锅炉压力容器压力管道检验中的裂纹问题分析

高聪

（上海振华重工（集团）股份有限公司，上海 200125）

锅炉是工业生产中确保生产效率与质量的重要设备，在锅炉压力容器压力管道的运行过程中很容易受到操作方法、外界环境等各种因素的影响，所以，应重视设备检测工作，及时发现问题，并采取相应的措施加以解决，防止安全事故的发生。裂纹问题对锅炉的安全生产有着较大的影响，所以，在实际应用过程中，应采取合适的检测技术进行检测，预防裂纹问题的出现，有效控制锅炉的运行风险。

1 锅炉压力容器压力管道定期维护的重要性

锅炉压力容器压力管道通常运输的是腐蚀性的液体，压力管道壁很可能受到较大的腐蚀，甚至可能发生泄露危险。例如，由于受到小裂缝的影响，传输管道中的天然气、石油等可能会发生泄露现象，并且在高压的作用下，甚至可能引发较为严重的安全事故。如果没有定期对管道进行检查与维修，则很难发现安全隐患问题，从而造成较大的浪费与损失。在实际检验过程中，解决裂纹问题、提升设备运行质量等是当前面临的主要问题。因此，只有全面了解管道定期维护的重要性，采取科学化、合理化的技术加以管理，以保证管道的顺利运行，从而有效预防裂纹等各种潜在安全隐患的发生。

2 锅炉压力容器压力管道检验中的裂纹问题

2.1 疲劳裂纹

在锅炉压力容器压力管道的检验过程中，疲劳裂纹的出现概率较大，一般来说，这种裂缝在应力相对集中的设备中较为常见，刚开始的时候，疲劳裂纹呈细小形状，在中后期的时候会逐渐延伸。疲劳裂纹主要有三种类型。

（1）机械疲劳裂纹，经常在叶轮与叶片上出现，且大多数是来自设备的表层，其形状一般为直线，初期裂缝较短，随后慢慢向内延伸，慢慢形成一条长长的裂纹，这种裂纹大多是在一些有缺陷的位置出现。机械疲劳裂纹一般呈线形，开始时面积较小，随着时间的推移逐渐向内发展，与其他裂缝相比，开口较大，会出现粘着点和粘接坑，末端非常尖锐。机械疲劳裂纹刚出现的时候特征不够明显，很难被人发现，当运行时间越长，裂纹就会变得越来越明显，因此，此类裂缝应及时检查，并采取相应措施加以解决。

（2）热疲劳裂纹，主要发生在金属材料在较低抗拉强度条件下应力作用时，逐渐形成裂纹。

（3）腐蚀疲劳裂纹，主要是在疲劳裂纹的基础上形成的，疲劳裂纹通常是由腐蚀和应力共同作用形成的，随着时间的增加，裂纹开始变大变宽，压力管道内侧出现小凹坑，通常出现在汽鼓和底盘的管座上，因为这些设备在长期应力作用下会接触到腐蚀性物体，逐渐成为腐蚀疲劳裂纹。

2.2 蠕变裂纹

在长期过热影响下，锅炉压力管道上会发生蠕变变形等现象，从而导致金属结构受到损坏，管道内的部分区域出现变形，大大降低了管道的安全性与稳定性。产生蠕变裂纹的主要原因是温度和应力的长期作用，导致金属结构的破坏和材料的变形，使材料分离。蠕变裂纹通常出现在集管热影响区、箱孔桥等位置，蠕变裂纹的开裂特征非常明显，通常情况下，裂纹垂直于最大应力方向，裂缝呈之字形且宽度较大，大部分裂缝平行排列。主要的蠕变裂纹在中间位置。蠕变裂纹区存在大量不规则地蠕变孔洞，呈椭圆形或晶体状分布，裂纹与焊缝方向平行，并由外而内逐渐延伸，沿着晶粒的边界逐渐扩展。

2.3 应力腐蚀裂纹

应力腐蚀裂纹是受到双重作用产生的，即应力、腐蚀，其中，高浓度碱水具有一定的腐蚀性，裂纹问题一般出现在管道、管座上面。在锅炉生产过程中，当构件受碱水腐蚀时，金属会发生化学反应，晶体和边界之间的电位差导致弱电流发生，从而使得金属内发生裂纹问题。经观察发现，应力腐蚀裂纹可分为原生裂纹和次生裂纹。主裂纹将穿过晶体，次裂纹将沿晶体辐射。奥氏体不锈钢材料容易产生这种裂纹，一旦在水蒸气状态下受力，就会形成这种裂纹。在显微镜下面，“之”字形状的裂纹便是应力腐蚀裂纹，比如，钢材在没有经过脱硫与脱水等介质下，很容易产生这样的裂纹，这很难利用技术解决。在湿硫化氢环境中，不仅会产生应力腐蚀裂纹，还有可能出现氢诱裂纹，并且在常温状态下也有可能出现因硫化氢反应引发的应力腐蚀裂纹，通常发生在焊缝周边。钢材通常没有明显的塑性变形现象，断口具有一定的隐蔽性。在锅炉压力容器和压力管道的检验中，应注意压力环境的检测，及时发现应力腐蚀裂纹，并加以预防，避免安全事故的发生。

2.4 过热过冷裂纹

锅炉压力容器压力管道的材料是金属板，制作流程较为繁琐、步骤较多，制作工序具有一定的复杂性，其中包括焊接、冷却等多道工艺，在每一道工艺中温度都各不相同，不管是过热还是过冷，都可能使金属材料发生裂纹问题。如果温度比较高的话，晶体就会熔化或氧化，导致过度燃烧的裂纹出现。如果温度过高，超出金属温度的临界值，则会引起热裂纹的出现；在焊接后，冷却时间过长的话则可能会出现冷裂纹。对于形成时间比较长的冷裂纹，一般较为隐蔽，很难检测出来，热裂纹通常会使得晶体发生氧化或者熔化现象，该裂纹的出现对锅炉的承压设备十分不利，情况严重的话甚至带来较大的安全隐患。

3 锅炉压力容器压力管道裂纹问题的检测技术

3.1 超声波检测技术

在大型锅炉设备的检测中，超声波检测技术较为常用，在具体应用中，在压力管道的周边设置探头模块，以环向进行布置，并控制好探头之间的距离。如果管道的顶部和底部之间的距离发生变化，会干扰低频超声波的传输，探头接收反射能量并继续进行评估分析，从而有效定位裂纹的位置。在超声检测技术中，声发射检测技术是其中的一种，应用较为广泛，由于裂纹的存在，激发应力波，声波传感器接收应力波，然后接收相应的声音信号并对其进行分析。当采用该技术进行检测时，可以同时满足长距离和实时监测的要求，并且大大提高了检测的灵敏度，特别是在压力管道空间较小的情况下，检测效果非常好。

3.2 红外成像检测技术

对于红外成像检测技术的应用，需要借助红外成像仪，从而获取红外辐射能量，并对其进行分析，管路的温度以电信号的形式获得，不同的温度和红外辐射能量的分布也会有较大的差异，所以，可以判断管道裂纹、明确裂纹的发展趋势。该技术在实际应用中具有极强的灵敏性，在压力管道裂纹检测中，有助于提升检测效率，并且可以快速辅助工作人员对锅炉的结构以及相关材料等进行全面分析。温度、时间等因素对红外成像检测技术的应用不会产生影响，适用性较强，在应用该技术时，应保证管道形状、导热系数的稳定，并且该技术一般用于热疲劳、蠕变、应力腐蚀等裂纹的检测中。

3.3 渗透检测技术

在实际裂纹问题检测中，渗透检测技术的应用操作非常方便，并且具有非常好的检测效果，不过，该技术也会对压力管道造成一定的污染，在应用方面具有一定的局限性。在应用渗透检测技术时，通常需要使用显像剂，利用固体燃料的发光现象进行检测，以辅助检测人员了解裂纹的分布情况和特点。如果材料具有一定的可吸收性，则不适合此工艺，因此，有必要对管道的运行环境进行综合分析，对表面检测中的裂缝进行分析。同时，该技术的应用不会损坏管道，并且检测率也相对较高。

3.4 射线检测技术

射线穿过介质之后便会削弱其作用，并且电阻、介质厚度等各种因素都会对检测效果产生影响，特别是在出现裂纹的时候，相应的阻力系数也与正常情况有一定的不同，在该位置应用射线检测技术进行检测，便可以确定裂纹的具体位置，从而分析出裂纹的实际状况。在应用该技术时，通过利用X光感光胶片，能够快速获取射线强度值，分析灵敏度后就可以知道裂纹的差异。同时，检测人员只需要分析胶片的黑度情况，便能够了解裂纹的大小与范围，通过应用X光感光胶片，使裂纹检测更加清晰化，有助于了解裂纹的情况。

4 锅炉压力容器压力管道中裂纹问题的预防措施

4.1 建立健全管理体系

针对锅炉压力容器压力管道中的裂纹问题，应做好预防工作，结合实际情况，采取有效的措施加以解决。任何工作都需要借助管理工作的帮助，裂纹问题的处理也离不开管理工作，为了预防锅炉管道中出现裂纹问题，企业应充分利用先进的技术手段，收集各种裂纹问题现象，并全面分析相应的原因，从根源上做好相应的规划工作，从而提升裂纹预防效果。

同时，企业也可以收集其他企业遇到的比较典型的案例，然后沟通网络沟通渠道，加强企业之间的交流，互相分享经验，共同研究裂纹的预防措施，从而保证管道裂纹问题预防工作的顺利进行。在实际工作中，企业还应明确各部门任务，制定规范化的管理机制，规范员工的行为，从而避免人为因素造成管道裂纹的出现。此外，在完善管理体系的时候，企业应将人性化管理放在首位，并制定奖励竞争制度，对于表现优秀的员工，给予合理的奖励，激发员工的工作热情，确保各方面工作的顺利开展，实现管道裂纹预防的目的。

4.2 加强生产质量管理

针对锅炉压力容器压力管道中的裂纹问题，应做好预防工作，并及时采取合适的处理措施，解决裂纹问题，提升锅炉的安全系数，尽可能避免安全事故的发生。首先，确保锅炉及辅助设备原材料的质量，加强锅炉材料的优化，采取先进的技术在生产中应用，明确生产标准与要求，规范生产流程，把控好每一个生产环节以及每一道生产工序，防止材料因素造成的裂纹问题。其次，对于锅炉压力容器压力管道生产制造，严格控制每一个生产环节，按照相应的标准生产，避免操作失误而降低生产质量。同时，在生产过程中要进行抽样检验，对于质检不过关的部件，不能够继续用于后续操作，在通过检测之后才能够投入使用，在锅炉以及压力管道的焊接过程中，保证焊接的规范化，并通过热处理消除应力。

4.3 增强锅炉设备的检验力度

首先，在锅炉设备制造完成之后，应根据标准进行验收，并且在投入使用之间再次进行质检，在使用过程中做好监督管理工作，详细记录锅炉压力容器压力管道的变化过程，从源头上防止裂纹的发生。在设备使用过程中还应提升操作人员的操作水平，并且要建立检验制度，约束工作人员的行为，保证规范使用，增加设备的使用寿命。其次，在设备的运行过程中，安全事故的发生概率非常大，所以，应提高对裂纹问题的重视程度，加强设备以及管道的维修，应定期进行巡检与维修，及时发现以及处理问题，尽量避免裂纹的出现，防止各种安全事故的发生。在具体检验过程中，根据裂纹形态判断其性质、类型以及影响等，然后由技术人员根据这些特征采取相应的处理措施，解决裂纹问题，提升设备的运行质量。

5 结语

锅炉压力容器压力管道中的裂纹有多种类型，裂纹问题的出现很容易影响设备的正常运行，所以，应提高对裂纹检测的重视程度，采取有效的措施进行检测与处理，防止裂纹的发生。在裂纹检测中，通过采取超声波检测技术、红外成像检测技术、渗透检测技术、射线检测技术等，对裂纹问题进行有效检测，并且通过加强生产质量管理、增强锅炉设备的检验力度等，有效预防与处理裂纹问题，防止安全事故的发生，促进工业企业的稳定发展。