超临界锅炉炉墙密封焊接裂纹原因分析及防治

发表时间:2021/4/8   来源:《城镇建设》2020年12月第34期   作者:沈志彤
[导读] 压力容器是锅炉整个运行中重要的环节之一,该设备是一项极易燃烧和爆炸的承压设备,
        沈志彤
        哈尔滨市华能集中供热有限公司 黑龙江 哈尔滨 150076
        摘要:压力容器是锅炉整个运行中重要的环节之一,该设备是一项极易燃烧和爆炸的承压设备,具有一定的特殊性。在该设备运行的过程中,由于其处于高温状况,因此该类形势下,压力管道很容易产生裂纹,影响整个生产设备的运行,使得有关企业或是部门出现安全问题,造成一定的经济损失。因此,我们应不断加强压力容器压力管道的裂纹检验工作是很重要的内容,依照裂纹发生的原因,提出科学的解决方式,控制裂纹问题,从而实现我国有关企业运行的稳定和安全性。
        关键词:锅炉;压力容器;压力管道;检验;裂纹
        引言:在工业生产中,锅炉压力容器压力管道应用的范围较广,是保障生产效率与质量的关键设备。在其正常运行时,应该确保锅炉压力容器压力管道的安全性与稳定性,防止重大安全事故的发生。裂纹问题是锅炉压力容器压力管道检验检测中的常见问题,如果未能对其进行及时处理,将会导致裂纹的扩大化,严重影响锅炉压力容器的运行状况。导致裂纹产生的原因也有所不同,给防治工作带来了一定的难度。本文将对锅炉压力容器压力管道检验中裂纹问题的原因进行深入分析,探索锅炉压力容器压力管道检验中裂纹问题的检测技术,为实践工作提供参考。
        1常见锅炉压力容器压力管道检验中的裂纹问题
        1.1过冷过热产生的裂纹
        一)热裂纹的产生原因是焊接过程中,焊缝和热影响区金属冷却到固相线附近的高温区产生的焊接裂纹叫热裂纹。
        防治方法:1.控制焊缝中的有害杂质的含量即碳,硫,磷的含量,减少熔池中低点共晶体的形成,2.预热以降低冷却速度,改善应力状况,3.采用碱性焊条,因为碱性焊条的熔渣具有较强的脱硫脱磷的能力3.控制焊缝形状,尽量避免得到深而窄的焊缝,
        二)冷裂纹主要影响原因是焊材本身具有较大的淬硬倾向,焊接熔池中溶解了多量的氢,以及焊接接头在焊接过程中产生了较大的拘束应力。
        防止方法:1.焊前按规定要求严格烘干焊条,焊剂,以减少氢的来源2.采用低氢型碱性焊条3.焊前预热4.适当增加焊接电流,减慢焊接速度,可减慢热影响区冷却速度,防止形成淬硬组织。
        1.2焊接裂纹
        当前各企业应用的锅炉压力容器压力管道主要是经由加工、卷制、焊接特定金属板支制成的,而这就极易致使在制造锅炉时出现此类裂纹。在通常情况下,焊接裂纹一般是由于高温作用最终形成的一类“热裂纹”。在经过长时间的焊接冷却后,部分金属材料很容易出现冷裂纹。此类情况产生的关键原因便是冷却之后金相组织当中存在可溶解氢元素,在奥氏体则会逐渐转变为铁向体的过程中,氢元素便会受此影响聚拢向中间,进而形成相应氢裂纹,最终发展为冷裂纹。
        1.3蠕变裂纹
        此类裂纹的关键形成原因为长期受温度和应力的共同作用,致使金属材料发生变形,进而在实际应用时,因为材料分离,最终形成此类裂纹。这种裂纹通常会存在于高温蒸汽管道的弯管外弧表面或者集装箱有着较大应力的部位,其最大应力与走向主要呈垂直关系,而裂纹带将会呈平行状,经过观察可知,各裂缝间并不具备规律性,裂缝主要形状多为孔洞状以及米粒状。
        2锅炉压力容器压力管道检验中裂纹问题的处理对策
        2.1超声波检测技术
        超声导波检验技术在大型锅炉设备的检测中较为常用,最早用于检验油气管道和石化装置管道裂纹。在实践工作中,应该将探头模块设置于压力管道附近,并保持环向布置的形态,严格控制探头的间距。

当管道的厚度发生变化时,则会对低频超声波的传导造成干扰,探头可以接收相应的反射能量,从而对锅炉压力容器压力管道的连续性进行评估,实现对裂纹的有效定位。与传统检验技术相比较而言,能够有效保障裂纹检验的全面性,同时,提升工作效率。声发射检验技术也是超声波检验技术的常见类型,应力波会由于压力管道裂纹的存在而被激发出来,在对其进行接收时则主要借助于声传感器,实现对裂纹声信号的获取与分析。应用声发射检验技术时,能够满足实时监测和远距离监测的要求,增强裂纹检验的敏感性。尤其是当压力管道具有较小的空间时,该检验方式的应用效果较好,在大型电站锅炉管道中的应用较多。对于应力波声信号的提取,是该检验技术的关键点,经验模态分解联合自相关差分Duffing振子法的应用,能够增强其识别能力,但是,也存在阈值选择的限制。
        2.2渗透检测技术
        利用固体染料的发光现象和液体的毛细现象,能够实现对锅炉压力容器压力管道裂纹的有效检测,这就是渗透检测技术的基本特点,在实践应用中的操作较为便捷,尤其是在表面开口检测中的效果较好。但是,在应用该技术时,也存在一定的局限性,往往会污染压力管道。显像剂是渗透技术应用中的重要试剂,显现裂纹位置的渗透剂痕迹,从而帮助检测人员对缺陷分布特点和形状特点进行分析。当材料表面具有较强的吸收性时,则不适合应用渗透检测技术,应该对压力管道的运行环境进行综合分析,通过表面质量检测分析其裂纹的现状及发展趋势。渗透检测具有无损性特点,不会对压力管道造成破坏,能够保障较高的检出率。后乳化型着色渗透检测、水洗型荧光渗透检测和溶剂去除型荧光渗透检测等,是当前几种常用的压力管道裂纹渗透检测技术。
        2.3强化各个检验环节,并严加管理
        首先,应明确不同裂纹出现的原因,应从问题源头出现进行严格控制。在整个设备制造阶段和有关附属设备材料的检查环节开始。还应围绕有关设备性能,对其进行完善。并在制造的整个过程中,依照有关检验标准,对半成品和各个生产环节的质量进行和力度控制,将各类裂纹问题发生几率降到最低,还应建立多重检验管理机制,对次品实施淘汰机制。其次,对锅炉压力容器中压力管道所运行的基本状态进行科学检测,保证有关人员依照相关标准并进行更好的操作,预防在企业生产运行中造成损失。同时在压力管道检验过程中,还应依照规范和标准要求,进行监督管理工作,提升检验人员工作技能操作水平,并发挥现代化检验技术工艺的优势,及时排除压力管道检验中存在的缺陷,进行严加的管理。
        2.4提升工作人员的技能操作水平
        在整个生产过程,压力管道经过长期高温作用下,致使管道内部受到很大压力。如在压力容器启动或是暂停时,其容器的温度也会不断增加,从而对压力容器会造成一定压力。所以,检测工作者应在实际操作过程,要尽量降低单位时差,并避免管道内部温差过大,避免因为内部温度的变化出现裂纹。所以,想要从最基础上控制压力管道出现裂纹,需要有关工作人员可以合理的操作系统,确保压力容器可以处于正常的应用,并严控其应用寿命。有关部门在聘请操作工作人员时,需要确保其具备综合素质和专业操作技能,并在具体的操作过程,应严格依照操作规范,合理应用压力管道。同时还应强化培训管理力度,提升人员操作水平,并严格依照有关规定,合理控制系统操作。
        结论:综上所述,当今锅炉在社会发展过程中作用巨大。然而,一旦锅炉的压力容器压力管道存在裂纹,便会引发锅炉爆炸或者管道爆炸等严重事故。因此,有关部门则应当在第一时间检验、处理各类锅炉裂纹,并且借助科学合理的预防方式强化控制锅炉的自身以及运行质量,进而从根本上避免此类问题的发生。
        参考文献:
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        [2]刘杰,钟丰平,张亚彬,袁梦,金硕.热电锅炉过热器用12Cr2MoWVTiB钢焊接接头失效分析[J].材料保护,2019,52(08):178-181.
        [3]姜小哲,王慧文,魏力民.超超临界锅炉水冷壁管横向裂纹原因分析[J].锅炉制造,2019(04):16-18.
        [4]马竖.电站锅炉过热器接头管开裂原因分析[J].金属加工(热加工),2018(07):33-36.
       
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