謝柳浩

摘 要：鍋爐的工作原理是，將燃料燃燒釋放，生成符合參數(shù)和品質(zhì)的蒸汽。在我國(guó)各行各業(yè)中廣泛運(yùn)用。鍋爐壓力容器和壓力管道的安全關(guān)系到人民生命安全和財(cái)產(chǎn)安全，因此我們要對(duì)鍋爐壓力容器和壓力管道的安全進(jìn)行檢查，避免裂紋產(chǎn)生造成安全隱患。文章對(duì)鍋爐壓力容器和壓力管道檢驗(yàn)中的裂紋問(wèn)題探討，提出具有可操作性的建議。

關(guān)鍵詞：鍋爐壓力容器；壓力管道；裂紋；設(shè)備檢驗(yàn)

引言

中國(guó)經(jīng)濟(jì)突飛猛進(jìn)大發(fā)展，鍋爐行業(yè)的發(fā)展更加突出。我國(guó)鍋爐壓力容器不斷發(fā)展創(chuàng)新，已經(jīng)接近發(fā)達(dá)國(guó)家的生產(chǎn)水平，具有獨(dú)立的生產(chǎn)能力。社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)于鍋爐的依賴(lài)性，要求鍋爐壓力容器不斷運(yùn)行來(lái)滿(mǎn)足生產(chǎn)需求。長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)作，鍋爐壓力容器和壓力管道一些問(wèn)題便暴露出來(lái)，裂紋問(wèn)題是其中最常見(jiàn)問(wèn)題。如何采取措施對(duì)裂紋問(wèn)題進(jìn)行治理，對(duì)于鍋爐壓力容器和壓力管道的正常運(yùn)行研究意義重大。

1 檢驗(yàn)內(nèi)容和方法

內(nèi)部和外部檢查和水壓試驗(yàn)。鍋爐壓力容器和管道檢驗(yàn)的時(shí)候主要檢驗(yàn)鍋爐的內(nèi)部、外部以及對(duì)水壓進(jìn)行測(cè)試。檢測(cè)壓力容器的時(shí)候，要注意的是，鍋爐壓力容器的制造廠(chǎng)資料、保護(hù)裝置、外觀(guān)的質(zhì)量、設(shè)備品牌、支座情況、管道的膨脹情況；要抽查焊縫探傷的安全情況；外觀(guān)上要注意平臺(tái)、管道的保溫、走向等。檢測(cè)壓力管道的時(shí)候，要對(duì)技術(shù)資料、管道安裝的縫隙質(zhì)量和管道膨脹情況，以及水壓壓力進(jìn)行測(cè)試。管道的疏、放水情況也要進(jìn)行及時(shí)的監(jiān)控。外部檢驗(yàn)的時(shí)候要在鍋爐運(yùn)行狀態(tài)下開(kāi)展。檢驗(yàn)周期一般為一年一次。在鍋爐第一次投入運(yùn)營(yíng)之前也要對(duì)外部進(jìn)行檢查；鍋爐在停運(yùn)一年之后，重新進(jìn)行使用，也要加強(qiáng)鍋爐的外觀(guān)方面的檢查。在鍋爐進(jìn)行過(guò)大型改動(dòng)的之后，例如鍋爐的燃燒方式和安全控溫系統(tǒng)改動(dòng)之后，都要進(jìn)行全面的外觀(guān)檢查。鍋爐的內(nèi)部檢查要在鍋爐停運(yùn)狀態(tài)下開(kāi)展，檢查的周期為兩年一次。鍋爐的內(nèi)部檢查一般在鍋爐出現(xiàn)特殊情況的時(shí)候進(jìn)行。鍋爐的水壓實(shí)驗(yàn)，主要是通過(guò)水作為介質(zhì)，將規(guī)定的水壓施重于鍋爐的內(nèi)部，并且對(duì)內(nèi)部的嚴(yán)密性同時(shí)進(jìn)行檢查。水壓檢測(cè)的周期為六年一次。在鍋爐內(nèi)部檢測(cè)無(wú)法進(jìn)行的時(shí)候，要加強(qiáng)水壓測(cè)試的試驗(yàn)。在測(cè)試中出現(xiàn)問(wèn)題的鍋爐不得進(jìn)行繼續(xù)運(yùn)行。

鍋爐壓力容器管道檢驗(yàn)的重點(diǎn)。鍋爐壓力管道的檢測(cè)目標(biāo)是保證鍋爐體系能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)，主要檢查的項(xiàng)目是，無(wú)損檢測(cè)人員是否有相關(guān)監(jiān)測(cè)資格；從事鍋爐壓力容器及管道檢測(cè)的人員的資格證書(shū)。質(zhì)量人員是否按時(shí)到崗工作；焊接人員的從業(yè)資格，焊接工藝和工藝的管理。還要審查焊接工藝的評(píng)定、焊接人員是否遵從焊接規(guī)章進(jìn)行操作。對(duì)于其他上崗人員的資格也要進(jìn)行關(guān)注。技術(shù)圖紙是否會(huì)審、技術(shù)的交付，設(shè)計(jì)中的變更情況[1]。檢測(cè)質(zhì)量的反饋與處理情況，對(duì)于出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)候會(huì)議分析的記錄，施工中出現(xiàn)問(wèn)題的反饋與最終處理結(jié)果的記錄。

2 檢驗(yàn)中主要問(wèn)題

2.1 應(yīng)力腐蝕裂紋

應(yīng)力腐蝕裂紋的形成原因主要是腐蝕介質(zhì)和應(yīng)力的共同作用。汽水管道和集裝箱管座是產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕裂紋的主要區(qū)域。應(yīng)力復(fù)式的裂紋一般是垂直的，落葉后的樹(shù)枝狀應(yīng)力裂紋一般出現(xiàn)在奧氏體不銹鋼配件上。而火電廠(chǎng)的應(yīng)力腐蝕出現(xiàn)在彎道內(nèi)壁的中性區(qū)域。應(yīng)力的影響下，局部出現(xiàn)腐蝕，或者稱(chēng)作應(yīng)力導(dǎo)向腐蝕。裂紋在中性區(qū)域的延伸狀態(tài)是帶狀。微觀(guān)上，應(yīng)力腐蝕產(chǎn)生的裂紋呈“之”字狀。

2.2 機(jī)械疲勞裂紋

疲勞裂紋的發(fā)生區(qū)域主要是在大軸、葉輪和輔助轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)器設(shè)備上。表現(xiàn)在鍋爐表面的應(yīng)變集中處。在開(kāi)始階段，疲勞裂紋比較短小然后用隧道的方式向里擴(kuò)展。中間階段形成很長(zhǎng)的一段裂紋，最后在裂紋加速后裂紋穩(wěn)定擴(kuò)展。在這個(gè)過(guò)程中，拉伸的應(yīng)力與裂紋的角度為45°，當(dāng)裂紋加速發(fā)展時(shí)候，與拉伸應(yīng)力的角度為90°。

2.3 過(guò)熱與過(guò)燒裂紋

過(guò)熱過(guò)燒裂紋的產(chǎn)生主要原因是溫度。過(guò)熱過(guò)燒裂紋在宏觀(guān)上的表現(xiàn)是有大小不等的裂紋，產(chǎn)品有融化和晶界氧化的表現(xiàn)。同時(shí)伴有表面的碎裂現(xiàn)象。在微觀(guān)方面，主要是晶粒的顆粒粗大、魏氏組織大面積覆蓋，有微細(xì)圓球MnS的粒子沉淀。氧化性氣體在高溫下向晶界周?chē)鷶U(kuò)展形成。在顯微鏡的輔助下，能看到晶粒表面較大的孔洞和氧化晶界網(wǎng)絡(luò)存在。在設(shè)備鑄造的工藝中，如彎制、軋制、焊接等工序中熱處理超過(guò)限度。對(duì)金屬的加熱超過(guò)了Ac3后熱量持續(xù)積累數(shù)年形成的。晶界氧化后局部會(huì)產(chǎn)生沿著晶裂紋。這些裂紋和龜裂給鍋爐承壓部位埋下了巨大隱患。

2.4 腐蝕疲勞裂痕

腐蝕疲勞裂紋和機(jī)械疲勞裂紋和應(yīng)力疲勞裂紋有所區(qū)別。它是在汽包和集裝箱的管座上產(chǎn)生的。這些部件不僅受到介質(zhì)的壓力，還伴隨著震動(dòng)產(chǎn)生的應(yīng)力。時(shí)間越久這些裂紋的痕跡越嚴(yán)重。宏觀(guān)表現(xiàn)上，裂紋寬度隨著時(shí)間的增長(zhǎng)變大[2]。腐蝕物充滿(mǎn)著整個(gè)裂紋縫隙，腐蝕坑和溝槽充滿(mǎn)著整個(gè)管道內(nèi)壁。微觀(guān)上，這些腐蝕疲勞裂紋有明顯的腐蝕破壞性。裂紋尾部比較寬，尾部細(xì)小尖銳。并且裂紋是穿透晶界的。主裂紋形成后會(huì)有此生裂紋產(chǎn)生，次生裂紋逐步受到抑制，裂紋數(shù)量減少。

2.5 熱疲勞裂紋

當(dāng)金屬在地域拉伸強(qiáng)度極限的條件下應(yīng)力反復(fù)作用，緩慢產(chǎn)生的裂紋就是熱疲勞裂紋。容易產(chǎn)生熱疲勞裂紋的區(qū)域是，噴水減溫設(shè)備、整齊管道壓力表處、排氣管管座等。熱疲勞裂紋在宏觀(guān)上的表現(xiàn)主要是，部件上有刀痕、缺口或者孔洞促使了熱疲勞裂紋的產(chǎn)生。另外一種情況，裂紋的產(chǎn)生不一定明顯，但是可以影響部件的使用壽命。熱疲勞裂紋的形態(tài)較粗，有時(shí)候呈細(xì)小的口狀，表面氧化的裂紋有網(wǎng)狀痕跡也有線(xiàn)狀痕跡。

2.6 蠕變裂紋

蠕變破壞是隨著時(shí)間產(chǎn)生的，實(shí)際的影響因素是溫度和應(yīng)力的共同作用。金屬因?yàn)閾p傷造成了蠕變裂紋的出現(xiàn)。宏觀(guān)上裂紋垂直于最大的應(yīng)力。在彎道上沿著軸向分布。在一個(gè)較大的裂紋帶內(nèi)，主紋兩側(cè)有平行的裂紋分布。管道、集裝箱應(yīng)力較大的區(qū)域是形成蠕變裂紋的主要區(qū)域。蠕變裂紋的宏觀(guān)區(qū)域，有數(shù)量變化不確定的蠕變裂紋無(wú)規(guī)則地連接。多數(shù)是米粒狀或者孔洞狀。

3 預(yù)防裂紋產(chǎn)生措施

防止裂紋產(chǎn)生主要有三方面的措施，分別是對(duì)鍋爐的壓力容器的操作控制、鍋爐容器生產(chǎn)的原材料控制和鍋爐的質(zhì)量控制。第一，鍋爐壓力容器操作控制。鍋爐容器的生產(chǎn)質(zhì)量控制主要是對(duì)制作工藝的要求。在制作過(guò)程的一點(diǎn)疏忽都會(huì)造成整個(gè)鍋爐壓力容器在之后的使用過(guò)程中問(wèn)題的反復(fù)產(chǎn)生。只有在出廠(chǎng)的時(shí)候，控制住鍋爐容器的質(zhì)量，才能最大限度減少問(wèn)題的產(chǎn)生。生產(chǎn)人員要按照鍋爐生產(chǎn)的工藝流程操作，杜絕生產(chǎn)過(guò)程中的過(guò)失出現(xiàn)。認(rèn)真審視鍋爐生產(chǎn)過(guò)程中的工藝圖紙，依據(jù)正確的比例進(jìn)行產(chǎn)品的煅造。生產(chǎn)單位也要在工藝管理制度上明確程序文件的相關(guān)規(guī)定，保證有明確的依據(jù)來(lái)指導(dǎo)工藝流程的正常運(yùn)轉(zhuǎn)[3]。第二，任何產(chǎn)品的制造，都要在工藝生產(chǎn)之前，對(duì)原材料進(jìn)行嚴(yán)格的把控。在鍋爐壓力容器生產(chǎn)中，為了避免應(yīng)力壓力產(chǎn)生的裂紋，要在工業(yè)鍋爐的安裝檢修過(guò)程中，不斷修改革新鍋爐的生產(chǎn)材料，保證下一步鍋爐壓力容器質(zhì)量能夠進(jìn)一步提高。第三，鍋爐壓力容器質(zhì)量控制。只有在嚴(yán)格控制好鍋爐的整體質(zhì)量下，才能減少裂紋的產(chǎn)生。鍋爐壓力質(zhì)量的控制是整項(xiàng)工程的重中之重。因此要對(duì)參考要求仔細(xì)研讀，相互檢查生產(chǎn)工序中的錯(cuò)誤，保證整個(gè)鍋爐壓力容器的質(zhì)量。

4 結(jié)束語(yǔ)

裂紋的產(chǎn)生是鍋爐壓力容器和管道檢驗(yàn)中常見(jiàn)的問(wèn)題，裂紋產(chǎn)生的主要原因有主觀(guān)和客觀(guān)兩個(gè)方面。受力狀態(tài)和環(huán)境條件是形成裂紋的主導(dǎo)因素。疲勞效應(yīng)主要是長(zhǎng)時(shí)間應(yīng)力的作用形成，會(huì)使部件使用壽命縮短，環(huán)境條件不適應(yīng)，也會(huì)造成部件的腐蝕疲勞。鑒于鍋爐在我們的生活中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用，我們要對(duì)產(chǎn)生裂紋的原因進(jìn)行改進(jìn)，減少安全隱患的產(chǎn)生。

參考文獻(xiàn)

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