Page 54 - 理化检验-物理分册2022年第三期

马芹征: 某余热发电锅炉低温过热器连接弯头开裂原因

有多条较长的裂纹, 裂纹主要位于焊缝附近及弯头 1.2 化学成分分析
母材处分布较为曲折, 但大致平行于焊缝且呈环状 在开裂连接弯头裂纹附近弯头侧母材处截取试
分布; 弯头外表面焊缝处有大块补焊痕迹, 补焊处也 样, 对其进行化学成分分析。如表 1 所示, 弯头母材

有较长的裂纹; 可见裂纹萌生于弯头侧母材内表面, 的化学成分均符合标准 GB / T3087-2008 对 20 号
并由弯头内表面向外表面扩展。 钢的技术要求。

图 1 开裂连接弯头不同位置的宏观形貌
表 1 开裂连接弯头裂纹附近弯头侧母材的化学成分
质量分数 / %
项目
C Si Mn S P Cr Ni Cu
实测值 0.19 0.25 0.36 0.015 <0.010 0.031 <0.010 0.012
标准值 0.17~0.23 0.17~0.37 0.35~0.65 ≤0.035 ≤0.035 ≤0.25 ≤0.30 ≤0.25

1.3 硬度测试 1.4 金相检验

GB / T3087-2008 标准仅对 20 号钢的拉伸性 在开裂连接弯头的焊接接头处截取试样, 对其内
能做出规定, 但开裂连接弯头壁厚较薄, 不易截取拉 表面进行显微组织观察。如图2所示: 开裂连接弯头
伸试样。因此, 对开裂连接弯头的焊缝、 弯头侧母材 焊缝两侧母材的组织均为铁素体+珠光体, 弯头侧母
材的珠光体组织较为细小, 铁素体发生了轻微的拉长

和集 箱 侧 母 材 进 行 硬 度 测 试, 依 据 GB / T1172-
1999 《 黑色金属硬度及强度换算值》, 将硬度换算成 变形; 集箱侧母材的铁素体呈等轴状; 弯头侧熔合区
抗拉强度。如表 2 所示, 连接弯头的焊缝、 弯头侧母 及焊缝未见明显气孔、 夹渣、 热裂纹等焊接缺陷; 弯头
材、 集箱侧母材的硬度相差较小, 换算成的焊缝和弯 侧热影响区晶粒较粗大, 可见少量魏氏组织。
如图 3 所示: 焊接接头母材内表面裂纹扩展路
头侧母材的抗拉强度分别为 520 MPa和 491 MPa ,
径较曲折, 主裂纹边缘有较多二次裂纹, 裂纹均沿晶
该结果符合 GB / T3087-2008 标准对 20 号钢抗拉

界扩展; 焊缝处裂纹呈曲折状, 主裂纹边缘有较多沿

强度的技术要求( 410~550MPa )。
晶界扩展的二次裂纹。
表 2 开裂连接弯头焊缝、 弯头侧母材和集箱侧母材硬度
1.5 能谱分析
测试位置 硬度 / HV10
将开裂连接弯头沿裂纹断开后, 对其断口进行
集箱侧母材 135 143 139
焊缝 157 150 151 能谱分析。如图 4 所示, 断口表面主要成分为铁的
弯头侧母材 143 145 145 氧化物, 且含一定量的钠和磷元素。
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