Page 90 - 理化检验-物理分册2022年第十二期

谭晓蒙, 等: 高温过热器 TP347H 钢管焊接接头开裂原因

图 1 开裂爆漏高温过热器 TP347H 钢管宏观形貌
1.2 化学成分分析

采用直读 光 谱 仪 对 爆 漏 高 温 过 热 器 TP347H
钢管进行化学成分分析, 结果如表 1 所示, 可见各元

素含量均满足标准 GB / T5310 — 2017 《 高压锅炉用
无缝钢管》 的要求。
表 1 爆漏高温过热器 TP347H 钢管化学成分分析结果 %
质量分数
项目
C Si Mn P S Cr Ni Nb
实测值 0.06 0.38 1.80 0.022 0.008 17.45 9.92 0.72
图 2 裂纹处显微组织形貌
0.04~ ≤ ≤ ≤ ≤ 17.00~9.00~ 8~
标准值 宽, 达 到 100 μ m 左 右, 裂 纹 两 端 存 在 较 厚 的 覆 盖
0.10 0.75 2.00 0.030 0.015 19.00 13.00 1.10
层, 使用 能 谱 仪 对 覆 盖 层 进 行 能 谱 分 析, 结 果 如
1.3 金相检验 图 3b ) 所示, 覆盖层主要化学元素为铁和氧, 即覆盖
从高温过热器 TP347H 钢管定位块焊 缝处沿 层主要为铁的氧化物, 为运行中在裂纹内生成的氧
轴向取样, 经镶嵌、 磨抛, 并使用三氯化铁盐酸水溶 化腐蚀产物, 可见其为陈旧裂纹。随着裂纹不断向
液腐蚀后, 用光学显微镜对其进行金相检验, 其显微 内壁延伸, 裂纹末端区域变得曲折且细窄, 裂纹旁有
组织形貌如图 2 所示。由图 2 可知: 开裂管段断裂 与主裂纹不连通的独立沿晶微裂纹, 沿晶微裂纹并
面处主裂纹旁存在数条平行裂纹, 裂纹沿晶间开裂; 不是由外壁延伸而来[ 见图 3c )]。
管外壁裂纹较宽, 随着裂纹向内壁不断延伸, 裂纹逐 晶界附近碳化物 SEM 形貌及其能谱分析位置
渐变细; 断面主裂纹边奥氏体晶粒内有较多滑移线 如图 4 所示, 能谱分析结果如表 2 所示。由图 4 可
与孪晶界, 这些滑移线表明开裂处管段有较大残余 知: 在远离定位块焊缝处晶界上的碳化物主要为块
应力; 管壁组织为单相奥氏体 + 析出相。 状及细小球状, 其主要组成元素为 Nb 、 C , 应为 Nb 、
1.4 扫描电镜( SEM ) 分析 C 、 N 元素 的 化 合 物, 这 些 析 出 相 颗 粒 尺 寸 小 且 稳
使用扫描电子显微镜对裂纹进行观察, 结果如 定, 弥散地分布在晶内和晶界上, 对材料的塑性和韧
图 3a ) 所示。由图 3a ) 可知: 裂纹初始区域 宽 度 较 性损害较小 [ 1-2 ] 。在焊接接头热影响区和裂纹附近

图 3 裂纹处 SEM 形貌及其能谱分析结果
7 4