Page 73 - 理化检验-物理分册2025年第三期

龚光平，等：锅炉水冷壁管爆裂泄漏原因

图 3 断口截面 SEM 形貌和能谱图
表面被氧化产物等覆盖，可见明显冲刷痕迹；断口两 起严重的应力集中 [1-3] ，在吹灰口水冷壁管与吹灰口
侧未贯穿部位局部可见由外壁向内壁分布的弧形花 密封板角焊缝根部形成较大的峰值应力 ，根部角
[4]
样；断口主要含有铁、氧、铝、硅元素，同时还有少量 焊缝在结构应力的作用下发生开裂，形成启裂源 。
[5]
的碳、磷、硫、锰元素；断口及周围近内壁可见明显 锅炉在运行过程中，水冷壁管和密封板之间的温度
的贝壳纹，裂纹源区位于外壁密封板端部角焊缝处， 偏差及吹灰枪在进行蒸汽吹灰过程中与水冷壁管之
裂纹由外壁向内壁扩展。 间的温度偏差均会使材料产生一定的热应力 [6-7] ，随
2 综合分析 着锅炉的反复启停和负荷波动，最终吹灰器口水冷
壁管弯管根部角焊缝处发生疲劳开裂 [8-10] 。
水冷壁管泄漏位置为后墙吹灰枪下侧约40 mm
的弯管部位。泄漏管壁母材和密封板端部焊缝处 3 结论与建议
可见一条环向长度约为20 mm，轴向延伸长度约为 （1）优化吹灰口附近密封板与水冷壁管角焊缝
15 mm的裂纹，裂纹周边可见明显的凹坑和减薄，外 结构，以避免发生结构突变导致的局部应力集中。
壁未见明显腐蚀现象。人工断口整体呈锈红色，管 （2）加强对现场焊接接头的宏观观察和无损检
内壁无明显水垢及腐蚀产物覆盖。水冷壁管的常温 测，消除焊接产生的嵌焊、咬边、错边、毛刺等易形
力学性能均符合标准要求。在母材与密封板角接的 成局部应力集中的位置，必要时对焊接接头进行表
焊接热影响区存在沿周向扩展的裂纹，裂纹内被氧 面无损检测，避免角焊缝表面存在焊接缺陷。
化物填充，尾部存在细小分支。母材和密封板端部
（3）优化吹灰方式，避免吹灰压力的频繁波动，
焊接接头上部焊缝区的显微组织为先共析铁素体+
防止吹灰过程中发生直吹现象。
珠光体，呈枝晶状分布，下部过热区显微组织为珠光
体和铁素体。断口表面氧化产物层主要为铁、氧、铝、 参考文献：
硅元素，同时还有少量的碳、磷、硫、锰元素。
[1] 李海燕，刘欢，王阁义，等. 锅炉受热面的冲蚀磨损与
综合分析，水冷壁管的泄漏原因是母材和密封
防护综述[J]. 中国腐蚀与防护学报，2023，43（5）：957-
板角接位置存在应力集中，在焊接热影响区形成裂
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纹，在温差热应力和机组开停机疲劳应力的综合作 [2] 徐卫仙，乔立捷，梁志刚. 锅炉水冷壁管开裂原因分
用下形成疲劳裂纹。根据水冷壁管开裂部位的结构 析[J]. 金属热处理，2020，45（8）：245-248.
及工况，水冷壁管弯管处密封板角焊缝结构突变引 (下转第76页)

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