锅炉压力管道裂纹检验分析.docx

锅炉压力管道裂纹检验分析摘要裂纹是锅炉压力管道最为危险的缺陷之一极容易造成锅炉安全事故必须及时发现锅炉压力管道裂纹缺陷确保锅炉安全性能水平。本文就锅炉压力管道裂纹检验进行了浅要的分析指明了检验方向与常用的检验方法。关键词压力管道；锅炉检验；裂纹检验引言根据《特种设备安全监察条例》：涉及生命安全、危险性较大的锅炉、压力容器、压力管道等均属于特种设备必须严格执行国家有关法律法规进行检验以确保其安全。锅炉压力管道用于输送气体或游体为管状设备其最高工作压力大于或等于0.1MPa内部往往为可燃、易爆、有腐蚀性、高温的气体、液体介质。如果压力管道存在裂纹缺陷极有可能发生爆炸等危险引起各种安全事故。在锅炉压力管道检验中对其进行裂纹缺陷预测评估十分重要。下面本文在分析锅炉压力管道的成因和扩展机理的基础上就锅炉压力管道的检测方法进行浅要的探讨。1.锅炉压力管道裂纹产生机理1.1机械疲劳机械疲劳造成锅炉压力管道裂纹多发生于火电厂等锅炉压力管道上这类锅炉需要将热能转化为机械能再转化为电能。机械疲劳裂纹多产生于应变集中处最初往往产生于压力管道表面。在裂纹产生初期通常与拉伸应力轴呈45度并滑移扩展随之裂纹向拉伸应力轴呈90度发展。通常情况下机械裂纹为直线状初始阶段较小渐渐向内扩展并呈现出多疲劳源特征随着裂纹扩展逐部连接成为一条长的裂纹最后裂纹扩展不断加速伴随出现切向裂纹。机械裂纹的产生与扩展主要受材料结构、组织状态、受力条件等因素的影响通常无显著塑性形变与应力呈垂直角度。1.2应力腐蚀锅炉压力管道在使用过程中受应力与腐蚀介质的工作同作用也会产生裂纹这类裂纹简称应力腐蚀裂纹。应力腐蚀裂纹多见于汽水管道区域与材料介质也有很大关系。如奥氏体不锈钢即是一种极容易受应力腐蚀影响形成裂纹的材料应用于汽水介质工况下很小的应力都可能引起管道产生裂纹如振动、微变形等。应力腐蚀裂纹通常与张应力轴呈垂直角度形状呈树枝状。例如在火电厂锅炉压力管道中应力腐蚀裂纹就极为常见多出现在弯曲管道的内壁并具备由管道表面向内扩展的特性多处裂纹源有不连续发展的特征。1.3蠕变破坏在锅炉压力管道使用中由于长期在温度与应力的作用下管道长期伴随着变形与材料组织损伤最终在持续影响下产生材料分离造成裂纹。蠕变裂纹多垂直于最大应力方向在弯道部位发生较多呈曲折发展趋势形成裂纹带。例如在管道的高应力应变区部位在高温蒸汽通过弯道时长期受温度与应力的作用极容易出现蠕变裂纹。蠕变裂纹内部往往存在大量米粒状或椭圆形孔洞孔沿无规则连接扩展沿晶发展由外表面向内延伸。1.4热疲劳作用在锅炉压力管道工作过程中长期受热交变应力的反复作用虽然热交变应力低于材料的拉伸强度极限但这种反复作用也会造成裂纹的缓慢产生和扩展最终造成热疲劳破断。如在火力发电厂锅炉压力管道中喷水减温器、蒸汽管道、疏水管道、排汽管道等都极容易受热疲劳作用而产生裂纹。热疲劳作用所产生的裂纹通常最初发生于管道表面在应变集中的缺口以及不连续部位等极容易造成热疲劳裂纹的发生其形状往往为多条但存在一条主裂纹其这裂纹因主裂纹而扩展较为缓慢。2.锅炉压力管道裂纹检验2.1常规检验方法优缺点目前在锅炉压力管道裂纹检验中常用的有射线检测法、超声波检测法、磁粉检测法、渗透检测法等方法这些方法结果直观、技术成熟、检测简单方便。不过由于压力管道的特点利用超声波检测或射线检测技术对管道内部的裂纹检测盲目性较大容易受工作人员工作状态、技术水平、责任心等方面的影响以及管道直径、壁厚等的影响而影响检测结果的准确度和可靠性容易出现漏检等现象。磁粉检测虽然较为全面但受限于材料方面的影响只限铁磁性材料的锅炉压力管道裂纹检验分析中有用渗透检测则只限于开口型缺陷的检验。锅炉压力管道跨越空间较大边界条件复杂裂纹种类较多材料选用种类多样长细比较大完全依靠常规检测技术将造成很多不定性。2.2利用超声导波检测对于大型锅炉压力管道如火电厂锅炉压力管道可以利用管道超声导波聚焦检测的方法进行。管道超声导波聚焦检测方法目前主要用于油、气管道以及石化装置管道的裂纹检验中但这类方法应用于大型锅炉压力管道裂纹检验中同样有极高的适用价值。应用超声导波聚焦检测方法通过固定在管道周围的探头模块在管道环向以均匀的间隔排列沿管道壁利用声波模式发射低频超声波当管道壁厚发生变化时无论是增加还是减少都会有一定比例的能量反射回探头从而检测管道是否存在不连续性根据管道壁厚的变化来确定是否存在裂纹以及裂纹位置。根据探头模块的设置这一检测方法能全面覆盖管道壁与传统的超声波检测只能针对一个测试点进行单点检测相比有极高的应用价值。