杨庆旭等：１ ０２５ ｔ／ｈ ＣＦＢ锅炉屏式过热器管失效分析 ７３ ２．２断口分析 开裂处经分离后观察到断口上有较多的疲劳纹 形成裂纹源的可能 （又称海滩纹或贝纹线）．为典型的疲劳断口．无明显变 ３结束语 屏过管与同定块角焊缝处断裂为低周高应力疲劳 断裂，锅炉启停炉时热膨胀交变应力构成了疲劳载荷． 由于结构原因，最内圈区域屏过管固定块角焊缝处因 热膨胀应力叠加导致的附加弯曲及拉伸应力最大．疲 形的脆性断口也符合疲劳断裂的特征… 由图２、图３ 看出．贝纹线间距较大．宏观上整个断口上只有间距不 一的约７～１０条贝纹线．说明该断口为低周高应力疲 劳断裂．每一条疲劳纹可能对应一次启停炉．即一次交 变应力的循环。启炉过程中，屏过管由常温上升到管子 劳源很可能是角焊缝热影响区的冷裂纹．也可能是焊 设计壁温５３６℃甚至更高．热膨胀量较大．由于外圈与 内圈的的膨胀量不一导致的相对膨胀应力．特别是垂 接咬边、未熔合等其他缺陷．冷裂纹的产生主要是因为 角焊缝端部热影响区出现淬硬组织 焊接质量不佳是 屏过泄漏的次要原因．内圈区域管排大的附加应力导 致其在焊接缺陷等薄弱环节形成裂纹源并疲劳扩展 建议尽可能改变管排固定装置的结构避免或减弱 直方向的膨胀应力会从零升到最高：停炉过程中．管子 温度降低至室温，管子膨胀应力又会由最高降为零 因 每次启停炉的过程中，升温和降温的速度不尽相同 每 次在裂纹处产生的热膨胀应力峰值不同 所以造成每 次裂纹扩展距离的差别 疲劳断口一般分为：裂纹源区、疲劳扩展区（宏观 上的贝纹线或微观上的疲劳条带）和瞬断区．疲劳扩展 区贝纹线所指的圆心方向即为裂纹源区域 ］ 图２、图 ３中贝纹线所指的圆心方向为外壁证实开裂是从外壁 向内壁扩展．内壁瞬断区所占面积较小．说明公称应力 （即蒸汽内压引起的主应力）并不大．而由于热膨胀引 起的附加应力较大．导致裂纹经过几次交变应力后迅 内圈管排同定块焊缝部位的应力叠加．如将固定块换 成限位装置使其在某个方向能自由膨胀．或在每屏管 排上隔几根取消固定块以减弱膨胀应力叠加的效果 应避免频繁地启停炉 在启停炉过程中应降低升、降温 速度．防止过大的热冲击造成裂纹迅速扩展 严格控制 焊接质量．避免咬边等造成应力集中的缺陷．通过严格 控制焊接热输入、合理选择预热温度、紧急后热等方法 避免焊缝冷裂纹的产生 同时在停炉检修过程中加强 角焊缝处的检查．在裂纹穿透管壁前及时更换．避免造 成更大的损失 参考文献： ［１］田燕．焊接区断口金相分析［Ｍ］．北京：机械工业出版社．１９９１． ［２］张文钺．焊接冶金学（基本原理）［Ｍ］．北京：机械ｌ丁业ｆＢ版社， １９９９ 速扩展断裂．即低周高应力疲劳断裂 ２．３裂纹源分析 管子开裂泄漏处位于长条形固定块端部角焊缝热 影响区．在开裂附近还有一条未穿透的裂纹．这２条开 裂及裂纹均从热影响区向母材扩展并深入母材 在热 影响区区域靠近熔合线处均发现马氏体＋贝氏体的淬 硬组织．硬度较高（２６０ＨＶ０．２）．淬硬组织及角焊缝焊 接时拘束应力的存在．可能使焊后接头中萌生垂直于 熔合线的横向冷裂纹或起源于应力集中缺口部位的焊 趾裂纹．这些裂纹在运行前均只会在热影响区中的淬 硬组织中扩展．不会扩展至抗裂性良好的母材，但在运 行巾交变应力或较大外载下向母材扩展甚至断裂ｌ２］ 由于开裂处的焊缝已被吹损．找不到开裂处焊缝 作者简介： 杨庆旭（１９７８），男，河南平顶山人，高级工程师，从事电站焊接和金 属材料理化分析等相关工作： 杨超（１９７９），男，湖北监利人．工程师，从事电站金属材料理化分 析等相关丁作： 孙雄（１９８３），男，湖北荆州人，丁程师，从事金属材料理化分析等 作： 姚永灵（１９７４），男，江苏苏州人，高级丁程师，从事汽轮机技术监督 及性能测试Ｔ作 咬边、未熔合的证据．因此也不排除焊缝咬边或未熔合 Ｆａｉｌｕｒｅ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ Ｐｌａｔｅｎ Ｓｕｐｅｒｈｅａｔｅｒ Ｔｕｂｅｓ ｉｎ １ ０２５ ｔ／ｈ ＣＦＢ Ｂｏｉｌｅｒ ＹＡＮＧ Ｑｉｎｇ—ＸＵ，ＹＡＮＧ Ｃｈａｏ，ＳＵＮ Ｘｉｏｎｇ，ＹＡＯ Ｙｏｎｇ—ｌｉｎｇ ｆＪｉａｎｇｓｕ Ｆｒｏｎｔｉｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．Ｌｔｄ．，Ｎａｎｊｉｎｇ ２１ １ １０２，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｏｒ ｔｈｅ ｐｌａｔｅｎ ｓｕｐｅｒｈｅａｔｅｒ ｏｆ ｏｎｅ ｌ ０２５ ｔ／ｈ ＣＦＢ ｂｏｉｌｅｒ，ｅｘｐｌｏｓｉｖｅ ｌｅａｋａｇｅ ｉｓｓｕｅｓ ｈａｖｅ ｏｃｃｕｒｒｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｒｅｇｉｏｎ ｎｅａｒ ｔｈｅ ｆｒｏｎｔ ｗａｔｅｒ ｗａｌｌ ｆｏｒ ｓｅｖｅｒａｌ ｔｉｍｅｓ．Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｍａｃｒｏ—ｅｘａｍｉｎａｔｉｏｎ，ｃｈｅｍｉｃａｌ ｅｌｅｍｅｎｔ ａｎａｌｙｓｉｓ，ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｍｉｃｒｏｈａｒｄｎｅｓｓ ａｎａｌｙｓｉｓ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｒｅａｓｏｎｓ ｆｏｒ ｔｈｅｓｅ ｉｓｓｕｅｓ ａｒｅ ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｄ．Ｉｔ ｃａｎ ｂｅ ｃｏｎｃｌｕｄｅｄ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｒｅｓｕｌｔｓ ｔｈａｔ， ｔｈｅ ｏｖｅｒｌａｙ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｓｔｒｅｓｓｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｒｅｇｉｏｎ ｎｅａｒ ｔｈｅ ｒｆｏｎｔ ｗａｔｅｒ ｗａｌｌ，ｔｈｅ ｗｅａｋ ｗｅｌｄｅｄ ｉｏｉｎｔｓ ｏｆｔｈｅ ｉｆｘｅｄ ｂｌｏｃｋｓ ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｔｈｅ ｂｏｉｌｅｒ’Ｓ ｓｔａｒｔ ｕＤ．ｓｈｕｔ ｄｏｗｎ ｃｙｃｌｅｓ ｗｉｌｌ ｃａｕｓｅ ｈｉｇｈ．ｓｔｒｅｓｓ ｌｏｗ ｃｙｃｌｅ ｆａｔｉｇｕｅ ｆｒａｃｔｕｒｅ ｉｎ ｔｈｅ ｆｉｌｌｅｔ ｗｅｌｄ ｏｆ ｆｉｘｅｄ ｂｌｏｃｋｓ．Ｔｈｅ ｓｕｂｓｅｑｕｅｎｔ ｃｒａｃｋ ｐｒｏｐｏｇａｔｉｏｎ ｆｉｎａｌｌｙ ｌｅａｄｓ ｔｏ ｔｈｅ ｅｘｐｌｏｓｉｖｅ ｌｅａｋａｇｅ ｉｓｓｕｅｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＣＦＢ ｂｏｉｌｅｒ；ｐｌａｔｅｎ ｓｕｐｅｒｈｅａｔｅｒ ｔｕｂｅ；ｅｘｐｌｏｓｉｖｅ ｌｅａｋａｇｅ；ｆａｉｌｕｒｅ ａｎａｌｙｓｉｓｓ
