张静
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摘要：锅炉的压力容器必须在长时间的高温高压环境中运行，一旦压力容器出现裂纹很容易导致爆炸，严重威胁工作人员的生命财产安全以及企业的经济效益。因此，需要重视压力容器检验工作。要对锅炉压力容器检验过程中的常见裂纹问题进行研究和分析，同时研究提高压力容器检验质量的相关措施，才能够保证压力容器的安全性，防止压力容器因为裂纹问题而发生爆炸事故。
关键词：压力容器；检测工作；常见裂纹
压力容器在高温环境以及高压力的环境中运行，就会导致危险事故发生。压力容器是密封性的，对其质量就会有较高的要求。如果容器有裂纹产生，很有可能会导致爆炸，给企业造成严重的后果。企业要提高生产效率，就要保证压力容器的安全性，对压力容器做好检验工作是非常必要的，对于压力容器的裂纹及时发现，以采取乡音的措施解决。
1.压力容器的裂纹特征
1.1压力容器的机械疲劳裂纹
压力容器产生机械疲劳裂纹，通常发生在小孔、接头、以及被焊缝热所影响的位置，这些裂纹是直线状的，起初比较短小，之后逐渐变成长裂纹，之后逐渐增加宽度。由于材料的组织结构以及受力环境的影响，就会产生这样的裂纹。这种裂纹的开口处比较宽，两侧光滑，比较浅。
1.2压力容器的腐蚀疲劳裂纹
腐蚀疲劳裂纹出现在承受较大压力的部位，在传递振动应力的影响下，如果应力的时间比较长，就会导致这种裂纹产生。腐蚀疲劳裂纹的数量多，在裂纹中有腐蚀物。
1.3压力容器的蠕变裂纹
压力容器产生蠕变裂纹，是受到环境温度和应力的影响，导致金属变形，出现损伤，裂纹产生。从蠕变裂纹的走向上来看，是垂直于最大应力方向，为轴向分布状态。裂纹的发展上不是直线的，而是曲折的，逐渐就会有较宽的裂纹带形成。在主裂纹两侧会有很多的小裂纹平行分布。压力容器中，高应力应变区是蠕变裂纹产生较为集中之处。通过观察蠕变裂纹，就可以看见椭圆形的孔洞，裂纹由外向内不断地扩展，分支走向平行于焊缝熔合线。
1.4压力容器的应力腐蚀裂纹
压力容器的应力腐蚀裂纹是在腐蚀作用和应力作用下产生的。压力容器的材质如果是奥氏体不锈钢易，就很容易遭到应力腐蚀而产生裂缝。即便是非常小的应力，就会出现腐蚀开裂的问题，在震动的作用下，或者加工操作方法不当，就会导致裂缝产生。从裂纹的发展方向上来看，垂直于张应力，为带状呈现，而且逐渐向轴向逐渐延伸。这种应力腐蚀裂纹的长度要短一些，开口处相对比较宽，而且裂缝的数量多。裂纹为“之”字形，而且从表面裂缝向内部延伸。
2.压力容器检验过程中的常见裂纹
(1)疲劳裂纹
①机械疲劳裂纹
在压力容器表面出现比较集中应变的情况下会出现机械疲劳裂纹。机械疲劳裂纹是直线裂纹。在裂纹出现的初期直线比较短，范围也比较小。在裂纹不断发展的过程中，会以隧道式向内的形式发展变化；到裂纹发展中期，以直线式向前不断扩展；到裂纹发展后期，裂纹的变化速度会不断加快，甚至可能在部件的一侧出现切向扩展的情况。在机械疲劳裂纹不断发展的过程中这一部位出现腐蚀疲劳裂纹的可能性会大大增加。这两种裂纹的发生具有一定的规律性以及特定性，主要是在反射应力比较集中的部位。而在时间的不断推移中，裂纹形式会不断发展，在裂纹的初期阶段具有发展缓慢以及隐密的特点。导致裂纹产生的因素比较多，这种裂纹形式更加复杂。机械疲劳裂纹没有明显的开裂情况，弯曲程度比较高。此外，裂纹的开口相对较大，在开口区域出现粘结坑，尾端比较锐利，但是裂纹的两侧深度不会出现明显的弯曲变化。
②热疲劳裂纹
热疲劳裂纹是金属材料低于拉伸强度极限的热交换裂现象，具有瞬时性。热疲劳损失问题一般出现在火电厂的蒸汽管道、喷水减温器、排气管管座以及压力表管座等部位。通常是因为部件表面的热应变比较大而导致的。热疲劳裂纹在形成的最初，部件的应变相对集中，并且连续性比较差，主要表现是一条主裂纹并伴随多条其他裂纹。
但是在高温蒸气管道的内壁出现的热疲劳裂纹存在一定差异，是以网状为主的，虽然在裂纹出现之初主裂纹会沿着一个轴线方向发展，但是在应力比较大的情况下，裂纹会朝周围发展。热疲劳裂纹的整体宏观形态为宽度大，有一定的细小缺口，并且有线状痕迹。微观形态的表现是其扩展的跳跃性比较强，宽窄不一，并且容易出现分支现象和二次开裂问题，变化不规律。除此之外，随着情况的变化，热疲劳裂纹的扩展也存在不同变化。在比蠕变温度更低的情况下，会出现穿晶扩展，而比蠕变温度高的情况下会出现混合扩展的情况。
(2)腐蚀裂纹
腐蚀裂纹也是锅炉压力容器的常见裂纹之一。在应力以及腐蚀介质的双重作用下，部件会出现开裂问题，这就是应力腐蚀裂纹。应力腐蚀裂纹一般是在管道、集箱管座区域。在腐蚀裂纹产生的过程中，奥氏体不锈钢发生应力腐蚀的可能性最高，特别是在汽水介质的条件下，微小的应力作用会出现应力腐蚀开裂问题。导致开裂的原因是在冷加工过程中变形振动与残余应力。通常应力腐蚀裂纹会与张应力呈90度直角。奥氏体不锈钢裂纹形状为树枝状，裂纹的尾端比较细，有分支形态。在火电厂汽水管道出现应力腐蚀开裂主要表现在弯管内壁中性层区。这种开裂情况是因为在长时间腐蚀过程中局部腐蚀加重导致的。在弯管中性层区的主要表现是群状以带状为主，会沿着轴为主进行延伸裂纹，长度比较短，开口短而宽。从微观表现进行分析，应力腐蚀裂纹一般是以之字型为主且具有分支特点。
(3)焊接裂纹
在压力容器制造过程中，焊接裂纹是比较常见的裂纹问题。因为锅炉以及压力容器在制造过程中主要采用的是特定金属板卷制而成。在生产制造时，焊接工业会对压力容器的质量产生直接影响。在对压力容器进行制造时，焊接裂纹是不能避免的，因为在焊接过程中会产生高温，高温作用很容易导致裂纹出现。在焊接时，金属材料焊接完成后需要进行冷却，在这一过程中会形成焊接冷裂纹。因为溶解的氢元素会进入到焊接冷却金相组织内，而氢的溶解度是随着环境的变化而变化的。在焊缝冷却时，金属组织的奥氏体向铁相体转变导致氢元素不断聚集，在氢元素的长时间聚集中就会形成焊接冷裂纹。
3.对于压力容器裂纹所采取的解决策略
3.1对于原料零件的检验要进一步加强
做好原料的检验各种，保证压力容器的质量，使得容器的裂纹发生率降低。将原料采购计划制定出来，对于原料零件市场进行调查，包括零件的性能、规格以及价格等等都要详细调查，选择行业信誉好的供货商并长期合作。零件加工的过程中，对于技术工艺要严格控制，原料的加工要按照规定的流程进行，控制好尺寸误差。
3.2对于容器压力限值予以有效控制
对于压力裂纹要采取相应的防治措施，还要实施全过程的安全管理，对于压力值采取有效的控制措施，避免突破极限范围造成危害。使用可编辑逻辑器对压力进行控制，对于容器的运行状态实时监测，各种参数的变化，包括温度、湿度、压力等等都可以进行分析并根据运行需要做出调整，防止压力容器在运行中产生故障。
3.3要做好技术维护和保养工作
对于压力容器的运行环境予以控制，避免设备长时间持续运转而导致过多的损耗，使得容器的使用寿命延长，防止产生裂纹。将科学有效的压力容器运行方案制定出来，对于技术维护时间合理安排，将保养工作融入到容器运行的每个环节中，对压力容器运行的环境温度、湿度以及压力都要采取相应的控制措施。通过强化技术维护和保养工作，对压力容器定期检测，对于容器所存在的问题能够及时发现吧，避免产生严重的后果。
3.4对于人员技术能力的水平要高要求
工作人员的技术水平高低，直接影响压力容器的运行质量，使得压力容器产生裂纹。工作人员就要提高自身专业技术水平。具体需要做到以下几点。其一，企业要调整人才聘任模式，将人才准入的门槛抬高，除了学历之外，还要对技术能力和工作经验有更高的要求，提高自身的素养，以提高工作质量；其二，企业对员工的培训要高度重视，定期组织且也的员工培训，让员工接受新的知识和先进的技术，以保证压力容器安全可靠地运行；其三，将质量负责制落实到位。将激励机制建立起来，做到奖惩到位，将员工的工作质量与薪酬待遇挂钩，给优秀的员工以更多职位晋升的机会，将员工的主观能动性激发起来。
结语
综上所述，在对压力容器常见裂纹进行防治的过程中应对常见的裂纹形态进行了解与掌握，并做好人才队伍建设、原料零件控制、技术保养以及压力容器限值控制等工作，从而最大程度的对压力容器的稳定性与安全性进行提升，对压力容器出现裂纹的概率进行降低，进而提高压力容器的运行效益。
参考文献
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