。

3 工业锅炉裂纹产生的主要原因

3.1 腐蚀原因

由于锅炉受热面主要为金属材料，在其使用过程中容易受水蒸气、锅水、灰渣、烟气以及空气等介质的影响，使锅炉钢材腐蚀。

烟气侧的腐蚀为高温氧化和低温腐蚀，由于烟气中含有一定量的二氧化硫等多元腐蚀性气体，在高温烟气的长期作用下，锅炉受热面管道内表面会出现化学反应，导致其被腐蚀；在尾部烟道，常因为受热面壁温低于烟气露点，产生硫酸蒸汽凝结导致低温腐蚀。

介质侧的腐蚀为化学腐蚀和电化学腐蚀，锅炉水汽介质中溶解的氧气等气体和杂质与受热面介质侧发生化学反应而导致腐蚀；锅水中的电解质使含碳的锅炉钢材产生电池效应造成电化学腐蚀。

另外，当锅炉处于长期停运状态时，因空气中水蒸气和水的影响，会使受热面及锅炉钢构件出现腐蚀等问题。

综上，各种腐蚀作用都会使锅炉受热面变薄，当腐蚀严重时，会导致锅炉产生裂纹。

3.2 金属疲劳原因

在工业锅炉长期运行过程中，锅炉表面的应力也会不断增加，当锅炉某处应力较为集中时，因压力和负荷波动的影响，会使应力呈现出周期变化的状态，导致锅炉出现应力低周疲劳裂纹。在腐蚀介质以及低周疲劳的作用下，裂纹会不断打开和闭合，使锅炉产生金属疲劳。在锅炉使用过程中，其初期基本不会出现裂纹，但是在使用时间增加和延长的过程中，由于金属疲劳原因，裂

纹数量也会随之增加，裂纹长度也会越来越长，严重影响锅炉使用安全性，直至失效。

术前宣教形式多样，包括展开个人咨询、宣传彩页或多媒体方式等。如果患者及家属与相关的外科医生、麻醉医生及护理人员进行一次面对面的交流则更理想。宣教内容应包括解释在整个流程中患者的任务，鼓励患者术后早期进食，早期下床活动，配合镇痛及呼吸功能锻炼等，并应向患者及家属详细说明出院标准。

3.3 高温原因

在锅炉使用过程中，因水质原因导致水垢结生，或外侧灰垢附着较厚，导致受热面散热受到影响甚至被阻隔，则受热面金属材料长期处于高温环境中，金属材料会出现球化、碳化等问题，导致其耐久性受到影响，最终在锅炉薄弱位置会出现裂纹，当裂纹问题较为严重时，会使锅炉出现高温爆管等问题，不但会影响生产作业效率，还会导致安全事故。

4 锅炉裂纹主要检验措施

4.1 分析锅炉技术资料

在对锅炉裂纹进行检验过程中，通过对锅炉安全技术档案等相关资料进行分析，可知锅炉的管理和使用状态。在此过程中，检验人员应对变更和新增加情况、上次检验报告中的问题整改情况、异常情况、记录情况、修理情况等内容进行落实。与此同时，通过对锅炉技术资料进行分析，还可以明确锅炉检验重点内容，使锅炉使用安全性进一步提高。

4.2 提高裂纹检验的科学性

通过对资料审查的相关数据进行分析和评价，可以明确裂纹检验的重点部位，这些部位主要包括已经发生严重缺陷的部位、曾经存在裂纹并修理的部位以及承受交变应力的部位等。在裂纹检验过程中，检验人员可以先进行观察，了解锅炉的大体情况，并使用仪器和工具对裂纹形态进行检验。与此同时，在锅炉裂纹检验过程中，检验人员应借助科学的检测措施，对锅炉数据进行综合分析，并对裂纹质量进行评估和检测，在保障检验准确性的前提下，控制检验成本，达到提高锅炉检验质量的目的。一般情况下，由于导致锅炉产生裂纹的因素相对较多，因此检验人员应以裂纹产生部位为依据，对原因进行具体分析，提高裂纹检验的科学性。

5 锅炉裂纹处理及预防措施

5.1 锅炉裂纹处理措施

当锅炉存在裂纹时，如果没有对裂纹进行及时处理，会导致裂纹长度进一步增加，甚至还会产生新裂纹。因此，为了对锅炉裂纹进行处理，单位应对焊接工艺指导书进行制定，保障锅炉焊接质量，在补焊施工之后，应对其进行磨平处理，防止因应力集中导致锅炉再次出现裂纹。与此同时，裂纹处理完成后，单位还应对其进行无损检查，确保其符合要求。

5.2 锅炉裂纹预防措施

5.2.1提高锅炉制造工艺

在锅炉制造过程中，操作人员应对各内部元件质量进行控制，保障其符合锅炉制造要求。在焊接过程中，操作人员应使用电弧传感器和视觉传感器对工时、焊料消耗、焊道数、电弧电压、焊接电流、熔池形状以及电弧形状等进行测量和控制，并使用大数据对其进行综合分析，保障焊接质量。与此同时，单位还应制定锅炉生产管理系统，对生产全过程进行信息化管理，在保障生产质量的前提下，使生产成本得到有效控制，使生产效益和效率进一步提高，降低锅炉裂纹的发生率。

5.2.2 提高锅炉的操作规范性

在锅炉使用过程中，为了保障锅炉能正常运行，操作人员应对温度和压力进行控制，避免出现超温、超压运行的情况。在作业过程中，操作人员应以操作规范为基础，对操作步骤进行制定，并严格按照规范要求进行操作，避免出现失误，达到控制锅炉裂纹的目的。

5.2.3 定期维护保养锅炉

在锅炉使用过程中，操作人员应在不停炉的基础上，实施预防性的局部检修。与此同时，操作人员还应有计划的安排停炉，对零部件进行更换，并对设备进行修复性的、全面性的保养和检修。保养和检修内容主要有自动控制装置、温度计、炉膛、炉墙、辅助设备、燃烧设备、锅炉本体、阀门和管路、安全阀、水位计以及压力表等。

5.2.4明确职责

在锅炉使用过程中，相关单位应对相关法律和法规进行研究，明确职责，并以此为基础，对管理制度进行制定，对锅炉使用情况进行记录。与此同时，相关单位还应对锅炉性能参数以及设备状态进行分析，及时发现并处理问题，做到环保运行管理、经济运行管理以及安全运行管理。

5.2.5 提高员工操作技能

在锅炉使用过程中，员工操作技能与锅炉裂纹控制质量息息相关。在实际操作过程中，由于部分操作人员对操作章程和操作方法不熟悉，缺乏专业的操作技能，在操作过程中失误不断，这不但会影响锅炉使用安全性，还会使锅炉出现裂纹。因此应保障各操作人员的操作水平，并对其技能进行培训，在控制锅炉裂纹的基础上，达到安全生产的目的。在操作人员选聘过程中，单位应提高录取条件，保障选聘人员的专业技术水平符合要求，与此同时，单位还应对操作人员进行严格培训，明确每个操作人员的职责，使其操作技能进一步提高。除此之外，单位还应为锅炉操作人员提供学习机会，主要有专家讲座、外派学习、技能交流研讨会等形式，使操作人员的操作水平进一步提高，保障锅炉运行的安全性。

6 结语

在我国工业经济发展过程中，锅炉具有重要作用。但是在锅炉制作和运行过程中，由于诸多因素的影响，会导致锅炉出现裂纹问题，因此为了使锅炉运行安全性进一步提高，应采取科学的检验措施对锅炉进行检验，及时发现锅炉中的问题，对其原因进行分析，并以此为基础，采取相应的措施进行处理。与此同时，还应提高锅炉制造工艺、定期维护保养锅炉、提高锅炉操作规范性、明确单位职责、提高员工操作技能，从根本上预防锅炉裂纹问题，使锅炉运行稳定性和安全性进一步提高。