張旭磊

摘 要：文章主要講述了鍋爐壓力器皿壓力管道檢修中經(jīng)常遇到的幾種問題進(jìn)行簡(jiǎn)要分析總結(jié)，并提出了合理化建議，僅供參考。

關(guān)鍵詞：壓力容器；壓力管道；檢驗(yàn)；裂紋；分析

縫隙解析是無效解析的根本。經(jīng)過縫隙解析能夠判斷縫隙根源的地方、延伸方向、斷開的本質(zhì)、受力情況、境況要求等資料。鍋爐壓力器皿壓力管道檢查的關(guān)鍵工作是經(jīng)過檢查察覺承壓配件的不足，特別是裂隙不足帶來的安全隱患。受壓配件中隱匿縫隙不足或許因?yàn)樯a(chǎn)、制作、裝置和運(yùn)營(yíng)等步驟中，其存在問題更應(yīng)該引起足夠重視，對(duì)裝置安全功能有著關(guān)鍵作用。在縫隙解析中，宏觀解析除了使用放大鏡以及裸眼去查看，還能夠使用無損檢查以及金相低倍檢查方式進(jìn)行研究分析。微觀解析關(guān)鍵使用光學(xué)顯微設(shè)備、電子顯微設(shè)備辨別縫隙的本質(zhì)、開裂方向和微觀特點(diǎn)。

縫隙劃分的方式有很多種。根據(jù)縫隙出現(xiàn)的順序能夠劃分為主縫隙和二次縫隙；根據(jù)縫隙的路線能夠劃分為沿晶與穿晶縫隙；根據(jù)縫隙位置塑性變化的狀況能夠劃分為脆性和塑性縫隙。經(jīng)常根據(jù)縫隙發(fā)生和眼神的紋理劃分。

1 機(jī)械疲勞裂紋

經(jīng)過對(duì)省內(nèi)大部分的火電廠的檢查成果解析，這種縫隙大多出現(xiàn)的汽輪設(shè)備大軸、葉片以及葉輪和協(xié)助運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備上。過度勞累縫隙一般在應(yīng)力集中的位置出現(xiàn)，很多根源是配件外表。

宏觀特點(diǎn)：過度使用產(chǎn)生的縫隙最開始和伸縮軸呈現(xiàn)四十五度角的滑移面擴(kuò)張，漸漸轉(zhuǎn)向九十度階梯狀發(fā)展。機(jī)器過度疲勞縫隙大多呈現(xiàn)直線形狀，最先出現(xiàn)時(shí)縫隙較小，大多呈隧道樣式向內(nèi)伸展，到了后部分裂縫擴(kuò)張速度增快，有的時(shí)候在配件時(shí)會(huì)出現(xiàn)縫隙。機(jī)器運(yùn)用過多產(chǎn)生的縫隙大多在軸變徑位置、小孔、尖角、連接、制作刀痕、焊接縫隙、物料品質(zhì)差的地方最先發(fā)生。

微觀特點(diǎn)：物料的構(gòu)造、纖維構(gòu)成樣式、受力狀況、條件媒介等要素都對(duì)過度使用產(chǎn)生的縫隙的發(fā)生以及擴(kuò)張有著直接作用，狀況較為繁瑣。

疲勞縫隙出現(xiàn)的位置沒有顯著變化；疲勞縫隙大多是穿晶，擴(kuò)張態(tài)勢(shì)和主應(yīng)力是相交的關(guān)系，縫隙大多是彎曲走向，在塑性疲勞痕跡中能夠查看到二次縫隙。碰觸機(jī)器疲勞縫隙開口端較寬，開口端存在嚴(yán)峻的黏結(jié)雜質(zhì)，尾部尖銳，縫隙兩邊整齊并不是很深。

2 應(yīng)力腐蝕裂紋

應(yīng)力侵蝕縫隙主要指配件在應(yīng)力和侵蝕載體影響下出現(xiàn)的縫隙。汽水管道和集箱管座是最經(jīng)常遇到的應(yīng)力侵蝕縫隙出現(xiàn)的位置。奧氏體不銹鋼是最容易出現(xiàn)應(yīng)力侵蝕的物料，在汽水載體作業(yè)環(huán)境下只要存在較小的應(yīng)力就有可能會(huì)出現(xiàn)侵蝕裂縫，冷加工變形、震動(dòng)以及剩余應(yīng)力都是產(chǎn)生裂縫的根源。

應(yīng)力侵蝕縫隙和張應(yīng)力是垂直走向，奧氏體不銹鋼出現(xiàn)的縫隙大多是枯樹枝的形狀，縫隙呈開枝特點(diǎn)，末端比較尖銳。

火電廠汽水管道應(yīng)力侵蝕裂縫大多在管道內(nèi)部中性結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)，這種縫隙其實(shí)是侵蝕程序同時(shí)接受應(yīng)力推動(dòng)的內(nèi)部侵蝕，亦或者稱之為因?yàn)閼?yīng)力來導(dǎo)向的侵蝕。裂縫在管道中性位置呈現(xiàn)帶狀沿著軸承方向加長(zhǎng)，裂縫呈現(xiàn)群體狀，長(zhǎng)度補(bǔ)償、縫隙較寬、數(shù)量不少。

3 蠕變裂紋

蠕變破壞是依賴于時(shí)間過程而產(chǎn)生的導(dǎo)致材料分離的一種獨(dú)特方式，實(shí)際上是在溫度與應(yīng)力長(zhǎng)期作用下，伴隨著變形及金屬組織損傷而產(chǎn)生的裂紋。

宏觀特征：蠕變裂紋的走向垂直于最大應(yīng)力方向，在彎管上裂紋沿軸向分布。裂紋呈曲折發(fā)展，形成一個(gè)較寬的裂紋帶，在帶內(nèi)主紋居中，主裂紋兩側(cè)有大量平行分布的裂紋。

蠕變裂紋主要形成在管道、集箱的高應(yīng)力應(yīng)變區(qū)，如高溫蒸汽管道彎管的外弧側(cè)、集箱管座的角焊縫及熱影響區(qū)、集箱孔橋區(qū)、過熱脹粗管子表面及其它高溫構(gòu)件的邊緣部位。微觀特征：在蠕變損傷嚴(yán)重的宏觀區(qū)域，金屬通體內(nèi)或多或少、無規(guī)則地形成許多米粒狀或橢圓形孔洞，孔洞在晶界上進(jìn)行無規(guī)則連接，最后形成蠕變裂紋?？梢悦枋鰹椋喝渥兞鸭y區(qū)域必有大量蠕變孔洞，而裂紋的擴(kuò)展沿晶進(jìn)行。在焊縫損傷區(qū)裂紋由外表面向內(nèi)發(fā)展，分支走向平行于焊縫熔合線方向，在裂紋兩側(cè)及前沿通體處有斷續(xù)的沿晶微裂紋，這些裂紋都平行于主裂紋的發(fā)展發(fā)向。

4 熱疲勞裂紋

金屬材料在低于拉伸強(qiáng)度極限的熱交變應(yīng)力的反復(fù)作用下，緩慢產(chǎn)生和擴(kuò)展導(dǎo)致的突然斷裂稱為熱疲勞破斷，簡(jiǎn)稱熱疲勞。

火力發(fā)電廠主要出現(xiàn)熱疲勞損傷的部位有：噴水減溫器、蒸汽管道的壓力表管座、疏水管座、排汽管管座及汽包、集箱上非保護(hù)性結(jié)構(gòu)管座等部位。

宏觀特征：熱疲勞裂紋通常起源于部件表面，萌生在熱應(yīng)變最大的部位。部件上產(chǎn)生應(yīng)變集中的缺口、刀痕、孔或結(jié)構(gòu)不連續(xù)部位亦促使熱疲勞裂紋的萌生，但不一定要有這些應(yīng)變集中的條件，表面狀態(tài)對(duì)熱疲勞壽命影響不大。

熱疲勞裂紋的起源可以是多條或單條，常萌生多條裂紋，其中一條發(fā)展為主裂紋，其它裂紋因應(yīng)力松弛不再擴(kuò)展或擴(kuò)展很慢。

高溫蒸汽管道內(nèi)壁受熱沖擊形成的裂紋，多呈網(wǎng)狀、簇狀分布，主裂紋軸向擴(kuò)展，如果系統(tǒng)應(yīng)力過大亦可沿周向擴(kuò)展。聯(lián)箱或管道插管管口受熱沖擊形成的裂紋，沿管口呈放射性分布，裂紋一般開口較寬，相鄰有大量的伴生微裂紋，表面受氧化物影響形態(tài)不明顯。

熱疲勞裂紋宏觀形態(tài)一般較粗短、有時(shí)呈細(xì)口狀，表面氧化膜有線狀、網(wǎng)狀痕跡，痕跡下部就是熱疲勞裂紋。

微觀形態(tài)：熱疲勞裂紋的擴(kuò)展極不規(guī)則，呈跳躍式，忽寬忽窄，有時(shí)還會(huì)產(chǎn)生分枝和二次裂紋，裂紋內(nèi)氧化物疏松呈斷續(xù)狀。其擴(kuò)展的方式有沿晶的也有穿晶的，在蠕變溫度以下為穿晶擴(kuò)展，在蠕變溫度以上為沿晶擴(kuò)展或混合型。

5 腐蝕疲勞裂紋

火力發(fā)電廠中在汽水作業(yè)環(huán)境中承載壓力配件存在的另一種無效樣式：侵蝕疲勞。經(jīng)常發(fā)生在汽包以及集箱的底座上，底座除了承受著媒介壓力還接受著管道運(yùn)輸?shù)恼饎?dòng)應(yīng)力，隨著時(shí)間的推遲，最后出現(xiàn)侵蝕疲勞開裂。

宏觀特點(diǎn)：侵蝕疲勞和普通的疲勞還有應(yīng)力侵蝕縫隙存在差別，侵蝕勞累縫隙差不多都是穿晶的，經(jīng)常一群群的出現(xiàn)。伴隨著侵蝕勞累程序的前進(jìn)，裂縫增寬，裂縫內(nèi)部存在導(dǎo)致輸送的侵蝕物質(zhì)，器皿抑或管道內(nèi)部壁管隨之形成侵蝕吭等。在持續(xù)擴(kuò)張程序中經(jīng)常存在分枝尾端比較遲鈍。

微觀特點(diǎn)：因?yàn)榍治g勞累是侵蝕媒介以及應(yīng)力的疲勞影響，縫隙存在顯著的侵蝕損壞特點(diǎn)，例如，縫隙比較寬、尾端不是很尖利、縫隙是穿晶。在持續(xù)的延伸程序中會(huì)存在分枝。裂縫位置從管道內(nèi)部出現(xiàn)深淺以及長(zhǎng)短不一樣的縫隙群。之后有形成環(huán)境比較適宜的主縫隙出現(xiàn)，而次生縫隙的前進(jìn)就會(huì)收到限制，在斷口中就存在不顯著的勞累縫隙紋路。

6 結(jié)束語(yǔ)

從縫隙解析形成要素能夠得知，裂縫出現(xiàn)的兩個(gè)關(guān)鍵要素，第一，客觀環(huán)境。關(guān)鍵是配件在使用程序中受力狀況以及周圍境況。鍋爐壓力器皿的承載壓強(qiáng)的配件差不多通過策劃強(qiáng)度計(jì)算，在工作狀況安全環(huán)境下可以預(yù)測(cè)其運(yùn)用時(shí)間；不過在一些受力環(huán)境或不能夠預(yù)制的較差作業(yè)條件中，可做無效的方向性估算，使用時(shí)間就很難說。第二，承載壓力配件物料的內(nèi)在要素，就是原物料的不足或質(zhì)量不合理，例如鋼管外表以及內(nèi)部存在的缺點(diǎn)、很多的鑄鋼配件內(nèi)部外表存在的不足。這些不足或許在生產(chǎn)成型之后在配件上比較穩(wěn)定。一些不足或許在承載壓力配件的作業(yè)環(huán)境作用下會(huì)不穩(wěn)定的延伸，其失去穩(wěn)定延伸的進(jìn)度牽扯到繁瑣的內(nèi)部外部要素，是很難預(yù)算的行為程序。

鍋爐壓力器皿壓力管道的檢查活動(dòng)是依靠檢查察覺裝置上存在的不足，主要是裂紋問題的產(chǎn)生。經(jīng)過認(rèn)真分析總結(jié)，可以從鍋爐材料本質(zhì)，要素等方面進(jìn)行分析，用科學(xué)設(shè)備儀器檢測(cè)，從而推動(dòng)其鍋爐的順利開展。

參考文獻(xiàn)

[1] 孫文彩，楊自春.含裂紋壓力容器混合變量下疲勞剩余壽命分析[J].壓力容器，2010，27（1）.

[2] 孫國(guó)有，王曉春，吳立軍等.壓力容器中傾斜裂紋的失效分析方法[J].浙江大學(xué)學(xué)報(bào)（工學(xué)版），2001，35（6）.