壓力容器及管道常見裂紋類型
應力腐蝕裂紋
應力腐蝕裂紋是一種常見的裂紋類型,它與內外應力和腐蝕介質的共同作用有關。常見于鍋爐汽水管道和容器座,主要綁扎在管道外。根據研究,由于熱水介質對管道本身的影響,鍋爐系統長期運行后,管道容易受到內部熱水的定向腐蝕,流動的水介質具有一定的壓力。當管道外表面的壓力值超過該區域的應力極限時,必然會引起壓力管道的外部變形和開裂。
機械疲勞裂紋
機械疲勞裂紋常見于鍋爐輔助系統中的葉輪、葉片、軸等旋轉機械零件。這種裂紋形成主要包括兩個階段,具體分為長裂紋擴展初期和切向裂紋形成后期。因此,機械疲勞裂紋的形成與鍋爐的運行時間有關。在初始階段,主要表現為應變響應的積累,導致長的機械疲勞裂紋,具有明顯的外部特征。
蠕變裂紋
由于高溫和應力粘結的長期影響,壓力管道容易發生蠕變開裂,導致管道金屬結構的破壞和管道部分區域的變形,降低了壓力管道的安全性。通常蠕變開裂多發生在集箱熱影響區、高溫蒸汽管、加熱膨脹管等區域 。蠕變特性非常明顯,裂紋方向多垂直于拉應力,裂紋的走向通常比較曲折,出現裂紋的面積較大,且大部分裂紋平行排列,大部分主裂紋位于裂紋中間。蠕變問題也有一些細微的特征,比如蠕變孔洞,一些不規則的孔洞會分布在裂紋區域,而裂紋孔洞的形狀一般為橢圓形。此外,焊縫破損區域裂紋的排列相當特殊,大部分與焊縫方向平行分布。裂紋會沿焊縫表面向焊縫內容物擴展,主裂紋兩側平行的微裂紋會沿晶粒分布并向主裂紋邊界擴展,形成裂紋區。
焊接裂紋
目前我國使用的壓力容器及管道大多采用金屬板焊接,因此鍋爐承壓設備的焊接部位在承受壓力后容易產生裂紋,而裂紋產生的影響因素多集中在高溫環境下管道結構強度的降低,以及承受壓力后的熱裂紋現象。通常,鍋爐制造完成后,需要靜置冷卻后才能投入使用,而在制造鍋爐時,也會帶來冷裂紋,影響鍋爐運行的安全性。由于焊接時氫元素會與基體組織接觸,在焊接冷卻時,奧氏體會慢慢轉變為鐵元素,此時管道結構中的氫元素會逐漸向中間靠近,在焊接冷卻時形成氫裂紋。