Page 71 - 理化检验-物理分册2025年第三期

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质量控制与失效分析 DOI:10.11973/lhjy-wl240321

锅炉水冷壁管爆裂泄漏原因

龚光平，马源旺，张 凯，张凯博，陈 晨
（广东省特种设备检测研究院顺德检测院，佛山 510663）

摘 要：针对某电厂水冷壁管发生爆裂事故，采用宏观观察、力学性能测试、金相检验、扫描电镜
及能谱分析等方法分析其爆裂原因。结果表明：水冷壁弯管处密封板角焊缝结构突变引起应力集中，
在角接接头根部热影响区形成裂纹；在结构温差应力、机组启停、负荷波动、疲劳应力等的综合作用
下，裂纹由管外壁向内壁扩展，并最终贯穿管壁，导致水冷壁管发生爆裂泄漏事故。
关键词： 水冷壁管；角焊缝；应力集中；热疲劳
中图分类号：TG115.2；TB31 文献标志码：B 文章编号：1001-4012(2025)03-0059-03
Reason of boiler water wall tube bursting and leakage

GONG Guangping, MA Yuanwang, ZHANG Kai, ZHANG Kaibo, CHEN Chen

(Guangdong Institute of Special Equipment Inspection and Research Shunde Branch, Foshan 510663,China)
Abstract: Aiming at the burst accident of water wall tube in a power plant, the causes of burst were analyzed
by means of macroscopic observation, mechanical property test, metallographic examination, scanning electron
microscope and energy spectrum analysis. The results show that the sudden change of the fillet weld structure of the
sealing plate at the elbow of the water wall caused stress concentration, and cracks were formed in the heat affected
zone at the root of the fillet joint. Under the combined action of structural temperature difference stress, unit start-stop,
load fluctuation and fatigue stress, the crack propagated from the outer wall of the tube to the inner wall, and finally
penetrated the tube wall, resulting in a burst leakage accident of the water wall tube.
Keywords: water wall tube; fillet weld; stress concentration; thermal fatigue

某电厂一台亚临界燃煤炉于1993年4月投入使 管泄漏点位于吹灰枪下侧约40 mm弯管部位，在管
用，截至2024年2月，机组累计启动约210次，累计运 壁母材和密封板端部焊缝位置可见一处裂纹，裂纹
行约20.3万h。锅炉为单炉膛∏型结构，采用四角切 环向长度约为20 mm，轴向延伸约15 mm。沿弯管

圆燃烧方式，炉膛水冷壁管用鳍片焊接，材料为20G 方向距离裂纹15 mm处可见一个明显的穿孔，裂纹
钢，规格为63.5 mm×8 mm（外径×壁厚） 。2024年 及穿孔周边可见明显凹坑和减薄，表现出典型的蒸
3月，锅炉后墙水冷壁下部E11吹灰枪左数第1根水 汽吹损减薄特征，外壁未见明显腐蚀现象。沿裂纹
冷壁弯管部位发生泄漏。笔者采用宏观观察、力学 位置人工打开，可见管内壁无明显水垢及腐蚀产物
性能测试、金相检验、扫描电镜（SEM）及能谱分析 覆盖，人工断口整体呈锈红色，具有明显冲刷痕迹，
等方法分析了爆管原因，以避免该类事故再次发生。 断口两侧由外壁向内壁呈弧状。
1.2 力学性能测试
1 理化检验
在泄漏水冷壁管上取样，对试样进行常温力学
1.1 宏观观察
性能测试。按照标准GB/T 228.1—2021《金属材
爆裂水冷壁管的宏观形貌如图1所示。水冷壁
料 拉伸试验 第1部分：室温试验方法》制备宽度为
10 mm的条状试样，采用WDW-300E型电子万能
收稿日期：2024-08-18
试验机进行常温拉伸试验；按照标准GB/T 229—
基金项目：广东省特检院科技项目（2021CY-1-06）
2020《金属材料 夏比摆锤冲击试验方法》制备尺寸
作者简介：龚光平（1984—），男，本科，工程师，主要从事金属材
料的失效分析、特种设备安全研究工作，jimmy523622@126.com 为5 mm×10 mm×55 mm（长度×宽度×高度）的

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