关于锅炉压力容器压力管道检验中的裂纹问题分析

摘 要:锅炉压力容器和压力管道难免在长期的运行过程中出现问题,在实际生产中,最常见的问题就是裂纹问题。而锅炉压力容器压力管道的裂纹问题对设备的保养和使用期限都有一定的不良影响,同時也会导致企业承受一些不必要的损失。可见,有效减少裂纹问题和合理解决裂纹问题对锅炉压力容器压力管道的长期运行具有重要意义。本文结合实际阐述了锅炉压力容器压力管道检验中的常见裂纹问题并对其预防和处理措施进行探讨。

关键词:锅炉压力容器 压力管道 裂纹问题

锅炉压力容器压力管道是长时间在高温高压的情况下运行的设备。一旦这些设备出现裂纹问题,就会大大提高爆炸发生的概率,这对工作人员和企业经济都会造成重大的危害。因此,锅炉压力容器压力管道检验工作就十分重要。另外,企业及其工作人员都要重视锅炉压力检验及管理工作。合理及时地对锅炉压力管道压力容器进行检验,可以为技术人员提供实时检验数据并根据数据对裂纹的性质、类别和特征进行分析和判断,从而提出有效应对措施并保证设备的稳定运行。

一、锅炉压力容器压力管道的常见裂纹问题

(一)焊接裂纹

通常在锅炉生产制造过程中容易产生焊接裂纹。现代锅炉和压力容器是使用特定的金属板卷制焊接而成的。因此,在生产制造锅炉和压力容器的过程中焊接裂纹是很难避免的。一般来说,这种裂纹是由于高温作用而产生的热裂纹。

金属材料在经过较长的焊接冷却过程之后就会形成焊接冷裂纹。焊接冷裂纹产生的主要原因是有溶解的氢元素存在于焊接冷却的金相组织之中。氢的溶解度会根据不同的物质环境而不同,在焊缝的金属开始冷却的时候,金相组织中的奥氏体向铁向体转变,焊缝受到氢元素的影响而聚集,在冷却的不断进行中,氢裂痕就发展为焊接冷裂纹。

(二)腐蚀裂纹

部件在应力和腐蚀介质二者的作用下产生的开裂问题被称作应力腐蚀裂纹。应力腐蚀裂纹一般发生在汽水管道、集箱管座等区域。奥氏体不锈钢最容易发生应力腐蚀,特别是在汽水介质的情况下即使微小的应力作用都很容易发生应力腐蚀开裂。而发生开裂的原因大多数为冷加工变形、振动和残余应力的作用。应力腐蚀裂纹多数都是与张应力成90度直角的,奥氏体不锈钢的裂纹的形状多数为落叶后的树枝,不仅尾短细尖,而且具有分支的形态。一般情况下,火电厂汽水管道应力腐蚀开裂多数在弯管内壁中性层区发生,这种开裂的发生多数是由于腐蚀过程中受到局部腐蚀。这种裂纹一般是在弯管中性层区发生且表现为群状,其延伸多是带状沿轴变化的,其裂缝相对来说长度短开口宽数量多。从微观来看,应力腐蚀裂纹多表现为“之”字形且具有分支的特点,而且还存在由外表面向内扩展的特点。

(三)疲劳裂纹

机械疲劳裂纹大多数发生在压力容器压力管道表面应变相对集中的地方。一般来说,机械疲劳裂纹形状基本为直线形,裂纹刚出现的初期长度较小范围也较短,随着时间的推移,裂纹是隧道式向内进行变化的。到了裂纹的中间阶段,裂纹开始以直线式向前稳定扩展。到了裂纹的后期阶段,裂纹变化的速度不断增加,甚至有时会在部件一侧出现切向扩展的情况。随着机械疲劳裂纹的发展,此部位更容易出现腐蚀疲劳裂纹,这两种疲劳裂纹在发生部位上具有一定规律性、特定性,反射应力集中部位则都是机械疲劳裂纹开始的部位,随着时间的推移逐渐法阵,在初始阶段具有隐秘性和发展缓慢性特点。

由于对裂纹有直接影响的因素较多,机械疲劳裂纹的情况比一般裂纹更加复杂。机械疲劳裂纹发生的地方一般没有明显的脆性开裂,裂纹相对弯曲程度较高。另外,机械疲劳裂纹的开口较大,且在开口的区域存在粘结坑,尾端锐利,但两侧不存在较大的深度无明显弯曲。

热疲劳是指金属材料经过不断地低于拉伸强度极限的热交变应力的作用下逐渐发展的瞬间断裂现象。一般来说,火电厂的喷水减温器、蒸汽管道的压力表管座、疏水管座、排汽管管座及汽包、集箱上非保护性结构管座等构件处容易发生热疲劳损伤现象。

从宏观的角度来看,热疲劳裂纹多数发生在部件表面热应变最大的地方。热疲劳裂纹的起因主要是部件一些部位应变相对集中和连续性较差。热疲劳裂纹的初始形态多数为一条主裂纹伴随着多条其他裂纹的情况。高温蒸汽管道内壁产生的热疲劳裂纹的形态以网状分布为主,通常其主裂纹是沿轴发展的,但也存在由于应力太大而使其向四周发展的情况。热疲劳裂纹的宏观形态多数表现为宽度较大有细小缺口,表面有线状痕迹。

从微观的角度来看,热疲劳裂纹的扩展跳跃性强,时而宽时而窄,时而出现分支现象,时而出现二次开裂问题,其变化没有一定的规律性。另外,热疲劳裂纹的扩展也是随着情况不同而不同,在低于蠕变温度的情况下穿晶扩展,在高于蠕变温度的情况下混合扩展。

二、锅炉压力容器压力管道的常见裂纹问题的应对措施

锅炉压力容器压力管道的常见裂纹的预防和处理问题十分重要,该问题的有效应对措施主要包括以下两方面:

第一,合理控制设备的生产原料和制造过程。在生产进行之前,要仔细检查和核对原材料的质量是否符合行业标准,做好生产的事前准备工作。如果发现其中存在和要求不符的材料要及时对其进行修正或更换,保证锅炉压力容器的基本质量。

在生产过程中,要严格对设计图纸和制作工艺进行把关,保证其比例和各项指标符合规定,锅炉压力容器属于高危设备,必须保证其安全和稳定。另外,相关人员对生产技术和具体程序的相关细节都要进行认真的审核,从而合理避免不必要的裂纹问题,并保证生产安全。

另外,还要对相关工作人员的技术水平进行严格要求,因为其操作的正确与否直接关系着锅炉压力容器压力管道的裂纹问题发生的概率。同时,相关操作人员需努力提高其技术水平并严格按照规范进行操作,从而有效防治裂纹问题的产生和发展。

第二,设置合理质量检验程序并做好原材料和设备的检验工作。

锅炉压力容器已经成为当今工业生产和人民生活必不可少的设备。由于其存在一定的危险性,因此,在实际的生产生活使用中,对于其安全隐患问题一定要引起高度重视。而做好企业原材料和设备的检验工作并设置合理的质量检验程序对于降低其危险性保障人们生产生活的安全具有十分重要的意义。

在锅炉压力容器压力管道的实际制造过程中,需根据其具体的质量检验的标准和要求来进行,主要检验对象有:原材料、实际生产过程以及压力管道产品等。锅炉压力容器压力管道原材料的质量过关与否直接关系着锅炉压力容器压力管道的成品是否能够达到所需标准。因此,对原材料的质量检验是最重要的基本工作。同时,在原材料质量得到保证的基础上有效合理地对生产过程进行质量检验是保证最终设备质量的第二个重要程序。生产制造过程的质量检验需要从细节处进行关注,因此,这就需要合理设置质量检验的相关程序。合理设置质量检验的具体程序可以从最基础的环节开始控制和避免裂纹问题的产生和发展。另外,在实际过程中,还要对相关的质量检验人员的具体操作根据行业标准进行详细的规范性要求。

三、结语

本文对锅炉压力容器压力管道的常见裂纹问题进行了具体阐述,并对如何预防和处理锅炉压力容器压力管道的常见裂纹问题进行了分析和探讨。锅炉压力容器压力管道在我国工业生产和实际生活中的应用范围越来越广,因此,做好锅炉压力容器压力管道的常见裂纹问题的防治工作是十分重要的。在今后的生产生活中,相关企业和工作人员仍需进一步加强对锅炉压力容器压力管道裂纹的预防和管理。

参考文献

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