压力管道焊接接头裂纹原因分析

压力管道焊接接头裂纹原因分析

许海峰

中石化江汉油建工程有限公司

摘要：随着社会经济的高速发展以及城市化建设的持续深入，工业领域得到了较为完善的发展优化，而在实际工业发展进程中，锅炉设备在其中起到了十分重要的作用，这也使得压力管道的工作得到了工作人员的重点关注。压力管道属于有较大危害性的特种设备，具有应用领域广、跨越空间大、承载压力大、输送介质多等特点。裂纹是压力管道最容易产生同时也是最具危害性的缺陷，裂纹扩展到一定程度可造成材料断裂，从而导致安全事故的发生。基于此，对压力管道焊接接头裂纹原因进行研究，仅供参考。

关键词：压力管道；焊接接头裂纹；原因分析

引言

总之，良好的焊接技术和焊接质量不仅能够延长压力管道的使用年限，也能够让压力管道在使用中的性能更加稳定。

1压力管道

压力管道与压力容器的性质基本一致，其同时也是压力锅中的重要组成部分，在锅炉的日常工作过程中，压力管道所起到的关键作用就在于运输液体以及气体，而压力管道属于运输管道中的一部分，能够对流体的无定向流动起到良好的运输、分配以及排放等作用。而在当前的大部分压力锅炉中，其内部的压力管道大多都是由法兰、螺栓连接、阀门、管件以及管体等部位所构成，而除了这些基础零部件以外，压力管道中还要搭配支撑件。而在近年来的发展进程中，压力管道已经拥有了较为成熟的装配方式以及生产工艺，能够对压力锅炉的工作效率以及安全性起到良好的保障作用，而压力管道的特征主要在以下几方面：首先，为系统化特征，各个压力管道之间，都存在着一定的关联性，其中一条压力管道出现问题，就会影响其他管道；其次，为构成组件比较多，相对其他的管道类型以及压力容器来说，压力管道中的支撑件以及组成件种类相对较多，各种材料也都有着极高的质量需求与技术要求；最后，压力管道的泄漏点比较多，相对压力容器，其在每个阀门部位都存在五个泄漏点。

2压力管道裂纹形成原因的分析

2.1疲劳裂纹

疲劳裂纹主要是指由于压力管道材料的缺陷或布置结构不合理，在循环应力，温度的作用下而产生的局部应力过高情况，经一定的循环次数就会形成疲劳裂纹。疲劳裂纹形成的起始阶段，形态微小，随时间的推移裂纹逐渐向纵深扩展,最终形成疲劳断裂，因此疲劳裂纹具有一定的隐蔽性，但疲劳裂纹多发生于腐蚀凹坑或表面缺陷处（表面焊迹、焊波、引弧坑等），或在应力集中并存在较大焊接残余应力的地方。疲劳裂纹可分为热疲劳裂纹，腐蚀疲劳和机械疲劳等。

2.2应力腐蚀裂纹

应力腐蚀裂纹主要是管道在应力与腐蚀环境共同作用下产生的裂纹。常见的应力腐蚀裂纹有碳钢在碱液中发生开裂，奥氏体不锈钢在氯离子溶液中开裂以及金属在湿硫化氢溶液中腐蚀开裂。应力的来源可以是外加应力，也可以是在经过焊接、冷加工后管道内部的残余应力。残余应力可能由于内部结构改变引起体积改变造成的，也有可能是升温后降温不均匀造成的。应力腐蚀破裂通常有一个孕育周期，有经过几天就开裂，也有可能数年后才开裂。应力腐蚀裂纹通常发生在焊缝的焊波处、引弧坑、焊缝的咬边以及孔蚀的凹坑等应力集中处，因此，裂纹发生时通常不止有一条裂纹，而常常是多源的裂纹。应力腐蚀裂纹的形态主要是不断扩展的裂纹，具有分叉、多源和宏观走向与主应力大致垂直等特征。

2.3焊接裂纹

在管道运行过程中，维护压力管道、定期进行管道质量检验十分重要。无论是管道运输，还是日常养护，都需要谨慎处理，而在设备实际运气期间，裂纹产生是不可避免的，焊接裂纹则是在高温环境下产生的一种裂纹形态。当对裂纹进行分析时，则需要首先分析压力管道自身性能材质，明确具体的材料材质，而大多数压力管道都是金属材质，这也就使得后续使用很容易受到高温影响，相应生成裂纹。由此可见，在设备设施实际运行期间，随着设备慢慢开始冷却，设备中的金属组织物质则会慢慢进行变化，这个时候，设备焊缝则会在氢元素的干扰下，开始朝向焊接冷裂纹的方向变化。由于热裂纹大多是高温结晶作用形成，往往又可以将其称之为结晶裂纹，还会受到焊缝低熔点物质的干扰。

3压力管道焊接接头裂纹有效解决优化

3.1强化裂纹区域的控制

首先要采用一定的方法进行预防，可以把冷裂纹作为参考标准，通过碱性焊条有效控制管内所产生的氢分子的数量，并最大程度的使其减少，才能有效提高管道的塑性，但是在操作期间应遵循有关的质量要求在一定范围内减弱对应力，并在焊接结束后，采用相应的热保护，避免金属在较短时间内变凉，并且在实施焊接操作的时候，一定要先进行预热，焊接操作结束之后，也要用一定的方法控制其慢慢降温，防止焊接材料出现潮湿的现象，并且在焊接期间还要及时清扫接头处的一些焊渣，当焊接过程结束，为确保焊接的丞相，一定要对清风这个数量进行有效控制。其次，为了有效预防热裂纹的产生，需要注意以下几点，（1）一定要严格按照焊接的工序实施焊接操作，并且为了有效减少杂质的产生，焊剂一定要选用碱性的。（2）为了避免中清闲裂缝变大，要从焊缝的形成角度分析，采取一定的措施，对管内的化学组成进行有效干预，选用热敏物质，防止预热时温度过高，从而分散焊接时的对应力。

3.2提高焊接人员的焊接技术和职业素养

为了更好地对管道进行焊接并有效提高焊接的质量，关键在于工人所掌握的焊接技能，因此，要组织工人开展相关的技能学习活动，使他们能够进行全面的学习，只有他们掌握精湛的技术，才能严格地按照操作要求进行焊接，而且所有从事焊接行业的相关人员都必须具有相应的资格证，否则不能开展相应的工作，这可以从一定程度上为焊接的质量提供保障，避免由于人为的原因，而使质量不合格，另外，还要提高焊接工人自身的素质，并促进他们良好职业道德的养成，让他们意识到焊接工作的重要性，尽最大努力高效地完成派给他们的任务，此外，由于焊接工作不是一个人的独立操作，所以在焊接的过程中，还要有效培养他们的合作精神，促使他们共同合力完成工作，不要因为一个人的错误而使得整项工作不能在约定时间内完工。

3.3优化原材料与生产管理过程控制

压力管道是工业领域的常见设备，为了把控管道裂纹问题，则需要不断优化原材料，注重生产管理过程控制。一方面，原材料是保证设备设施安全性和稳定性的重要元素，如果设备材料出现质量问题，则很容易造成设备故障、产生管道裂纹，这种情况下便需要及时把控材料质量。特别需要关注材料质量，切实保证整个压力管道材料性能均能够达成国家质量检验标准，在材料进场前，也需要相应进行质量检查，切实避免问题材料流入现场。另一方面，针对压力管道裂纹问题，还可以通过生产过程控制的方式，切实保证设备设施的正常使用。具体而言，当工作人员完成前期图纸设计后，则需要相应安排工作人员进行图纸分析，保证设计图纸和设备设施的一致性，保证设备安全系数达标。针对各种部件，则需要加强质量检查，通过抽检的方式，实现加工精度和加工余量的全面把控。在日常设备运行期间，需要注重外部环境检查，在规定时间范围内展开停机检测检验，切实延长设备使用寿命。

结束语

综上所述，对压力管道检验中裂纹问题的解决措施展开分析具有至关重要的意义。为了有效应对各种裂纹问题，则需要加强生产管理过程控制、应用先进检验技术、提升技术人员技能水平、注重设备维护，及时找到裂纹、处理裂纹，保障各种设备设施的正常使用，保证压力管道始终处于稳定运行状态。

参考文献

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