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首页 > 服务项目 > 焊接工艺评定 > 锅炉压力容器管道检验中的裂纹问题与对策生产许可证：锅炉压力容器管道检验中的裂纹问题与对策
近年来，随着我国社会经济的快速发展以及科学技术水平的不断进步，在社会生活以及工业生产两个领域中，锅炉这种可靠、便捷的能量转换设备占据着十分重要的地位，在人们日常生活以及工作中的各个领域得到了广泛应用，所以锅炉的安全问题开始受到社会各界人士的广泛关注。而锅炉压力容器在日常使用过程中其工作环境较差，因此较为容易产生机械疲劳裂纹、过热裂纹、过冷裂纹、过热疲劳裂纹、蠕变裂纹、腐蚀疲劳裂纹、应力腐蚀裂纹以及热疲劳裂纹等，不仅可对锅炉压力容器的正产使用造成一定影响，还严重威胁了工作人员的生命健康安全，因此对于锅炉压力容器管道的检验工作来说，应在其保持运行状态以及停运状态时对其锅炉内部以及外部进行定期检验，对存在问题的部件以及区域进行及时处理，在对其进行维修后应再次对其进行检验，确保正常后才可投入使用，从而确保锅炉压力容器的安全运行。
1.锅炉压力容器管道检验内容
锅炉压力容器管道检验内容包含水压试验、外部检查以及内部检查3种。水压试验便是将水作为检验的主要工具，将具有较高压强的水注入锅炉的内部，随后检验锅炉压力容器管道内部所具有的密封性是否良好。在锅炉正常使用的情况下，水压试验可以每隔6年进行一次测试。通常来说，在锅炉内部测试无法进行并且出现特殊情况时才使用水压测试来检查其内部情况是否良好，一旦在测试过程中锅炉出现任何问题，必须停止锅炉的正常使用。与此同时，锅炉的外部检查工作同样需要在锅炉稳定运行的过程中开展。
一般情况下，锅炉在正常使用的过程中需要每隔一年进行一次检验，而新生产的锅炉在正常使用之前也需要对其外部开展检验工作，从而对其安全性进行保障。此外，正常使用的锅炉停运后，如果其停运时间达到一年或者一年以上，在其再次投入使用之前也需要对其开展外部检验工作。同时如果因为个别要求需要对锅炉开展规模较大的改动时，例如将传统的锅炉控温方式转变为安全智能控温系统，或者对其管道系统进行改动后，在锅炉重新恢复使用之前都需要对其开展系统化的外部检验工作。最后，锅炉的内部检验工作是在锅炉停止使用后开展的。在锅炉正常使用的过程中需要每隔两年进行一次锅炉的内部检验，但其检验工作需要锅炉在停运状态下开展，所以大多数内部检查在锅炉运行过程中出现意外问题时进行。
2.锅炉压力容器管道检验中的裂纹问题
2.1机械疲劳裂纹
机械疲劳裂纹出现的主要位置为辅助转动机器设备、叶轮等主动转动机器设备以及锅炉的大轴等部位，大部分在锅炉表面应力较为集中的区域出现。机械疲劳裂纹在开始出现时其纹路十分短小，但随后裂纹将通过隧道的方法向锅炉内部快速扩展，在机械疲劳裂纹快速扩展的过程中应力与裂纹之间的角度为90°，在裂纹扩展的中间阶段，其裂纹长度较长，并且在加速扩展后速度放缓，在裂纹扩展速度放缓后其表面拉伸应力与机械疲劳裂纹的角度为45°。
2.2过热裂纹与过冷裂纹
通常而言，过热裂纹与过冷裂纹是在制造锅炉的过程中产生的。在加工锅炉压力容器的过程中，通常对特定强度的金属板进行焊接以及卷制，最终成型，在对其进行高温焊接时，裂纹问题以及微裂纹的出现时有发生，而在锅炉压力容器高温焊接的过程中所导致的裂纹问题便是过热裂纹。在高温焊接工作完成后，对金属材料进行冷却工作也会导致其产生裂纹，这种裂纹被称为冷裂纹。
2.3热疲劳裂纹
在应力大幅度低于拉伸强度极限时对金属进行反复作用所产生的裂纹便是热疲劳裂纹。锅炉的管道压力表附近、排气管管座以及喷水降温设备中较为容易导致热疲劳裂纹的产生。对其裂纹产生的过程进行分析后可知，锅炉部件上的空洞、伤痕以及缺口都会产生相应的热疲劳裂纹，而热疲劳裂纹的产生并不是很明显，但会极大减少锅炉部件的使用时长。热疲劳裂纹的主要形态特点是较粗，其氧化痕迹多数为线状以及网状。
2.4蠕变裂纹概述
蠕变裂纹的产生过程是应力以及温度长时间对材料进行作用，使得部件材料出现分离，随锅炉使用时间的延长其金属组织受到破坏导致裂纹的产生。通常情况下来说，最大应力以及蠕变裂纹的延伸方向之间的角度为90°，其弯管处的裂纹表现为曲折延伸以及轴向分布，最终产生一块宽度较高的裂纹区域，而该裂纹区域中包含一条主裂纹在中间，同时还有数量庞大的分支裂纹分布在主裂纹两侧。针对蠕变裂纹的发生位置来说，主要在锅炉管道以及锅炉压力容器等拥有较大应力的应变地区较为容易出现蠕变裂纹，例如膨胀管子表面、管道弯曲部位外弧侧、管座焊缝区、集箱焊缝区以及其他高温部件的边缘区域等。而蠕变裂纹所在的区域会在金属内部产生不同数量以及没有规律的椭圆形小孔以及圆形小孔，随后小孔数量的不断增加将导致不同小孔之间随机连接成线，最终导致蠕变裂纹的产生。
2.5其他裂纹
在锅炉压力容器管道中，除了以上几种较为常见的裂纹之外，还包含腐蚀疲劳裂纹、应力腐蚀裂纹以及热疲劳裂纹等。
3.锅炉压力容器管道检验中裂纹问题的对策
3.1实际运行中裂纹预防措施
在进行锅炉成产的过程中应对管道以及锅炉的生产材料进行合理选择，严格按照热处理规格以及工业规格进行焊接工作。在进行操作的过程中应对承压元件板边缘区域的震动频率进行降低，同时将其强度控制在金属材料屈服点强度之下，对应力腐蚀破坏程度进行有效减少。与此同时，在开展停止、运行以及启动3种锅炉运行状态切换的过程中应确保其过程的平稳，控制温度变化尽量缓慢，从而降低温差过大的影响，避免材料产生裂纹。
3.2严格把控锅炉容器的生产质量以及生产材料
在进行锅炉容器生产之前，应对产品原材料的质量严格把控。在对锅炉设备进行检修以及安装的过程中应对其生产材料进行定期更新，减少锅炉压力容器在运行过程中应力裂纹出现的情况，从而提高锅炉压力容器的质量。
与此同时，锅炉的制作工艺将对锅炉的生产质量产生十分重要的影响，在使用相应的工艺进行锅炉生产的过程中，任何小疏忽以及小问题都将使锅炉在运行过程中出现各项故障以及问题。所以在锅炉设备出厂后，应对其锅炉容器管道质量进行严格把关，只有通过检验后才可让其正常投入使用，确保锅炉设备的正常运行。
此外生产工作人员在生产过程中应严格针对相应的操作要求以及生产工艺流程进行操作，避免操作失误等情况的出现，对工艺图纸中的所有细节进行认真对待，严格按照相应的比例对产品进行生产。对于相关生产单位来说，应制定规范生产工艺要求的文件，确保整体锅炉生产工作的稳定运行。综上所述，只有对锅炉容器的质量控制工艺进行严格把控，才能有效提高锅炉容器的生产质量，避免锅炉裂纹问题的产生。
4.结语
近年来，随着现代工业技术的快速发展与进步，锅炉在人们日常生活以及生产中的各个领域发挥着十分重要的作用，得到了较为广泛的应用，但同时锅炉的安全问题也可对人们的生命财产安全造成十分严重的影响，因此锅炉压力容器的改善和检验工作可有效减少锅炉压力容器管道裂纹问题的发生，对其安全问题起到了有效保障。在锅炉运行以及生产的过程中，产生裂纹问题的原因呈多样化的特点，因此在生产过程中应对其裂纹生产原因及时改善，对锅炉质量严格把控，从而确保锅炉的安全使用。
作者：魏 伟 (吉安市特种设备监督检验中心)
1.锅炉压力容器管道检验内容
锅炉压力容器管道检验内容包含水压试验、外部检查以及内部检查3种。水压试验便是将水作为检验的主要工具，将具有较高压强的水注入锅炉的内部，随后检验锅炉压力容器管道内部所具有的密封性是否良好。在锅炉正常使用的情况下，水压试验可以每隔6年进行一次测试。通常来说，在锅炉内部测试无法进行并且出现特殊情况时才使用水压测试来检查其内部情况是否良好，一旦在测试过程中锅炉出现任何问题，必须停止锅炉的正常使用。与此同时，锅炉的外部检查工作同样需要在锅炉稳定运行的过程中开展。
一般情况下，锅炉在正常使用的过程中需要每隔一年进行一次检验，而新生产的锅炉在正常使用之前也需要对其外部开展检验工作，从而对其安全性进行保障。此外，正常使用的锅炉停运后，如果其停运时间达到一年或者一年以上，在其再次投入使用之前也需要对其开展外部检验工作。同时如果因为个别要求需要对锅炉开展规模较大的改动时，例如将传统的锅炉控温方式转变为安全智能控温系统，或者对其管道系统进行改动后，在锅炉重新恢复使用之前都需要对其开展系统化的外部检验工作。最后，锅炉的内部检验工作是在锅炉停止使用后开展的。在锅炉正常使用的过程中需要每隔两年进行一次锅炉的内部检验，但其检验工作需要锅炉在停运状态下开展，所以大多数内部检查在锅炉运行过程中出现意外问题时进行。
2.锅炉压力容器管道检验中的裂纹问题
2.1机械疲劳裂纹
机械疲劳裂纹出现的主要位置为辅助转动机器设备、叶轮等主动转动机器设备以及锅炉的大轴等部位，大部分在锅炉表面应力较为集中的区域出现。机械疲劳裂纹在开始出现时其纹路十分短小，但随后裂纹将通过隧道的方法向锅炉内部快速扩展，在机械疲劳裂纹快速扩展的过程中应力与裂纹之间的角度为90°，在裂纹扩展的中间阶段，其裂纹长度较长，并且在加速扩展后速度放缓，在裂纹扩展速度放缓后其表面拉伸应力与机械疲劳裂纹的角度为45°。
2.2过热裂纹与过冷裂纹
通常而言，过热裂纹与过冷裂纹是在制造锅炉的过程中产生的。在加工锅炉压力容器的过程中，通常对特定强度的金属板进行焊接以及卷制，最终成型，在对其进行高温焊接时，裂纹问题以及微裂纹的出现时有发生，而在锅炉压力容器高温焊接的过程中所导致的裂纹问题便是过热裂纹。在高温焊接工作完成后，对金属材料进行冷却工作也会导致其产生裂纹，这种裂纹被称为冷裂纹。
2.3热疲劳裂纹
在应力大幅度低于拉伸强度极限时对金属进行反复作用所产生的裂纹便是热疲劳裂纹。锅炉的管道压力表附近、排气管管座以及喷水降温设备中较为容易导致热疲劳裂纹的产生。对其裂纹产生的过程进行分析后可知，锅炉部件上的空洞、伤痕以及缺口都会产生相应的热疲劳裂纹，而热疲劳裂纹的产生并不是很明显，但会极大减少锅炉部件的使用时长。热疲劳裂纹的主要形态特点是较粗，其氧化痕迹多数为线状以及网状。
2.4蠕变裂纹概述
蠕变裂纹的产生过程是应力以及温度长时间对材料进行作用，使得部件材料出现分离，随锅炉使用时间的延长其金属组织受到破坏导致裂纹的产生。通常情况下来说，最大应力以及蠕变裂纹的延伸方向之间的角度为90°，其弯管处的裂纹表现为曲折延伸以及轴向分布，最终产生一块宽度较高的裂纹区域，而该裂纹区域中包含一条主裂纹在中间，同时还有数量庞大的分支裂纹分布在主裂纹两侧。针对蠕变裂纹的发生位置来说，主要在锅炉管道以及锅炉压力容器等拥有较大应力的应变地区较为容易出现蠕变裂纹，例如膨胀管子表面、管道弯曲部位外弧侧、管座焊缝区、集箱焊缝区以及其他高温部件的边缘区域等。而蠕变裂纹所在的区域会在金属内部产生不同数量以及没有规律的椭圆形小孔以及圆形小孔，随后小孔数量的不断增加将导致不同小孔之间随机连接成线，最终导致蠕变裂纹的产生。
2.5其他裂纹
在锅炉压力容器管道中，除了以上几种较为常见的裂纹之外，还包含腐蚀疲劳裂纹、应力腐蚀裂纹以及热疲劳裂纹等。
3.锅炉压力容器管道检验中裂纹问题的对策
3.1实际运行中裂纹预防措施
在进行锅炉成产的过程中应对管道以及锅炉的生产材料进行合理选择，严格按照热处理规格以及工业规格进行焊接工作。在进行操作的过程中应对承压元件板边缘区域的震动频率进行降低，同时将其强度控制在金属材料屈服点强度之下，对应力腐蚀破坏程度进行有效减少。与此同时，在开展停止、运行以及启动3种锅炉运行状态切换的过程中应确保其过程的平稳，控制温度变化尽量缓慢，从而降低温差过大的影响，避免材料产生裂纹。
3.2严格把控锅炉容器的生产质量以及生产材料
在进行锅炉容器生产之前，应对产品原材料的质量严格把控。在对锅炉设备进行检修以及安装的过程中应对其生产材料进行定期更新，减少锅炉压力容器在运行过程中应力裂纹出现的情况，从而提高锅炉压力容器的质量。
与此同时，锅炉的制作工艺将对锅炉的生产质量产生十分重要的影响，在使用相应的工艺进行锅炉生产的过程中，任何小疏忽以及小问题都将使锅炉在运行过程中出现各项故障以及问题。所以在锅炉设备出厂后，应对其锅炉容器管道质量进行严格把关，只有通过检验后才可让其正常投入使用，确保锅炉设备的正常运行。
此外生产工作人员在生产过程中应严格针对相应的操作要求以及生产工艺流程进行操作，避免操作失误等情况的出现，对工艺图纸中的所有细节进行认真对待，严格按照相应的比例对产品进行生产。对于相关生产单位来说，应制定规范生产工艺要求的文件，确保整体锅炉生产工作的稳定运行。综上所述，只有对锅炉容器的质量控制工艺进行严格把控，才能有效提高锅炉容器的生产质量，避免锅炉裂纹问题的产生。
4.结语
近年来，随着现代工业技术的快速发展与进步，锅炉在人们日常生活以及生产中的各个领域发挥着十分重要的作用，得到了较为广泛的应用，但同时锅炉的安全问题也可对人们的生命财产安全造成十分严重的影响，因此锅炉压力容器的改善和检验工作可有效减少锅炉压力容器管道裂纹问题的发生，对其安全问题起到了有效保障。在锅炉运行以及生产的过程中，产生裂纹问题的原因呈多样化的特点，因此在生产过程中应对其裂纹生产原因及时改善，对锅炉质量严格把控，从而确保锅炉的安全使用。
作者：魏 伟 (吉安市特种设备监督检验中心)
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