吳健

摘要： 鍋爐壓力容器是工業(yè)生產(chǎn)，供熱供暖，工礦等場(chǎng)合經(jīng)常使用的機(jī)械設(shè)備，它是鍋爐與密閉壓力容器的合稱，可以承受較高溫度，較大壓強(qiáng)的金屬容器。鍋爐壓力容器由于其使用條件特殊，設(shè)備質(zhì)量十分關(guān)鍵，一旦發(fā)生質(zhì)量問題會(huì)危及人民的生命財(cái)產(chǎn)安全帶來較大風(fēng)險(xiǎn)。鍋爐壓力容器其壓力管道的檢驗(yàn)十分重要，而管道表面裂痕是壓力管道經(jīng)常發(fā)生的失效模式之一，對(duì)鍋爐的質(zhì)量有著重要的影響，本文從壓力管道裂紋的檢驗(yàn)出發(fā)，探究金屬表面裂紋的產(chǎn)生原因及其預(yù)防措施。

關(guān)鍵詞：鍋爐；壓力容器；壓力管道；裂紋；檢驗(yàn)

鍋爐是指通過加熱密閉容器中的水，產(chǎn)生蒸汽與熱水的密閉機(jī)械設(shè)備，其應(yīng)用極為廣泛，在人民的日常生活中，工業(yè)生產(chǎn)過程中都有著重要的應(yīng)用。鍋爐通過加熱產(chǎn)生蒸汽與熱水，需要較高的持續(xù)加熱，其密閉容器內(nèi)的壓力較大，是典型的壓力容器，壓力容器具備一定危險(xiǎn)性，其質(zhì)量與可靠性十分關(guān)鍵，本文針對(duì)鍋爐壓力管道檢驗(yàn)過程中裂紋的產(chǎn)生原因進(jìn)行深入分析，提出預(yù)防裂紋的具體措施，希望對(duì)鍋爐壓力容器的制造與生產(chǎn)提供幫助。

一、鍋爐故障的危害及表現(xiàn)形式

如圖（1）所示，鍋爐是用于將水加熱產(chǎn)生熱水或水蒸氣的特殊機(jī)械設(shè)備，其密閉，內(nèi)部高溫，高壓，鍋爐一旦發(fā)生故障，會(huì)產(chǎn)生火災(zāi)，爆炸等嚴(yán)重危害人民生命財(cái)產(chǎn)安全的后果，因此鍋爐是重點(diǎn)檢驗(yàn)設(shè)備。鍋爐產(chǎn)生故障后主要有下面三種表現(xiàn)形式：一、沖擊波，鍋爐內(nèi)部承受高溫，高壓，如密閉腔內(nèi)出現(xiàn)裂紋，內(nèi)部介質(zhì)會(huì)瞬間歪斜，產(chǎn)生強(qiáng)大的沖擊波，對(duì)周圍人員及事物造成非常大的傷害。二、碎片飛濺，鍋爐金屬外殼，在失效時(shí)由于破裂，在高壓作用下金屬碎片產(chǎn)生飛濺，會(huì)對(duì)周圍人員造成傷害。三、介質(zhì)外泄，鍋爐內(nèi)部充滿液體介質(zhì)，在故障發(fā)生時(shí)，由于內(nèi)部溫度高，壓力大，金屬破裂會(huì)造成液體泄露，高溫介質(zhì)液體會(huì)傷害周圍環(huán)境以及人員。鍋爐發(fā)生故障，后果非常嚴(yán)重，因此對(duì)于鍋爐的檢驗(yàn)，以及失效模式分析是企業(yè)重要的檢驗(yàn)與維修工作 [1]。

二、 鍋爐裂紋產(chǎn)生的原因分析

鍋爐發(fā)生故障導(dǎo)致的爆炸，飛濺，沖擊，泄露危害巨大，因此鍋爐的檢驗(yàn)工作特別重要，而鍋爐產(chǎn)生的故障有很多種，通過檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，壓力管道裂紋問題是鍋爐的主要故障，如圖（2）壓力管道裂紋，其失效模式以及產(chǎn)生故障的原因主要有以下幾個(gè)方面：

（一） 化學(xué)腐蝕導(dǎo)致的鍋爐開裂

鍋爐是密閉容器，內(nèi)部高溫高壓，如果液體中存在酸或堿性物質(zhì)，會(huì)對(duì)鍋爐內(nèi)壁產(chǎn)生腐蝕作用，導(dǎo)致金屬電離，通常腐蝕現(xiàn)象是非常微小的，作用不明顯，但如果遇到應(yīng)力，尤其是拉應(yīng)力的作用，這種微小的腐蝕會(huì)最終導(dǎo)致裂紋的發(fā)生，腐蝕產(chǎn)生的裂紋在主裂紋附近常常伴有分支裂紋產(chǎn)生，裂紋呈樹狀發(fā)散，腐蝕裂紋常常被人們忽視，然而一旦發(fā)生后果非常嚴(yán)重。

（二） 過度運(yùn)轉(zhuǎn)導(dǎo)致的裂紋

鍋爐是特種機(jī)械設(shè)備，許多工廠對(duì)其存在過度使用的現(xiàn)象，導(dǎo)致鍋爐在長(zhǎng)期超負(fù)荷的運(yùn)轉(zhuǎn)下其內(nèi)部金屬密閉腔體處于長(zhǎng)期的高溫與壓力的情況下，產(chǎn)生一定應(yīng)力，長(zhǎng)期的應(yīng)力，以及機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)，密閉腔體就會(huì)產(chǎn)生細(xì)微的裂紋，長(zhǎng)時(shí)間微小的裂紋也會(huì)逐漸擴(kuò)大，最終導(dǎo)致鍋爐的故障。

（三） 加工工藝帶來的鍋爐裂紋

鍋爐設(shè)備是通過鋼板經(jīng)過焊接與拼接后形成的密閉腔體，在焊接過程中也容易產(chǎn)生裂紋，焊接裂紋也是鍋爐設(shè)備的失效模式之一。金屬焊接后需要進(jìn)行冷卻，如果操作不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致冷裂紋，另外，鍋爐鋼板需要進(jìn)行軋制，焊接，經(jīng)歷高溫，冷卻，溫度的變化，收縮會(huì)產(chǎn)生裂紋[2]。

（四） 蠕變帶來的鍋爐裂紋

鍋爐內(nèi)部經(jīng)常會(huì)遇到高溫到冷卻的變化，這種極高溫度到降溫的變化如遇到內(nèi)部應(yīng)力，會(huì)導(dǎo)致蠕變裂紋的發(fā)生，壓力管道是應(yīng)力集中最為明顯的地方，蠕變裂紋常常在裂紋附近出現(xiàn)細(xì)小的，大小如米粒壯的圓形空洞，蠕變裂紋產(chǎn)生同時(shí)會(huì)伴有管道變形的現(xiàn)象發(fā)生。

三、 預(yù)防鍋爐壓力管道裂紋的措施

對(duì)于鍋爐裂紋的控制要以預(yù)防為先，遇到故障快速處理，做到定時(shí)維護(hù)，提高鍋爐的安全與可靠性。

（一） 提高鍋爐制作質(zhì)量

作為壓力容器，其原料的品質(zhì)，制造技術(shù)與設(shè)備檢驗(yàn)是保證鍋爐質(zhì)量的關(guān)鍵，鍋爐制造過程中首先從原料入手，嚴(yán)格控制原料，對(duì)加工過程中的關(guān)鍵工序進(jìn)行重點(diǎn)控制，如焊接，熱處理等，生產(chǎn)制造流程符合規(guī)范并滿足設(shè)計(jì)要求，將加工過程中產(chǎn)生的裂紋降到最低。

（二） 加強(qiáng)檢驗(yàn)

鍋爐投入運(yùn)行后，對(duì)其定期檢驗(yàn)，對(duì)關(guān)鍵失效模式進(jìn)行預(yù)防是保證鍋爐工作期間可靠性的重要手段。日常檢驗(yàn)必須有記錄，要對(duì)關(guān)鍵檢驗(yàn)項(xiàng)目重點(diǎn)檢驗(yàn)，引進(jìn)先進(jìn)的檢驗(yàn)方法，不放過微小的裂紋，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)維護(hù)，保證鍋爐的長(zhǎng)期可靠性。

四、 結(jié)束語

綜上所述，鍋爐壓力容器是特殊的機(jī)械設(shè)備，其產(chǎn)生故障危害性極大，裂紋是鍋爐壓力容器的主要失效模式，包括化學(xué)腐蝕裂紋，過度運(yùn)轉(zhuǎn)導(dǎo)致的裂紋，加工工藝帶來的裂紋，蠕變帶來的鍋爐裂紋，為防止鍋爐裂紋的產(chǎn)生要嚴(yán)格控制鍋爐的來料品質(zhì)，定期檢驗(yàn)，保證鍋爐的使用壽命及可靠性。

參考文獻(xiàn)：

[1]吐爾洪江·托合提， 阿吉木·阿不來. 鍋爐壓力容器壓力管道檢驗(yàn)中的裂紋問題[J]. 科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新， 2017（12）：139-139.

[2]蔡政國(guó). 鍋爐壓力容器壓力管道檢驗(yàn)中裂紋問題及預(yù)防處理方法分析[J]. 現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備， 2017（6）：155-155.

（作者單位：江蘇省特種設(shè)備安全監(jiān)督檢驗(yàn)研究院鎮(zhèn)江分院）