壓力管道裂紋產(chǎn)生原因分析及預(yù)防措施

1、<p>　　壓力管道裂紋產(chǎn)生原因分析及預(yù)防措施</p><p>　　摘要：壓力管道的裂紋產(chǎn)生是其最為危險(xiǎn)的缺陷之一，也是壓力管道出現(xiàn)各種事故的主要的原因。在進(jìn)行化工生產(chǎn)過(guò)程中，對(duì)于不同的狀況下產(chǎn)生裂紋的原因進(jìn)行分析并針對(duì)其產(chǎn)生因素提出對(duì)應(yīng)預(yù)防措施。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：壓力管道；裂紋產(chǎn)生；預(yù)防措施 </p><p>　　中圖分類號(hào)： TU279.

2、7文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A </p><p>　　壓力管道指的是運(yùn)用壓力來(lái)進(jìn)行液體或者氣體輸送的管狀設(shè)備，壓力管道規(guī)定其范圍最高壓力要等于或者大于0.1表壓的蒸汽介質(zhì)、液化氣體、氣體或者是有腐蝕性、有毒、易爆、可燃，工作最高溫度等于或高于其標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)的相關(guān)液體介質(zhì)，并且其實(shí)景大于25mm的一些管道。在進(jìn)行化工生產(chǎn)過(guò)程中，由于生產(chǎn)要連續(xù)進(jìn)行，經(jīng)常有介質(zhì)在裝置中的輸送，而介質(zhì)有很多都有腐蝕性，從而會(huì)使得壓力管道局部或者整體壁厚

3、減薄，造成其承載力降低，產(chǎn)生泄露開裂現(xiàn)象，嚴(yán)重的會(huì)產(chǎn)生爆炸或者突然破裂等事故。 </p><p>　　一、壓力管道在其進(jìn)行加工中裂紋的產(chǎn)生 </p><p>　　在進(jìn)行壓力管道制作加工過(guò)程中，由于其金屬材料自身夾渣、縮孔、疏松等缺陷，經(jīng)過(guò)機(jī)加工、卷制、沖壓、軋制會(huì)產(chǎn)生一些線型裂紋。產(chǎn)生的裂紋有的在表面，有的在內(nèi)部，由于在使用之前只能夠?qū)τ诠艿啦牧铣闃訖z查，所以這樣的裂紋在采購(gòu)的時(shí)候要根據(jù)國(guó)

4、家的工況條件和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，認(rèn)真檢查其材質(zhì)證明、合格證、生產(chǎn)許可證等是否符合設(shè)計(jì)要求，對(duì)于強(qiáng)腐蝕性、有毒介質(zhì)進(jìn)行輸送的時(shí)候，應(yīng)該對(duì)其進(jìn)行強(qiáng)腐蝕性、機(jī)械性能、化學(xué)分析等進(jìn)行檢驗(yàn)。 </p><p>　　二、壓力管道的裂紋焊接 </p><p>　　對(duì)于裂紋進(jìn)行焊接是在其補(bǔ)焊或阻焊的時(shí)候產(chǎn)生的，經(jīng)常出現(xiàn)在焊縫熱的影響區(qū)以及具有較強(qiáng)的殘余應(yīng)力的角焊縫缺陷部位、十字焊縫以及焊縫附近，按照其機(jī)理產(chǎn)生氛圍

5、冷裂紋和熱裂紋兩種。 </p><p><b>　　1．熱裂紋 </b></p><p>　　熱裂紋的產(chǎn)生是在高溫狀況下，而且均是沿著其自身的奧氏體晶界產(chǎn)生開裂。其熱裂紋有多邊化裂紋、高溫液化裂紋以及結(jié)晶裂紋三種。在日常的實(shí)際生產(chǎn)中，最為普遍的就是結(jié)晶裂紋，其產(chǎn)生的必要因素就是在進(jìn)行結(jié)晶焊縫時(shí)承受其拉伸應(yīng)力，在進(jìn)行焊接時(shí)在熱源作用下，焊縫區(qū)不斷升溫，金屬由此受熱膨脹，

6、而焊縫四周冷金屬又對(duì)于膨脹進(jìn)行阻礙，使得焊縫的受熱區(qū)不斷承受壓縮應(yīng)力而向前移動(dòng)，焊縫某點(diǎn)溫度開始降低，其金屬體積產(chǎn)生收縮，其四周金屬一定會(huì)進(jìn)行阻止，焊縫區(qū)便產(chǎn)生拉伸應(yīng)力，會(huì)使得焊縫有可能產(chǎn)生結(jié)晶裂紋。 </p><p>　　2．結(jié)晶裂紋進(jìn)行預(yù)防的措施 </p><p>　　(1)對(duì)于焊縫有害雜質(zhì)進(jìn)行合理控制 </p><p>　　加強(qiáng)對(duì)于不銹鋼、低合金鋼、焊接低碳鋼

7、，P、S是最有害的兩種雜質(zhì)，其形成的相關(guān)低熔點(diǎn)共晶，使得其焊縫出現(xiàn)裂紋。 </p><p>　　(2)改變其接頭形式 </p><p>　　不同的接頭形式其產(chǎn)生的剛度、結(jié)晶特點(diǎn)、散熱條件等也不一樣，在進(jìn)行接頭的時(shí)候要盡可能的避免其應(yīng)力集中，減少其焊縫周圍的剛度。例如圖1、2所示這樣形式的接頭其抗裂性相對(duì)較好，圖3的接頭形式其產(chǎn)生的抗裂性比較差。 </p><p>&

8、lt;b>　　3．冷裂紋 </b></p><p>　　當(dāng)管道焊接的接頭漸漸冷卻至比較低的溫度時(shí)，由于其在氫、淬硬組織、拘束應(yīng)力的影響而產(chǎn)生裂紋，在冷裂紋中延遲裂紋是最為普遍的形態(tài)。其主要特點(diǎn)是在焊后會(huì)在一段時(shí)間之后才會(huì)產(chǎn)生裂紋。其擴(kuò)展和生成要取決于材料焊縫金屬內(nèi)的氫含量、接頭的應(yīng)力狀態(tài)以及材料內(nèi)的淬硬傾向的互相作用。延遲裂紋形態(tài)具有根部裂紋，焊道下裂紋、焊趾裂紋三種。 </p>

9、<p>　　4．延遲裂紋的產(chǎn)生的預(yù)防措施 </p><p>　　(1)選擇低氫焊接工藝或者低氫焊接材料。 </p><p>　　(2)進(jìn)行焊接的焊劑、焊條要放在通風(fēng)、干燥的環(huán)境內(nèi)。在進(jìn)行焊接之前普通的那些低氫焊條要放在350℃環(huán)境內(nèi)，超低氫焊條需要在400到450℃的環(huán)境內(nèi)，進(jìn)行兩個(gè)小時(shí)的烘干，并且要在保溫箱內(nèi)進(jìn)行存放。 </p><p>　　(3)在進(jìn)行

10、管道焊接時(shí)，要防止其穿堂風(fēng)，要盡量一次性完成焊縫，對(duì)那些容易產(chǎn)生焊接之后裂紋延遲產(chǎn)生的材料要在焊接之后再進(jìn)行處理。 </p><p><b>　　三、熱處理裂紋 </b></p><p><b>　　1．產(chǎn)生機(jī)理 </b></p><p>　　再熱裂紋是在進(jìn)行焊后熱處理時(shí)形成的晶間裂紋，其為分支狀呈現(xiàn)，在焊接熱影響區(qū)的一些

11、粗晶粒地方容易出現(xiàn)，其產(chǎn)生與內(nèi)應(yīng)力大小、加熱溫度、材料化學(xué)成分等有關(guān)。主要與其材料有關(guān)，含Mo、V成分比較高的焊接材料容易發(fā)生這些現(xiàn)象。 </p><p><b>　　2．預(yù)防措施 </b></p><p>　　(1)選用比母材強(qiáng)度稍微低一些的焊接材料。 </p><p>　　(2)在進(jìn)行材料選擇時(shí)要對(duì)其機(jī)械性是否符合設(shè)計(jì)規(guī)定進(jìn)行檢查，并且對(duì)管

12、子要進(jìn)行200~300℃的均勻加熱或者進(jìn)行熱處理，并進(jìn)行緩冷保溫。 </p><p>　　(3)焊縫表面余高、未焊縫、焊縫咬邊等都會(huì)使得熱影響區(qū)形成應(yīng)力集中，因此要對(duì)其進(jìn)行避免，加強(qiáng)對(duì)于以上狀況的重視。 </p><p><b>　　四、應(yīng)力裂紋 </b></p><p><b>　　1．產(chǎn)生機(jī)理 </b></p&g

13、t;<p>　　由于壓力管道其自身的布置結(jié)構(gòu)不夠合理或者其材料自身存在一些缺陷，使得其溫度產(chǎn)生波動(dòng)，長(zhǎng)時(shí)間壓力、局部應(yīng)力過(guò)高等，在不斷的停開車等載荷交變過(guò)程中產(chǎn)生了應(yīng)力裂紋。在一般狀況下其承受載荷有壓力載荷、重力載荷、壓力脈沖載荷、地震載荷、風(fēng)載荷、機(jī)器振動(dòng)載荷、位移載荷。當(dāng)以上管道載荷以及其局部的實(shí)際應(yīng)力集中到其應(yīng)力最高值的時(shí)候，就會(huì)產(chǎn)生管道疲勞破壞和管道催性斷裂等。 </p><p><b

14、>　　2．預(yù)防措施 </b></p><p>　　(1)減少其溫差應(yīng)力，盡量避免設(shè)備在系統(tǒng)中的頻繁啟動(dòng) </p><p>　　(2)管道布置要進(jìn)行合理安排，減少和避免應(yīng)力集中，減少各個(gè)管道之間的約束或者互不約束。 </p><p>　　(3)在進(jìn)行管道布置的時(shí)候要進(jìn)行其管道柔性增加的考慮，采用一些管道補(bǔ)償器，通過(guò)采用彈簧支吊架來(lái)進(jìn)行管道柔性的增加。

15、 </p><p><b>　　總結(jié)： </b></p><p>　　在進(jìn)行化工生產(chǎn)過(guò)程中，壓力管道會(huì)因?yàn)楦鞣N原因例如其焊接材料、焊接溫度、材料雜質(zhì)含量、接頭形式等原因而使得壓力管道可能出現(xiàn)裂紋，通過(guò)對(duì)于壓力管道產(chǎn)生裂紋的各種原因以及狀況等進(jìn)行分析和了解，并根據(jù)其產(chǎn)生原因提出相應(yīng)的改進(jìn)措施。以減少和避免壓力管道的裂紋產(chǎn)生而出現(xiàn)的各種爆炸和破裂事故。 </p>

16、;<p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p><p>　　[1] 金仁良,周昌玉,王波,彭劍. 內(nèi)壓作用下含雙外凹坑缺陷壓力管道的評(píng)定方法研究[J]. 壓力容器, 2012,(01) . [2] 馮婷婷,羅飛路,何赟澤. 基于Ansys仿真的雙頻渦流管道裂紋檢測(cè)中干擾信號(hào)的剔除[J]. 無(wú)損檢測(cè), 2009,(03) . [3] 邵俊甫, 張強(qiáng). 壓力管道裂紋產(chǎn)生原因分析