Page 71 - 理化检验-物理分册2024年第九期

陈以荟，等：锅炉换热管开裂原因

表2 非金属夹杂物评级结果 级
A类 B类 C类 D类
项目 DS类
细系 粗系 细系 粗系 细系 粗系 细系 粗系
实测值 0.5 0 0.5 0 0 0 0.5 0 0.5

表3 开裂换热管的维氏硬度测试结果 HV5 现象，且热影响区的硬度远高于母材的硬度。在装

测试位置 实测值 平均值 配应力、焊接残余应力及焊接缺陷的综合作用下，裂
焊缝 274，267，269 270 纹优先在马氏体等高组织应力的区域产生，并不断
扩展，最终导致换热管发生开裂 。
[1]
热影响区 453，463，454 457
经过调查，焊接时焊缝位置及近焊缝区域的加
母材 166，170，167 168
热温度可达1 350 ℃，使近焊缝区的奥氏体晶粒异常
1.5 扫描电镜（SEM）分析 长大；换热管进行对接时为冬季，室温约为5 ℃， 且
采用场发射扫描电子显微镜对换热管断口进行 施焊位置处于风口区域，温度较低，换热管焊接处属
分析，结果如图5所示。由图5可知：焊缝存在未熔 于较小的焊接熔池，冷却速率较快，使粗大的奥氏体
[2]
合缺陷，裂纹源区呈解理断裂特征。 转变成马氏体 。在焊接时，焊枪未充分摆动，焊接
位置存在死角，导致焊接接头出现未焊透、未熔合等
焊接缺陷。研究表明，焊接时钢的淬硬倾向越大，越
易产生裂纹，而换热管焊缝区域的马氏体和焊接缺
陷使材料的脆性变大，导致材料产生裂纹。

3 结论与建议
开裂换热管的焊接工艺不当，导致焊接接头出
现未焊透、未熔合、裂纹等焊接缺陷，在装配过程中
产生应力集中，且焊缝热影响区出现淬硬的马氏体，
增大了材料的裂纹敏感性，随着装配应力的增大，最
终导致换热管发生开裂。
建议完善焊接工艺，充分摆动焊枪，确保焊缝熔
合良好，消除未焊透、未熔合、裂纹等焊接缺陷。确
保焊缝组织均匀，尽量避免在低温天气或有气流的
区域施焊，焊后对焊缝位置加盖，防止焊缝骤冷，避
免出现马氏体等裂纹敏感性较大的淬硬组织，整体
或局部消除焊接残余应力。

参考文献：
图 5 换热管断口处 SEM 形貌
[1] 张良，罗金恒，冯耀荣，等．L360MCS级直缝埋弧焊管泄
2 综合分析
漏事故原因分析[J]．腐蚀与防护，2011，32(2)：153-156．
综合上述分析结果可知，换热管的开裂与焊接 [2] 谭国良，杨浩义，杨冬梅，等．自卸车前桥断裂分析[J]．
缺陷有关，换热管两侧焊缝均存在未焊透和未熔合 理化检验(物理分册)，2008，44(9)：498-500．

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