Page 82 - 理化检验-物理分册2022年第十期

晁 航, 等: 余热锅炉减温器喷管开裂原因

图 3 喷管开裂位置的显微组织形貌

图 4 裂纹内黑色异物的 EDS分析位置及位置 2 处的能谱图
金属材料受到疲劳损伤。表面热应变最大区域的应
2 综合分析
力集中处经常萌生热疲劳裂纹, 典型的表面疲劳裂
由上述分析结果可知, 开裂喷管的化学成分符 纹呈龟裂状, 裂纹内充满氧化物。裂纹源一般有几

合标准 GB / T5310 — 2017 的要求, 管体内、 外壁分 个, 在热循环过程中, 有些裂纹发展形成主裂纹。裂
布有平行短小裂纹, 从管内、 外壁垂直延伸入管壁心 纹扩展方向垂直于表面, 并向纵深扩展 [ 5-6 ] 。
部。喷管的显微组织正常, 球化不严重, 未发现蠕变 由此分析推断: 该喷管的内、 外壁细小裂纹属于
孔洞, 平行裂纹中充满黑色异物且两侧无脱碳层, 从 热疲劳裂纹, 特别是管内壁直接接触温度较低的水
能谱分析黑色异物的元素含量可判断该物质是铁的 流, 产生的裂纹比外壁更多; 另外, 由于喷管较长, 其
氧化物, 细小裂纹使管体强度与出厂钢管相比大幅 尾部直接插入固定装置, 且有安装配合间隙, 在再热
降低。该再热器减温器喷管的启停较频繁, 当减温 蒸汽的作用下, 插入段会有微小振动, 这加速了管外
器不启动时, 喷管内无水流, 其温度近似于外部的再 壁的热疲劳裂纹扩展, 使喷管尾部与固定装置的交

热蒸汽温度( 500 ℃ 左右), 而当减温器进行喷水调 界处最先开裂。

节时, 喷管内进入的水流温度为200℃ 左右, 前后存
3 结论与建议
在约300℃ 的温差。相关文献表明: 锅炉、 蒸汽和燃

气轮机中的某些零部件在反复加热和冷却的温度循 该余热锅炉减温器喷管开裂的原因是: 其运行
环下, 膨胀和收缩受到约束时, 零件内部产 生热应 前后管体温差较大, 使其承受较大的交变热应力, 在
力, 温度反复变化, 热应力也随着反复变化, 从而使 ( 下转第 74 页)
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