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        鍋爐和壓力容器及壓力管道檢驗(yàn)中裂紋問(wèn)題探討

        2023-03-22 13:37:33姚俊峰
        設(shè)備管理與維修 2023年2期
        關(guān)鍵詞:鍋爐裂紋裂縫

        姚俊峰

        (本溪市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗(yàn)所,遼寧本溪 117000)

        0 引言

        在工業(yè)領(lǐng)域中,鍋爐、壓力容器和壓力管道的應(yīng)用頻率越來(lái)越高,且在滿(mǎn)足各項(xiàng)生產(chǎn)需求的同時(shí),不同的工況極易導(dǎo)致其中出現(xiàn)裂紋情況,進(jìn)而可能引起爆炸,所以需要開(kāi)展相應(yīng)的檢驗(yàn)工作,并針對(duì)裂紋問(wèn)題進(jìn)行有效控制。在開(kāi)展檢驗(yàn)工作的過(guò)程中,主要針對(duì)裂紋的形態(tài)進(jìn)行分析,以掌握其性質(zhì)、類(lèi)別及影響因素,從而可以掌握設(shè)備缺陷,了解設(shè)備整體安全性能及工作狀態(tài),之后根據(jù)實(shí)際情況采用合理的措施,對(duì)裂紋進(jìn)行預(yù)防及處置??梢?jiàn),針對(duì)鍋爐、壓力容器以及壓力管道檢測(cè)中的裂紋問(wèn)題進(jìn)行探討具有重要意義。

        1 鍋爐和壓力容器及壓力管道檢驗(yàn)內(nèi)容

        在對(duì)鍋爐、壓力容器、壓力管道開(kāi)展檢驗(yàn)工作時(shí),首先需要了解其新舊程度以及距離使用期限的時(shí)間,之后觀察其外在的磨損情況,再了解鍋爐整體運(yùn)行環(huán)境,以明確裂紋出現(xiàn)的原因。

        2 鍋爐和壓力容器及壓力管道裂紋問(wèn)題

        2.1 應(yīng)力腐蝕裂紋

        鍋爐、壓力容器、壓力管道中出現(xiàn)應(yīng)力腐蝕裂紋的主要原因是受到應(yīng)力影響和腐蝕影響。通常鍋爐、壓力容器、壓力管道之中,水介質(zhì)主要為堿水且濃度較高,會(huì)嚴(yán)重腐蝕容器管道,且此類(lèi)型裂紋主要集中于集裝箱管座以及汽水管道兩個(gè)位置,因?yàn)檫@兩個(gè)位置與堿水接觸密切,并使金屬出現(xiàn)微觀改變,導(dǎo)致金屬晶體和邊界構(gòu)成電位差、能產(chǎn)生微弱電流,而在電流作用的影響之下極易發(fā)生裂紋問(wèn)題。裂紋可以劃分成主裂紋、二次裂縫等多種不同類(lèi)型,主裂紋能夠從晶體內(nèi)部穿過(guò),而二次裂紋則沿晶體邊呈放射狀進(jìn)行發(fā)展。一般來(lái)說(shuō),奧氏體不銹鋼出現(xiàn)此類(lèi)型裂紋的概率較低,但是在水汽環(huán)境之下,材料受應(yīng)力作用將會(huì)導(dǎo)致裂紋出現(xiàn),并呈樹(shù)枝狀發(fā)展[1]。

        2.2 疲勞裂紋

        疲勞裂紋出現(xiàn)的初期并無(wú)明顯表現(xiàn),如果未對(duì)其進(jìn)行及時(shí)、有效的處理,將會(huì)逐漸出現(xiàn)延伸情況,導(dǎo)致裂紋面積越來(lái)越大,所以需要根據(jù)疲勞裂紋出現(xiàn)的原因選擇合理的措施。通常疲勞裂紋由機(jī)械、腐蝕、熱3 種因素引起。

        機(jī)械裂紋主要出現(xiàn)的部位包括壓力容器、管道葉輪、管道葉片及輔助傳動(dòng)設(shè)備。裂紋一般在材料缺陷位置、接頭位置,由加工導(dǎo)致的刀痕、尖角、小孔等位置開(kāi)始出現(xiàn),出現(xiàn)初期長(zhǎng)度較短,但會(huì)隨時(shí)間發(fā)展而延長(zhǎng)。

        腐蝕裂紋為已經(jīng)出現(xiàn)的疲勞裂紋,在受到腐蝕作用、應(yīng)力作用的情況下構(gòu)成穿晶裂紋。此類(lèi)裂紋在發(fā)展過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)寬度逐漸增加的情況,且可能在壓力容器及壓力管道中引起腐蝕坑。如果腐蝕裂紋長(zhǎng)時(shí)間處于振動(dòng)等應(yīng)力環(huán)境之下,其形成速度及發(fā)展速度均會(huì)不斷提升。

        熱疲勞裂紋出現(xiàn)的原因主要為金屬材料反腐強(qiáng)度低于拉伸強(qiáng)度。

        2.3 過(guò)熱過(guò)冷裂紋

        鍋爐壓力容器、壓力管道中所應(yīng)用的金屬板原材料,在加工環(huán)節(jié)中需要經(jīng)過(guò)軋制、焊接以及冷卻等多項(xiàng)工藝處理,也就必然要經(jīng)過(guò)不同的溫度環(huán)境,過(guò)程中溫度的變化幅度較大,極易產(chǎn)生過(guò)冷過(guò)熱問(wèn)題,并導(dǎo)致金屬材料逐漸出現(xiàn)裂紋問(wèn)題。一般過(guò)熱情況能夠使晶體發(fā)生氧化或融化,之后形成過(guò)熱裂紋,且若金屬材料的加熱溫度已經(jīng)在該項(xiàng)材料的臨界溫度以上,導(dǎo)致過(guò)熱裂紋出現(xiàn)的可能性較大,如果在經(jīng)過(guò)加熱處理后對(duì)材料進(jìn)行持續(xù)冷卻,例如焊接操作后進(jìn)入冷卻環(huán)節(jié),也有可能導(dǎo)致金屬材料出現(xiàn)裂紋,并且此類(lèi)型的裂紋隱蔽性較強(qiáng),不易被察覺(jué),所以出現(xiàn)安全隱患的可能性更大。由于熱裂紋問(wèn)題與金屬結(jié)晶情況同步出現(xiàn),所以熱裂紋之中能夠呈現(xiàn)出晶格破壞性的特點(diǎn),特別是焊縫長(zhǎng)時(shí)間暴露于空氣之中,能呈現(xiàn)出黑藍(lán)色或藍(lán)色[2]。

        冷裂紋出現(xiàn)的概率通常較低,僅在溫度較低的狀態(tài)下或焊接后經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間才出現(xiàn),同樣具有隱蔽性較強(qiáng)的特點(diǎn),不易被察覺(jué)且檢測(cè)難度較大,但是冷裂紋一旦出現(xiàn)就極易導(dǎo)致嚴(yán)重危害。

        2.4 蠕變裂縫

        如果裂縫由應(yīng)力作用和溫度變化共同引起,且鍋爐設(shè)備有損傷情況也會(huì)引起蠕變裂縫。該類(lèi)裂縫一般在集箱以及管道應(yīng)力較為集中的位置出現(xiàn),如果管道表面存在過(guò)熱發(fā)脹情況,也會(huì)出現(xiàn)蠕變裂縫,并逐漸引起材料組織受損、組織分離以及設(shè)備變形等多種不良情況。從整體上來(lái)看,蠕變裂縫呈現(xiàn)出裂縫帶特征,中間為主裂縫、兩側(cè)裂縫呈平行狀態(tài)分布,同時(shí)易在受損區(qū)域形成大量孔洞,孔洞之間存在不規(guī)則連接情況,但整體上沿晶體邊界發(fā)展。

        2.5 焊接裂縫

        因?yàn)榘惭b過(guò)程較為復(fù)雜,焊接裂紋一般出現(xiàn)在安裝鍋爐壓力容器及壓力管道的過(guò)程中。導(dǎo)致焊接裂紋的原因有:①材料質(zhì)量不良,導(dǎo)致焊接效果受到影響;②工作人員專(zhuān)業(yè)能力和專(zhuān)業(yè)素養(yǎng)不足,操作過(guò)程中存在漏洞。在焊接裂紋情況出現(xiàn)后,傳輸介質(zhì)易發(fā)生泄漏,可能引起多種安全事故,不僅不利于管道自身的安全性,還可能導(dǎo)致鍋爐整體的安全性、穩(wěn)定性以及使用壽命受到影響[3]。

        3 預(yù)防鍋爐和壓力容器及壓力管道裂紋的策略

        上述的各項(xiàng)鍋爐、壓力容器和壓力管道裂紋問(wèn)題應(yīng)該獲得充分重視,也就需要相關(guān)部門(mén)提升對(duì)此的認(rèn)識(shí),并加強(qiáng)巡檢工作,以及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決裂紋問(wèn)題并處置妥當(dāng),避免各項(xiàng)安全事故,可以從以下5 個(gè)方面開(kāi)展工作。

        3.1 提升設(shè)計(jì)工作質(zhì)量

        現(xiàn)代鍋爐結(jié)構(gòu)通常較為復(fù)雜,管道之間交錯(cuò)現(xiàn)象十分普遍,為了保障設(shè)備及管道安裝以及應(yīng)用的合理性,必須優(yōu)化設(shè)計(jì)工作。要求設(shè)計(jì)工作人員首先充分了解工程實(shí)際情況以及鍋爐應(yīng)用需求,明確鍋爐運(yùn)行環(huán)境,有針對(duì)性的選擇原材料和加工工藝,之后合理布局鍋爐管道,保障各管道之間順暢且合理的銜接,以能夠提升運(yùn)行過(guò)程的安全性和穩(wěn)定性。在正式開(kāi)展安裝工作之前,安裝工作人員應(yīng)與設(shè)計(jì)人員充分溝通,明確設(shè)計(jì)意圖和各項(xiàng)細(xì)節(jié),一旦發(fā)現(xiàn)其中存在問(wèn)題,應(yīng)及時(shí)進(jìn)行協(xié)調(diào)和修改。另外,為了保障施工過(guò)程的順利,必須根據(jù)設(shè)計(jì)方案對(duì)施工內(nèi)容進(jìn)行合理劃分,同時(shí)明確各部分的責(zé)任,并將責(zé)任落實(shí)于個(gè)人,特別是需要明確標(biāo)記重點(diǎn)環(huán)節(jié),以盡可能減少施工過(guò)程中的人為失誤情況,降低裂縫問(wèn)題出現(xiàn)的可能性[4]。

        3.2 加強(qiáng)各環(huán)節(jié)管控

        在開(kāi)展鍋爐、壓力容器、壓力管道的生產(chǎn)制造工作時(shí),應(yīng)首先合理選擇原材料,強(qiáng)化原材料質(zhì)量的檢驗(yàn)工作和控制工作,同時(shí)不斷根據(jù)行業(yè)發(fā)展應(yīng)用新材料,或促使材料得到優(yōu)化,并積極提升生產(chǎn)制造技術(shù)水平,保障生產(chǎn)過(guò)程中各個(gè)環(huán)節(jié)均處于規(guī)范狀態(tài),且生產(chǎn)結(jié)果能夠與相關(guān)要求和標(biāo)準(zhǔn)完全符合,以降低材料出現(xiàn)裂紋的概率,進(jìn)而降低成品出現(xiàn)裂紋的概率。另外,在各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)之中,均應(yīng)開(kāi)展嚴(yán)格的審核工作,以避免相關(guān)工作人員的操作失誤,降低設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中的不良情況。

        3.3 提升檢驗(yàn)力度

        無(wú)論是鍋爐、壓力容器、壓力管道的加工完成開(kāi)展驗(yàn)收工作,還是各項(xiàng)設(shè)備已經(jīng)進(jìn)入到運(yùn)行和維修階段,均需對(duì)其開(kāi)展全面的檢驗(yàn)工作,并進(jìn)行詳細(xì)記錄,以全面了解各項(xiàng)設(shè)備的變化情況,從源頭處對(duì)裂紋問(wèn)題開(kāi)展控制工作。并且,根據(jù)設(shè)備的投入使用時(shí)間,還應(yīng)合理調(diào)整檢驗(yàn)工作的頻率以及范圍,同時(shí)需要針對(duì)該將工作設(shè)置科學(xué)合理的檢驗(yàn)制度,以保障檢驗(yàn)工作的細(xì)致和完善。在檢驗(yàn)工作人員方面,也應(yīng)合理設(shè)置獎(jiǎng)懲制度,以促使工作人員的責(zé)任意識(shí)以及工作積極性得到提升[5]。

        3.4 提升檢驗(yàn)工作細(xì)致性

        在開(kāi)展鍋爐、壓力容器、壓力管道檢驗(yàn)工作的過(guò)程中,工作人員應(yīng)該充分認(rèn)識(shí)到自身工作的重要性,并能夠以裂紋問(wèn)題實(shí)際情況為基礎(chǔ),對(duì)其性質(zhì)、類(lèi)別以及影響因素進(jìn)行充分分析,同時(shí)掌握其中的特征和形成原因,也就能夠選擇科學(xué)合理的措施解決裂紋問(wèn)題,并可以為鍋爐設(shè)備的安全、穩(wěn)定運(yùn)行提供保障。

        在生產(chǎn)和制造各項(xiàng)設(shè)備時(shí)及應(yīng)該對(duì)其中的各項(xiàng)檢驗(yàn)措施進(jìn)行嚴(yán)格落實(shí),以保障產(chǎn)品各方面均與相關(guān)要求相符合,特別是需要針對(duì)產(chǎn)品原材料進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量檢驗(yàn),同時(shí)具有針對(duì)性的開(kāi)展生產(chǎn)過(guò)程控制工作,以避免生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)流程不正確、操作失誤或是細(xì)節(jié)落實(shí)不到位等不良情況,也就可以避免導(dǎo)致產(chǎn)品最終質(zhì)量受到影響。在產(chǎn)品出廠(chǎng)之前,還應(yīng)注重完善驗(yàn)收工作,確認(rèn)產(chǎn)品質(zhì)量合格,為其開(kāi)具合格證明。方可出廠(chǎng)。

        3.5 強(qiáng)化人為因素控制

        在對(duì)鍋爐、壓力容器、壓力管道進(jìn)行檢驗(yàn)的過(guò)程中,人員主觀因素可能導(dǎo)致檢驗(yàn)效果受到影響,所以需要針對(duì)人員主觀因素進(jìn)行合理控制。首先。在開(kāi)展加工工作之前,應(yīng)該開(kāi)展原材料質(zhì)量檢驗(yàn)工作,保障檢驗(yàn)工作人員完全了解原材料相關(guān)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),并根據(jù)此開(kāi)展細(xì)致的檢驗(yàn)及審核工作,及時(shí)明確其中不符合標(biāo)準(zhǔn)的材料,以避免產(chǎn)品最終效果受到影響。在進(jìn)行生產(chǎn)加工時(shí),檢驗(yàn)工作人員需要針對(duì)其中的設(shè)計(jì)圖紙以及工藝技術(shù)的合理與否進(jìn)行檢驗(yàn),以保障施工工藝以及技術(shù)與相關(guān)要求相符合,且各項(xiàng)工藝技術(shù)能夠得到充分落實(shí)。還應(yīng)針對(duì)加工人員進(jìn)行嚴(yán)格管理,避免加工人員的失誤導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量受到影響。在完成產(chǎn)品加工后,還要及時(shí)開(kāi)展抽檢工作,必要時(shí)應(yīng)進(jìn)行全面檢查,若其中存在問(wèn)題則應(yīng)根據(jù)問(wèn)題實(shí)際情況,及時(shí)優(yōu)化生產(chǎn)工藝技術(shù),并進(jìn)一步完善工作流程,檢驗(yàn)工作結(jié)果也可以作為對(duì)各方面相關(guān)工作人員進(jìn)行評(píng)價(jià)和獎(jiǎng)懲的主要依據(jù)[6]。

        4 結(jié)束語(yǔ)

        在鍋爐、壓力容器、壓力管道的應(yīng)用過(guò)程中,各項(xiàng)設(shè)備可能出現(xiàn)由應(yīng)力、疲勞或過(guò)冷、過(guò)熱等多方面因素引起的裂紋問(wèn)題,并可能逐漸導(dǎo)致更加嚴(yán)重的問(wèn)題,所以應(yīng)針對(duì)裂紋問(wèn)題具體情況進(jìn)行分析,強(qiáng)化各方面管控工作,以降低裂紋問(wèn)題出現(xiàn)的可能性。如果已經(jīng)出現(xiàn),則應(yīng)進(jìn)行科學(xué)合理的處治,以提升鍋爐、壓力容器、壓力管道的應(yīng)用效果以及設(shè)備整體的運(yùn)行安全。

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