锅炉裂纹缺陷产生的原因分析
探究锅炉焊接裂纹的原因及处理措施
探究锅炉焊接裂纹的原因及处理措施摘要：随着钢铁、石油化工、电力等工业的发展，在锅炉焊接结构方面都取向大型化、大容量和高参数的方向发展，有的还在低温、深冷、腐蚀介质等环境下工作，因此，各种低合金、高强钢、中高合金钢、超高强钢，以及各种合金材料的应用日益广泛。
但是随着这些钢种和合金材料的应用，在锅炉焊接生产上带来了许多新问题，其中较为普遍而又十分严重的就是锅炉焊接热裂纹，它是引起锅炉焊接结构发生破坏事故的主要原因。
为了能有效的减少由于焊接热裂纹引起的事故，很有必要对锅炉焊接热裂纹产生原因进行分析，并制定出防止产生锅炉裂纹的措施。
关键词：锅炉焊接热裂纹；产生原因；防止措施1、锅炉焊接裂纹产生原因1.1减温水流量调节不当锅炉减温水流量是通过启闭式阀门调节的,在锅炉运行工况发生变化,过热器出口汽温升高或降低超过一定值时,开始动作调节阀门，控制水流量。
由于其流量变化是间断性的,加上面式喊温的调温延迟特性,很难保证正常的过热蒸汽出口温度,水流量在零和最大值之间不停地变化,使进水管焊接区管壁产生变化的热应力;另外,由于该电厂的调峰特性需要,锅炉经常要变负荷运行,致使减温器的启停频繁,对进水管焊接区也产生的交变热应力。
两者累积，致使焊缝区引发裂纹并扩展至穿透。
1.2短时间过热产生裂纹，严重者发生爆管1）热水锅炉的汽化造成裂纹，产生裂纹及炉水超温汽化和锅炉局部汽化，汽化事故对热水锅炉的安全运行威胁很大，炉水超温汽化会使锅炉压力迅速上升，锅炉局部汽化往往造成路管内的水击，结垢，严重时造成炉管裂纹，严重时为爆管。
（2锅炉局部汽化的原因：1）炉水水质不符合标准，使管壁结垢，影响传热，导致管壁超温过热而爆管；2）补水量大且未经除氧，经较长时间运行造成管壁氧腐蚀，局部减薄严重或形成穿孔；3）管壁飞灰磨损严重，管壁减薄；4）炉管倾角过小，水速过低。
5）锅炉负荷过高，炉堂内燃烧不均匀，管外结焦严重，引起裂纹，严重是爆管；6）锅内水循环不良引起过热偏差；网络系统安装设计不合理，促使热水锅炉炉水汽化。
一起锅炉锅壳裂纹原因分析
江旭
福建省锅炉压力容器 检验研 究院漳州分 院
Ａ ｈｕ ｌ ｌ ｏ ｆ ｂｏ ｉ ｌ ｅ ｒ ｃ ｒ ａ ｃ ｋ ｒ ｅ ａ ｓ ｏｎ ａ ｎａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ Ｔｏ ｇｅ ｔ ｈｅ ｒ ｂｏｉ ｌ ｅ ｔ ｐｏ ｔ ｓ ｈ ｅ ｌ ｌ ｃ ｒ ａ ｃ ｋ ｒ ｅ ａ ｓ ｏ ｎ ａ ｎａ ｌ ｙｓ ｉ ｓ
沿纵 向长 约？ ０ ｍｍ， 经金相检 验 ， 裂 纹区域材质金相未 见异常。 ２ ． 裂纹 产 生 原 因分析 及处 理 经了解 ， 该 锅 炉投 入使用 不足一 年 ， 无水处 理措 施 ， 包 括无 锅外水 处理措 施 ， 未做 给水 、 锅水水 质监 督化验措 施 。 检验 中还发现该 锅炉 受 热面普遍 结垢厚０ ． ５ － １ ｍｍ。 我们先 来了解角钢制 泄污装 置 （ 见附图１ ） ， 角钢式 泄污 装置的结 构
纵 向平 行， 激冷受 热面后产 生沿 锅壳 纵 向的 高强度温 差拉 应力 ， 拉应力 方 向与裂 纹方 向垂直 ， 因此 造成环 向裂 纹， 如 图２ 所 示。 如果 是工作应 力 产生 裂纹 应为纵 向裂纹 ， 因环 向工作应力为 纵向工作应 力的两倍 ， 裂纹 方 向总是与拉 应力方 向垂直 ， 因此可排 除 工作应 力产生裂纹 。 ３ 分 析 结论 该 裂纹 事故 可以认定 是 因局 部水 垢 、 角钢 泄污 装 置造 成的 低周热
形式 是 由一根 规格 为ｌ Ｏ Ｏ ｍｍｘ ｌ Ｏ Ｏ ｍｍ， 角钢 两条边 上等 距开有矩 形 槽 口沿 锅壳 纵 向倒 扣在锅 壳 底部 ， 该泄 污 装置沿 锅 壳纵 向分布贯 穿整 个 锅壳 底部 ， 使 得布 置在 锅 壳后部 的 排污 口 能 沿 角钢泄 污 装置将 沉积 在 锅壳前底 部 的水 渣、 泥垢吸 出锅外。 因此 我们知 道锅壳底 部布置 角钢 泄 污 装置 的 目的是要 将沉 积在 锅壳 前底部 辐射 受 热 区的水渣 、 泥 垢通 过 定期 排污 的方法 排出锅外 ， 防止锅壳前底部 辐射 受热 区因水 渣、 泥垢 沉 积而造成 锅炉鼓 包事故 。 但是， 由于 该锅 炉 没有水 处理 措施 造成 烟 管 等 受热 面结垢 ， 因受 热面水 垢剥 落后被吸 入泄污 装置 内堆 积 ， 在渗入 沉积 一烧结 一剥离 一 渗 入沉 积的 长期 循环作 用下， 使 得泄 污装 置内局 部水垢 厚达？ Ｏ ｍｍ， 且 已 烧结 成硬块 。 通 过了解泄 污装 置的结 构我们还能 看 出， 这 种倒扣 在锅壳 受热 面底部 的 角钢 式 泄污 装置容 易在泄污 装 置内的受 热面上 方形成汽 室， 在水垢 、 汽 室的双 重作用下， 受辐射 热且得不 到锅水换热 冷却 下， 锅 壳壁 温升高 ， 强度下 降， 产生变形 ， 水垢 与锅壳 间产生缝 隙， 锅水渗入高 温 区， 激冷高温 内壁， 锅壳 内、 外壁 间瞬间产生 巨大温 差 ， 内壁形成强大 温差 拉应 力， 渗入的水汽化后壁温 继续 升高， 蒸汽 喷出， 水进 入， 激冷高 温 内壁 ， 内外壁 间产生 巨大温 差 ， 如 此往复形成 热应 力疲 劳裂纹 。 通 过热应 力分析 印正， 水沿 角钢 覆盖缝渗入 ， 水渗入水位线 与锅壳
某发电厂锅炉主蒸汽管道出现裂纹的原因分析
某发电厂锅炉主蒸汽管道出现裂纹的原因分析发电厂锅炉主蒸汽管道出现裂纹的原因可能有以下几个方面：1.设计问题：锅炉主蒸汽管道的设计可能存在一些问题，比如材料选择不合理、管道尺寸计算不准确等。
这些问题可能导致管道在投入运行后出现应力集中或者过载等情况，进而加速管道的老化破裂。
2.材料问题：管道材料的选择和质量也是导致裂纹的一个重要原因。
如果管道所使用的材料强度不足或者材料存在缺陷（如夹杂、气泡等），在运行过程中可能会出现疲劳断裂或者力学性能急剧下降的情况。
3.运行条件：锅炉主蒸汽管道在工作过程中承受着高温和高压的条件，这对管道的材料和结构都是一定的挑战。
如果操作不当，比如超温、超压运行，或者经常发生开关机、急停急启等瞬间冲击，都可能导致管道的疲劳破裂。
4.环境因素：锅炉主蒸汽管道的运行环境也会影响到其寿命和安全性。
比如管道所处的地下水位高、湿度大、腐蚀性介质的存在等都会加速管道的腐蚀和损伤，使其更容易出现裂纹。
5.维护保养不到位：维护保养的不到位也是导致管道出现裂纹的原因之一、比如管道的清洗、除垢、防腐等工作没有按时进行，或者在检修时没有及时发现和修复已有的裂纹等都可能导致管道的进一步破坏。
为了避免锅炉主蒸汽管道裂纹的发生，首先需要在设计阶段做好充分的工程计算和材料选择。
在运行过程中，要严格按照操作规程进行操作，避免超温、超压和瞬间冲击等操作事故的发生。
同时，也要加强对管道的维护保养，定期进行清洗、除垢和防腐等工作，并及时发现和修复已有的裂纹。
此外，对于特殊环境下的管道，还需采取相应的防腐措施，以提高其抗腐蚀能力。
总之，锅炉主蒸汽管道的裂纹发生是一个复杂的问题，其原因可能是多方面的。
只有从设计、材料、运行条件、环境和维护等多个方面进行合理分析和综合治理，才能够更好地避免和处理管道裂纹的问题，确保锅炉的安全运行。
火力发电厂660MW锅炉焊缝开裂原因及分析
火力发电厂660MW锅炉焊缝开裂原因及分析以某火力发电厂为例，对其二期工程中出现的锅炉集箱大面积裂纹缺陷进行分析，分析裂纹产生的原因，并针对这些缺陷提出具体的返厂返修技术工艺。
标签：火力发电厂;660MW锅炉;焊缝开裂;开裂原因1、概述某火力发电厂二期工程为2×660MW超临界发电机组，超超临界参数下的变压运行螺旋管圈直流锅炉，燃烧方式为四角切圆燃烧，最大连续蒸发量是1955th-1，过热蒸汽的出口压力为28.25MPa，出口温度是605℃;再热蒸汽的最大连续蒸发量是1645th-1，进口压力5.62MPa，出口压力为5.82MPa，进口温度是362℃，出口温度是623℃。
2、缺陷情况火力发电厂中每台锅炉的受热面集箱有41个，起动分离器为2台;集箱现场复验中发现过热器及在热器共有6个集箱管的底角的焊缝存在裂纹，材质分别为SA335-P91、SA335-P92及12Cr1MoVG。
3、原因分析3.1 裂纹位置及深度。
现场三种材料的集箱出现了表现裂纹，裂纹位置全部位于焊缝中间，通过观察，裂纹存在如下的规律：锅炉集箱裂纹全部沿着焊缝呈环形分布;12Cr1MoVG材料裂纹都集中分布在三通侧环缝这一热影响区域;SA335-P91上的裂纹都位于焊缝中间;锅炉集箱沿焊缝的熔合线出现2-25mm 长度的断续的细微裂纹;锅炉集箱沿焊缝的细微熔合线打磨之后，经过一段时间，还会出现同一类型裂纹;有些锅炉集箱第一次检查没有细微裂纹，但过段时间会发现1-2条细微裂纹在焊缝熔合线处。
现场对上述裂纹进行打磨，多在打磨0.5-1mm之后，裂纹能够消除，周围断续裂纹，多数向下打磨3-4mm之后，裂纹能消除，最深打磨深度为6-8mm;对焊缝熔合线处裂纹挖补打磨后，经过4-5天裂纹没有出现。
因此判断，焊缝熔合线处裂纹属于浅表裂纹。
3.2 裂纹产生的原因分析。
为对锅炉集箱裂纹产生原因进行分析，锅炉厂对此进行了核查，核查集箱材质，核查集箱无损伤执行状况，集箱力学性能如表1所示。
某发电厂锅炉主蒸汽管道出现裂纹的原因分析
某发电厂锅炉主蒸汽管道出现裂纹的原因分析1.概况某电厂2号炉锅炉型式为亚临界参数一次中间在热自然循环单汽包固态排渣煤粉炉，该炉累计运行109642小时，其过热器出口压力17.5MPa，温度为543℃，主蒸汽管道材质为ASDTMA335-872-P22，规格为Ф421.2×68mm。
6月25日，该炉大修超声波检查A侧主蒸汽电动门进口焊缝有3处超标缺陷,缺陷最长为90mm。
2.宏观检查焊缝缺陷挖出为裂纹，与检验情况基本一致，见表1。
该焊缝与阀体侧母材连接有约15mm高的台阶，形成90的夹角。
裂纹主要沿焊缝与电动门的熔合线分布。
裂纹的端部可见2-3mm的疏松孔。
表1 缺陷检验情况序号反射当量埋藏深度mm 指示长度mm 评级裂纹1 Φ3×40＋11dB 36.9 35 IV级裂纹2 Φ3×40＋15dB 45.0 90 IV级裂纹3 Φ3×40＋4.5dB 26.2 20 IV级注：检验执行标准DL/T820-2002。
3.光谱分析主蒸汽管母材、焊缝材质、堵阀母材均符合原设计要求。
4.硬度检查用便携式里氏硬度计在裂纹附近的主蒸汽管母材、焊缝、阀体进行硬度试验，主蒸汽母材硬度偏低，见表2。
表2 硬度试验结果表5.金相组织检验主蒸汽管道上做金相覆膜试验，其金相组织为铁素体+灰块状组织(铁素体 + 碳化物粒子)+残留贝氏体。
其中，部分贝氏体组织已发生明显分散，分散后的原贝氏体区呈灰块状，其内弥散分布着大量碳化物粒子，而另一些区域贝氏体的残留形貌尚存，球化程度不严重。
6.原因分析（1）金属部件长时间在高温下运行，出现老化的现象，使材料抗疲劳能力下降，从而易于产生疲劳裂纹。
（2）焊缝内存在多个疏松孔洞，破坏了基体金属的均匀连续性，减少了基体金属的承载截面积，并产生应力集中，对构件危害特别大。
这些缺陷直接形成疲劳裂纹源。
（3）焊接接头两侧母材的壁厚偏差较大，焊缝表面与母材之间形成了约90°的夹角。
锅炉汽包裂纹原因分析及防治措施
●
图 ４ 焊 缝 裂 纹 形 貌
在 汽包 内壁 焊缝裂 纹处及 远离 裂纹简 体 内壁 进行
金相覆 膜试 验 ， 焊缝 裂 纹处 金 相 组 织 为 贝 氏体 ＋铁 素 组织 为珠光 体 ＋铁素体 ， 组织 正常 （ ６ 。 图 ）
体 ， 织正 常 ， 组 未发 现异 常组 织 （ ５ 。 内壁母 材金 相 图 ）
图 ５ 焊 缝裂 纹 处 金 相 组 织 ５ ０Ｘ ０
了该部 位裂 纹 的产生或 原本 存在 的缺 陷 的扩 展 。 （） ４ 环焊 缝靠 近加 药 管 管孔 ， 易 造 成 碱 浓缩 ， 容 同 时 焊缝 凹槽 的存 在 对碱 浓 缩 有 促 进作 用 ， 而腐 蚀 会加
速 裂纹 的扩 展 。
第
４１
卷
二
ｏ
＿＿— —
（） ２ 机组 起停 次数 多 和 长 期参 与调 峰 使 锅 炉热 负
荷 变动 频繁 ， 致 汽包 承受循 环机 械应 力与 热应 力 ， 导 促
进 了该 部位 裂纹 的产 生或 原本存 在 的缺 陷 的扩展 。 （） ３ 运行 过程 中从 方 型 小 孑 出来 的汽 水 混 合 物 和 Ｌ 从 给水 分配 管 出水 孔 出来 的给水存 在 ８ ． Ｃ（ １ ２。 额定 负 荷 运行 工况 ） 的温 差 ， 行过 程 中这 两种 温度 不 同 的水 运 在 该 凹槽处 汇合 后 产 生 热应 力 ， 一 定 程 度上 也 促 进 在
锅炉检验中裂纹产生原因分析与解决措施
锅炉检验中裂纹产生原因分析与解决措施摘要：工业生产过程锅炉是必不可少的设施之一，长期使用后必然会出现一些问题影响生产进程。
完善锅炉检验流程以及方法，可以让其保持在最佳的运转状态，提高工业生产的经济效益。
工业锅炉是一种承压设备，危险系数较高。
本文首先概述了锅炉检验重点内容，然后分析了裂纹产生原因，最后提出了锅炉检验中裂纹解决措施。
关键词：锅炉检验；裂纹产生原因；解决措施引言在工业领域中，锅炉、压力容器和压力管道的应用频率越来越高，且在满足各项生产需求的同时，不同的工况极易导致其中出现裂纹情况，进而可能引起爆炸，所以需要开展相应的检验工作，并针对裂纹问题进行有效控制。
在开展检验工作的过程中，主要针对裂纹的形态进行分析，以掌握其性质、类别及影响因素，从而可以掌握设备缺陷，了解设备整体安全性能及工作状态，之后根据实际情况采用合理的措施，对裂纹进行预防及处置。
1锅炉检验重点内容在锅炉焊接施工中所用材料以高强度低合金材料为主，这些材料含有多种元素，且不同元素在性质上有很大差异，在施工环节中容易发生焊接钢板硬度过高的问题。
同时锅炉使用中也经常出现结垢、磨损、腐蚀、泄露和变形等现象，这就需要全面开展锅炉检验工作，找出其中的缺陷，避免影响到锅炉使用寿命。
锅炉材料中的锌、铁元素较多，若是压力超出一定值，将导致锅炉裂纹的出现，严重时将会引起锅炉爆炸等问题。
在焊接中如果不能将这些元素析出，不仅会缩短锅炉使用寿命，也会造成变形、泄漏、腐蚀、磨损、结垢等缺陷。
如果发现并不及时，也未采取有效解决措施，将极大提高锅炉发生事故的几率。
在锅炉检验中需要明确具体内容与重点环节，制定科学合理的检验方案，提高锅炉检验效率，查找锅炉中的缺陷并制定解决措施，从而提高锅炉使用的稳定性与安全性。
2锅炉检验中裂纹产生原因问题2.1金属疲劳锅炉运行期间其表面会受到越来越强的应力，在应力高度集中的部位受到负荷、压力等波动影响，会引起应力周期变化。
在周期疲劳与腐蚀介质共同作用下，裂纹不断的闭合与打开，最终会导致金属疲劳问题［５］。
锅炉汽包焊缝裂纹处理论文
锅炉汽包焊缝裂纹处理论文在工业生产中，锅炉作为一种重要的设备，其安全运行是至关重要的。
然而，在炉水在锅炉蒸汽导管中倍热潜存时，经常会对锅炉产生一定的影响，这样就会导致锅炉汽包焊缝的裂纹产生。
而这些裂纹的存在，不仅可能会危及设备的安全运行，还可能会威胁到工人的身体健康。
因此，对锅炉汽包焊缝裂纹的处理，是至关重要的。
首先，锅炉汽包焊缝裂纹的形成原因多种多样。
常见的原因包括锅炉使用寿命到期、锅炉内部温度过高、设备磨损过度、设备不平衡等。
其中，锅炉使用寿命到期是导致锅炉汽包焊缝裂纹最常见的原因之一。
当锅炉使用时间达到一定的年限后，随着设备的老化，锅炉的材质可能会因为疲劳损伤而出现裂纹。
此外，当锅炉内部温度过高时，也会对设备产生一定压力，导致锅炉汽包焊缝裂纹的产生。
针对锅炉汽包焊缝裂纹的处理，通常可以采取以下方法。
首先，可以寻找裂纹的来源，通过对设备进行细致的检查，寻找裂纹产生的原因，确保对设备进行有效的修复。
在确定了裂纹的来源之后，需对设备进行彻底的检查，以确保设备的正常运行。
其次，可以采取加固设备的方式来应对锅炉汽包焊缝裂纹问题。
在加固设备方面，目前市面上有多种治理裂缝的方法。
比如，可以采用加强型弯管，以加强设备的支撑能力。
另外，还可以在设备的表面覆盖一层保护膜，以起到缓解压力的作用。
同时在危险较大的情况下，需要及时对锅炉进行下线操作，以确保对设备进行及时的修复。
需要注意的是，针对锅炉汽包焊缝裂纹的处理，需要专业的技术人员来进行修复，以确保设备可以正常运行。
设备维修人员需要具备一定的专业知识和技能，以便快速准确地判断设备损坏的情况，并采取相应的维修措施。
此外，在进行锅炉汽包焊缝裂纹处理时，需要遵循一定的工作标准和安全操作规程，以确保工作的安全性。
综上所述，锅炉汽包焊缝裂纹处理对于设备的安全运行和工人的身体健康都非常重要。
只有通过加强对设备的维护和管理，以及加强对设备的检查和检测，才能更好地避免发生设备损坏和意外事故。
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大 庆 石 油 学 院 学 报 第21卷 第2期 1997年6月JOU RNAL OF DAQING PET ROLEUM INS TIT UT E Vol.21No.2J un.1997锅炉裂纹缺陷产生的原因分析¹夏长友1)º 韩其君2) 王中东3)1) 大庆输油公司,林源,1638522) 大庆石油化工工程公司,大庆,1637143) 大庆石油学院石油机械系,安达,151400摘 要 对锅炉裂纹缺陷的形成、发展、特征及产生原因和危害从焊接和腐蚀等角度进行了分析,具体叙述了裂纹产生的部位和判定的基本方法,对苛性脆化产生原因及预防进行了比较详细的介绍,对防止锅炉产生裂纹的措施做了具体讨论。
主题词 锅炉;裂纹;原因分析;判定;措施中图法分类号 T E937.30 前言锅炉诸多缺陷中,裂纹缺陷是最大的隐患。
锅炉本体及受压元件的裂纹缺陷种类很多,只有清楚锅炉裂纹缺陷的形成、发展规律,才能判定出不同结构类型的锅炉容易产生裂纹的常见部位。
锅炉本体及受压元件常见的裂纹缺陷,一是焊接裂纹,按其产生的原因和过程分为焊接热裂纹和焊接冷裂纹;二是腐蚀裂纹,主要指苛性脆化碱腐蚀裂纹;三是疲劳裂纹和腐蚀性疲劳裂纹。
1 焊接裂纹一般是在锅炉制造过程中产生的。
现代锅炉和压力容器的加工制造是使用特定金属板卷制、焊接而成,裂纹和微裂纹出现在焊接过程中是难免的,这种裂纹是在高温条件下产生的焊接热裂纹。
金属材料焊接冷却较长时间后会出现焊接冷裂纹。
原因是在焊接金属冷却金相组织中有溶解的氢元素存在。
氢的溶解度在不同金相组织中不同,尤其是金属中含有低碳合金钢和具有淬火倾向的碳素钢时,当焊缝的金属逐渐冷却,金相组织中的奥氏体向铁素体转变,焊缝因不同溶解度过饱和氢的扩散聚集,会出现显微氢裂痕,随冷却时间的延长,裂痕逐渐扩展成焊接冷裂纹。
1.1 热裂纹性质特征一是在金属结晶过程中相变前发生的晶格缺陷,裂纹具有微观的晶格破坏性质;二是具有焊接工艺特定的普遍性;三是焊接热裂纹,当暴露的焊缝表面与大气相通时,裂纹表面呈蓝色或黑蓝色。
收稿日期:1996-11-15 审稿人:朱瑞东¹º此文联系人:夏长友,男,1961年生。
1981年毕业于承德石油学校机械制造专业。
工程师。
科研方向:化工机械。
大 庆 石 油 学 院 学 报第21卷 1997年1.2 冷裂纹性质特征一是形成的长时间性,在温度相当低及焊接结束后较长一段时间内产生,而由氢裂痕转变为裂纹又需要经历一段孕育时间,又称为延迟裂纹;二是具有难以检测查找的隐蔽性,延迟裂纹产生初期,形态微细,呈晶间穿透性质,尤其裂纹形成又是在焊接后较长一段时间发生,检验难度大,因此,裂纹隐患的危害性也较大。
焊接裂纹是在焊接工艺过程中产生的缺陷,产生的部位一般在锅炉本体焊缝及热影响区。
对焊接冷裂纹不能轻视,在锅炉定期检测和维修中,对锅炉受压元件所有部位的焊缝及焊缝周围部位都应认真检测,其中重点部位有锅筒纵环焊缝及焊缝热影响区、与锅筒箱相连接的管束系列交接处焊缝和角焊缝及附近部位。
同时要重点检测焊缝焊口本身、焊缝焊趾、焊缝根部、焊缝咬边裂痕、焊道弧坑及其它焊接缺陷等处。
1.3 预防措施一是在锅炉及受压元件的制造材料上根据要求予以严格控制;二是制定合理科学的焊接工艺规范并严格执行;三是应根据技术要求对焊件进行热处理。
2 锅炉腐蚀裂纹锅炉腐蚀裂纹主要指因碱腐蚀作用而造成的苛性脆化现象。
腐蚀裂纹缺陷的产生,除因碱性腐蚀介质侵蚀作用外,也有受压元件拉应力作用的影响,两种因素共同作用导致裂纹萌生。
因此,苛性脆化裂纹也称应力腐蚀裂纹。
2.1 苛性脆化裂纹产生原因当锅炉钢板受到较大浓度的碱水侵蚀时,在金属晶体和晶间产生了电位差。
晶粒本身电位高形成了阴极,而晶界间的电位低形成了阳极,在晶粒和晶间产生了微电流,腐蚀沿晶界面向纵深发展,在金属内部产生了裂纹。
2.2 应力腐蚀裂纹性质特征一是苛性脆化产生的裂纹,裂纹从里向外发展,一般分布在应力最大的部位;二是用显微镜观察有主裂纹和支裂纹,主裂纹穿晶,支裂纹沿晶发展,并成放射状分布于主裂纹周围;三是如果苛性脆化裂纹发展到肉眼能观察到时,可以发现裂纹的裂口是陈旧的,附近有黑色的氧化铁产生,但裂纹附近材料不变,钢材无变形。
在锅炉定期检验中,苛性脆化裂纹不能用机械性能来检验,简单的方法是用肉眼观察锅炉的焊缝部位、铆接及胀接部位,是否有泄漏和积盐现象,并用手锤敲击焊缝部位等处,观察是否有金属片脱落现象;另一种检验方法用仪器来检查,一般用磁力探伤、射线探伤或超声波探伤等。
在锅炉检验前,还要分析水质处理情况,主要检查水中的侵蚀性介质,重点指标是游离碱度。
2.3 苛性脆化裂纹控制[1]一是从制作工艺上尽可能消除应力集中,避免运行时的局部浓缩;二是加强水质管理,消除炉水中的侵蚀性物质,控制水中的相对碱度,这是一项重要的预防措施,一般要求¹维持炉水中相对碱度(游离碱度/溶解固形物)不大于0.2。
游离碱是碳酸盐在炉内经过浓缩分解以后产生的氢氧化钠第2期 夏长友:锅炉裂纹缺陷产生的原因分析NaHCO3NaOH+CO2↑只有提高和改善水处理工艺,降低水中的重碳酸盐,才是降低炉水中游离碱度的有力措施。
º炉水中协调磷酸盐处理是在炉水中加部分磷酸盐,来降低炉水中的游离碱度,通常加入的是Na2HPO4或NaH2PO4或同时使用这两种酸式磷酸盐,反应式为Na2HPO4+NaOH Na3PO4+H2ONaH2PO4+2NaOH Na3PO4+2H2O磷酸三钠水解以后产生NaOH,不是游离碱,不会因炉水而影响苛性脆化,反应式为Na3PO4+H2O=NaOH+Na2HPO4»给水加酸处理为了降低炉水中的游离碱度,有时采用给水加酸处理,反应式为2NaHCO3+2H+2Na++2CO2↑+2H2O给水加酸时,要严格控制给水中的残余碱度,防止造成酸性腐蚀。
3 疲劳裂纹和腐蚀疲劳裂纹疲劳裂纹和腐蚀疲劳裂纹是锅炉定期检验中遇到较多的一类裂纹隐患。
腐蚀疲劳裂纹大多是在形成疲劳裂痕基础上由交变应力和腐蚀性介质共同作用而产生的。
因此,疲劳裂纹也是产生腐蚀疲劳裂纹的前提因素,这两种裂纹缺陷的性质基本是一致的,都是在锅炉使用过程中发生的裂纹,是锅炉受压元件失效的主要因素。
疲劳裂纹和腐蚀疲劳裂纹产生的金属材料疲劳破坏是由锅炉设备本身二次条件所决定的,锅炉在运行中,部件温度、流速和负荷变化大,管线中水汽混合,启停炉次数频繁以及压力和温度的波动等均会引起应力交变。
这种交变应力的循环作用是促使锅炉金属材料疲劳腐蚀裂纹破坏的主要原因。
3.1 疲劳裂纹和腐蚀疲劳裂纹的性质一是产生部位有规律性和特定性,凡应力集中部位都是产生疲劳裂纹的开始部位。
二是疲劳裂纹形成起始阶段形态微细,随时间推移裂纹有扩延趋势,裂纹发展需要较长一段时间,因此,具有裂纹初始的隐蔽性和发展的缓慢性。
3.2 应力集中部位的分析对不同结构类型锅炉进行不同的分析[2]。
(1)卧式锅壳式锅炉检测的主要部位有锅筒与封头或管板板边圆弧区的四周边缘部位;锅筒内上下角板拉撑式圆钢拉撑与锅筒式管板接缝处;锅筒内给水的水位线汽水波动处;有内炉胆的锅炉炉胆与封头连接处;卧式锅炉管板与烟管相连的管孔处;胀接的烟管胀口管端与管内壁处;具有波形炉胆的下圆弧管板边处;主副蒸汽管、给水管、排污管的管座附近;排污管的管肘部弯曲处;其它锅炉炉内水空间范围受压元件的连接处。
(2)立式锅炉的检测部位有炉胆下角圈的接缝处,整个周圈的边缘处、炉胆下侧呈S型的板边处、炉胆与水空间相连接的喉口周围区域。
大 庆 石 油 学 院 学 报第21卷 1997年3.3 疲劳裂纹和腐蚀疲劳裂纹预防疲劳裂纹和腐蚀疲劳裂纹的预防方法主要是消除交变应力。
在安装和运行过程中要按有关规程进行安装和操作,在停炉期间要进行停炉保养。
4 结论掌握锅炉裂纹缺陷产生原因、形成、发展的规律以及合理采取控制措施,对延长锅炉使用寿命、稳定锅炉的技术性能、加强锅炉日常维护和定期检测将起到重要的作用。
参考文献1 梁建勋,崔玉川.低压锅炉水处理基本知识.北京:中国建筑工业出版社,1994.104～1052 辛广路.锅炉运行与锅炉房管理.哈尔滨:黑龙江科学技术出版社,1990.75～77(编辑 任志平) A N AL YSIS OF T HE CA U SES O F BO ILER CRA CK SXia Changyo u,EngineerDaqing Oil T ranspor tation Com pany,163852,Liny uan,Heilong jiang,P.R.ChinaWang Zhongdo ngDept o f M echanical Eng ineeringHan Q ijunEng ineering Com pany,Daqing Petro chemical Co mplex,163714AbstractThe form ation,dev elo pm ent,featur e of boiler crack defects are analysed,the caus-es and the harm fulness resulting from w eldings and corr osions are discussed.Crack lo-cation and crack identificatio n are given.The causes and the pr ev entio n of causticity em-br ittlement are intro duced.T he measures to prevent bo iler cr acks are discussed.All these are of practical sig nificance to the every day management and maintenance of boil-er s.SUBJEC T TERMS:bo iler,crack,cause analysis,identification,m easur e。