摘要:压力容器压力管道作为锅炉的重要组成部分,一旦出现裂纹,在高温、高压环境中很容易发生爆炸,威胁企业生产安全和工作人员的生命安全。因此,分析锅炉压力容器压力管道的常见问题,采取有效预防处理策略避免裂纹的产生,进而保证生产安全、稳定的运行。文章针对锅炉压力容器压力管道的常见裂纹问题进行分析,提出了预防锅炉压力容器压力管道裂纹的有效策略,以供参考。
关键词:锅炉压力容器;压力管道;检验;裂纹;预防方法
前言:当前社会生产水平的不断提升,锅炉行业取得了良好的发展成果。锅炉在现代工业生产过程中依然发挥着十分重要的意义和作用,能够有效满足一些基本的生产需求。全面有效提升锅炉的总体运行水平,保障锅炉压力容器压力管道的安全正常运行,是当前锅炉生产应用过程中的重要要求。
1 锅炉压力容器及压力管道检验中常见裂纹问题分析
1.1机械疲劳裂纹。
机械疲劳裂纹,往往在应变集中处形成,大多在汽轮机的叶轮、叶片、大轴和辅助转动机械等部件的表面部位发生。(1)宏观特点:往往发生于材料缺陷处和焊缝热影响区,通常是直线状。其初始阶段短小且以隧道式向内扩展,中期阶段小裂纹连接成一条长裂纹,后期阶段裂纹加速扩展甚至出现切向裂纹;(2)微观形态:通常与主应力呈垂直方面发展,扩展方式大多为穿晶的,开裂区域形状像脆性开裂,而接触裂纹的开口较宽且有着严重粘结斑坑,裂纹两侧平整且深度较浅。
1.2热疲劳裂纹。
热疲劳裂纹,来源于低于拉伸强度极限的热交变应力的反复作用,大多发生在蒸汽管道压力表管座、疏水管座、排汽管管座和喷水减温器等部位。(1)宏观特性:起源于单条或者多条裂纹(其中一条为主裂纹),其形状粗短,有时为细口状,表面氧化膜有网状和线状痕迹;(2)微观形态:呈极不规则的忽宽忽窄的跳跃式扩展状态,其内氧化物疏松呈断续状,扩展方式有穿晶的(蠕变温度以下),也有沿晶的和混晶的(蠕变温度以上)。
1.3腐蚀疲劳裂纹。
腐蚀疲劳裂纹,通常为火力发电厂在汽水工作条件下产生,大多发生在集箱和汽包的管座上。(1)宏观特性:成群产生,宽度随腐蚀疲劳过程的发展而增加,扩展过程中常伴有分枝且尾部较钝;(2)微观形态:具有裂纹较宽和尾部不尖锐等鲜明的腐蚀破坏特征,开裂区从内壁形成长度和深度不一的裂纹群,主裂纹在裂纹发展后期形成,断口上呈现不明显的疲劳纹线,扩展方式主要是穿晶。
1.4应力腐蚀裂纹。
应力腐蚀裂纹,往往在汽水管道和集箱管座形成,是构件在应力和腐蚀介质共同作用下形成的。(1)宏观特征:在弯管中性区呈带状沿轴向延伸,与张应力垂直,通常开口较宽、裂纹较短、呈群状,奥氏体不锈钢上的应力腐蚀裂纹通常呈落叶树枝状;(2)微观形态:起源处多为不连续状,裂纹由表面向里扩展呈“之”字形分枝,扩展方式有穿晶的、沿晶的和混晶的。
1.5蠕变裂纹。
蠕变裂纹,来源于温度与应力的长期作用,伴随着金属组织损伤和变形,是引起材料分离的一种独特裂纹方式,大多发生于集箱管座的热影响区及角焊缝、过热胀粗管子表面、集箱孔桥区和高温蒸汽管道弯管的外弧侧等和高应力应变区。(1)宏观特性:走向垂直于最大应力方向,发展方向曲折而形成较宽的裂纹带,主裂纹居于带内中间且两侧平行分布了大量裂纹;(2)微观形态:裂纹区域存在大量无规则连接的椭圆形或者多米粒状的蠕变孔洞,焊缝损伤区内的裂纹平行于焊缝熔合线方向由外表面向内发展,裂纹前沿通体处及两侧有平行于主裂纹发展发向的断续的微裂纹,扩展方式为沿晶扩展。
1.6过热与过烧裂纹。
过热与过烧裂纹,通常在金属承压部件的锻造、轧制、弯制、焊接等制造热加工过程中发生,过热裂纹是加热到上临界点后继续升温产生的,而过烧裂纹则是加热温度高使得晶界氧化和局部熔化所产生的。(1)宏观特性:过烧引起的龟裂表面有许多大小不等的破裂,有着明显的晶界严重氧化和熔化痕迹等特征;(2)微观形态:晶粒粗大、魏氏组织严重、晶界有微细圆球状粒子沉淀,其中过烧裂纹在显微镜下可以看到粗大氧化晶界网络和的孔洞。
2 检验锅炉压力容器压力管道的内容
针对锅炉压力容器的压力管道进行全面有效的检查,将能够及时发现其中存在着的裂纹问题。首先,针对压力容器的内外情况进行总体的检查。在检查压力容器外部的过程中,需要做好内部清洁工作。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆检验压力管道包含的内容较多:(1)封头、焊缝的过渡区域中是否存在裂纹;(2)锅炉压力容器内外表面中是否有老旧裂纹的存在;(3)这些裂纹是否沿着容器表面扩张延伸。实际检验这些部分的时候,发挥放大镜、超声波、射线探伤等方面内容的作用,针对锅炉压力容器压力管道的各方面内容进行逐一排查。同时面对容器内部中较小厚度内壁,需要开展多次核对工作,发现其中存在着的裂纹问题,这是因为容器内部的构造较为复杂,需要积极开展降压工作。其次,需要重点检查好压力容器的各项情况,并积极开展耐压试验工作,针对其中的各项焊缝情况进行细致检查。
3 预防锅炉压力容器压力管道裂纹的有效方法
锅炉压力容器广泛应用于各个行业,压力容器压力管道出现的裂纹,危险性极强。必须得到重视,需要严格控制生产环节及实际操作过程,做好裂纹的预防工作。
3.1完善设备质量控制体系
(1)做好质量把关
在锅炉生产制造的过程中,提高焊接工艺的规范与标准要求,确保原材料质量安全,对所使用的原材料进行质量抽检,禁止劣质材料应用到锅炉的生产过程中,切实提高锅炉的生产质量。其次,在进行锅炉压力容器压力管道设备的选择时,也要加强质量控制,严格按照相关标准,结合实际需求选择性能好、质量达标的压力设备。另外,零部件的选择也要引起足够的重视,必须严格按照锅炉压力容器压力管道的功能、特点选择与之相配的零部件,确保两者之间的匹配性与连接性,避免由此造成的裂纹问题。
(2)生产过程控制
设备生产设计图纸完成后,需要专家及经验丰富的操作人员进行图纸会审,确保设备各项参数的理性,有效的保证设备的安全系数。生产过程中需要做好抽样检查,并对各生产工序加工精度及加工余量严格把控,质检不合格的零部件不能进行下一步加工制造。合格后才能进行后续的生产制造环节。严格控制锅炉及相关压力管道的焊接过程,焊接过程要规范操作,并做好焊接后的热处理工作,消除焊接应力。同时减少受压元件板边处弯曲次数,避免材料在扳边成型过程中造成。产品出厂前需要按行业规定做好整体检验。
3.2提高操作人员的技能水平
锅炉实现了化学能、电能向热能的转换过程,锅炉及其管道系统工作环境一般是高温、高压。大部分裂纹的出现都是内部压力剧烈或短周期变化引起的。与操作人员的操作水平直接关系,例如,锅炉在启动、运行、停炉时应实现平稳过渡,这个过程需要锅炉温度缓慢变化,减少单位时间温差,避免由于温度变化剧烈引起材料的交变内应力分布不均匀产生裂纹。如果操作人没经过专业教育和训练,对操作规范和方法不熟悉,会出现错误操作和不规范操作,使锅炉及管道系统的压力或温度不能在规定的区域变化。加速锅炉及压力管道材料的疲劳。容易出现裂纹。因此,需要加强锅炉操作人员专业知识教育及操作规范培训,制定适当的考核办法,从操作方面尽量避免裂纹的产生。
3.3设备的合理维护
①采用交替工作制度,避免锅炉及高压管道系统长时间工作在高温高压状态。使设备的有一定的停机时间,一方面有利于应力的释放,另一方面并便于维修人员对其性能进行检查,延长锅炉及其高压管道系统的使用寿命。
②做好锅炉内壁的清洁工作,及时清理锅炉内壁集聚的杂质,避免锅炉因为局部受热不均匀引起裂纹。
③按规定时间落实锅炉及压力管道的检查工作,提早发现裂纹发生的迹象,并对重点部位进行定期检测,必要时更换相关的零部件。做到提前预防,避免引起安全事故。
4结语
综上所述,随着工业化的快速发展,锅炉的与应用越来越广泛,对于压力容器压力管道中存在的裂纹问题,相关企业必须引起足够的重视,避免造成不必要的经济损失。因此相关企业应该严格控制锅炉的生产与使用,加大执行力度,提高检测水平,更好的预防和解决裂纹问题的产生。这就要求工作人员具备丰富的工作经验与技术能力,在裂纹发生的第一时间制定应急措施,有准备的开展补救处理,切实提高锅炉运行效率。
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[4]锅炉压力容器压力管道检验中的裂纹问题[J].吐尔洪江•托合提,阿吉木•阿不来.黑龙江科技信息.2017(12)
论文作者:黄立升
论文发表刊物:《基层建设》2019年第17期
论文发表时间:2019/9/11
标签:裂纹论文; 锅炉论文; 管道论文; 压力容器论文; 压力论文; 应力论文; 疲劳论文; 《基层建设》2019年第17期论文;