Page 73 - 理化检验-物理分册2024年第七期

吕华亭，等：水冷壁管接头开裂原因

图 4 A 区孔洞附近的显微组织形貌
且焊缝及热影响区硬度高于母材。

2 综合分析

由上述理化检验结果可知：开裂水冷壁管母材
的化学成分、显微组织及硬度均满足标准要求，因此
可以排除长时和短时超温导致管子开裂的可能。水
冷壁管A区孔洞密集且带有较深沟槽，B区孔洞分

散且出现在管壁最薄处，可推断A区孔洞先出现，B
图 5 远离焊缝处母材显微组织形貌 区孔洞为管壁受冲蚀减薄所致。管壁未见明显蠕胀
1.4 硬度测试 变形或减薄缺陷，故排除长时和短时过热导致管子
在水冷壁管开裂处横截面上取样，对试样进行 开裂的可能。水冷壁管内表面氧化较均匀，未见明
显微维氏硬度测试，结果如表2所示。根据ASME 显局部腐蚀痕迹，故排除内壁酸碱腐蚀导致管子开
SA-210的要求，母材硬度为143~179 HB，根据GB/T 裂的可能。A区裂纹分布于水冷壁管对接环焊缝一
33362—2016 《金属材料 硬度值的换算》，将维氏硬 侧熔合线附近，说明焊接使管子发生早期开裂现象。
度换算成布氏硬度，可知试样的硬度满足标准要求， A区孔洞附近裂纹起始于水冷壁管内表面焊缝
表2 水冷壁管横截面的显微维氏硬度测试结果 HV

测试位置 实测值1 实测值2 实测值3 实测值4 实测值5 平均值
母材 154 158 154 157 156 156
热影响区 165 156 162 162 166 162
焊缝 211 196 206 194 194 200
与母材的熔合线部位，该处为焊缝的薄弱环节，组织 3 结论与建议
中晶粒较粗，导致材料的脆性变大，在焊接引起的残 水冷壁管开裂的主要原因为：水冷壁管对接环

余应力、焊接缺陷，焊接结构造成应力集中等因素的 焊缝产生了残余应力，材料中存在焊接缺陷，在高温
影响下，水冷壁管发生开裂现象。 高压环境下，缺陷逐渐扩展为孔洞，并对其他管壁造
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