Page 56 - 理化检验-物理分册2025年第五期

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质量控制与失效分析 DOI:10.11973/lhjy-wl240352

水泥厂分汽缸焊接接头开裂原因

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：某水泥厂分汽缸运行过程中出现焊缝内表面开裂现象，采用宏观观察、力学性能测试、金
相检验、扫描电镜和能谱分析、X射线衍射等方法对焊缝开裂原因进行分析。结果表明：分汽缸补焊
区域焊缝间距过小，导致该区域形成过热区，材料的力学性能下降；焊缝表面存在错边、咬边缺陷，
在局部形成焊接残余应力；蒸汽中存在大量碱金属盐，使材料中形成碱性腐蚀环境，在焊接残余应
力和碱金属环境的共同作用下，焊缝发生碱应力腐蚀开裂。
关键词： 分汽缸；焊接残余应力；碱金属；应力腐蚀开裂；物相分析
中图分类号：TG115.2；TB31 文献标志码：B 文章编号：1001-4012(2025)05-0044-05
Cracking reason of welded joint of steam header in cement plant

GONG Guangping, MA Yuanwang, ZHANG Kai, ZHANG Kaibo, CHEN Chen
(Guangdong Institute of Special Equipment Inspection and Research Shunde Branch, Foshan 510663,China)

Abstract: The cracking phenomenon of the inner surface of the weld occurred during the operation of the
steam header in a cement plant. The causes of weld cracking were analyzed by means of macroscopic observation,
mechanical property test, metallographic examination, scanning electron microscopy and energy spectrum analysis,
X-ray diffraction and other methods. The results show that the weld spacing in the repair welding area of the cylinder
was too small, which led to the formation of overheating zone in this area and the mechanical properties of the material
decreased. There were misalignment and undercut defects on the weld surface, and welding residual stress was formed
locally. There were a large number of alkali metal salts in the steam, which formed an alkaline corrosion environment
in the material. Under the combined action of welding residual stress and alkali metal environment, the weld seam
underwent alkali stress corrosion cracking.
Keywords: steam header; welding residual stress; alkali metal; stress corrosion cracking; phase analysis

某工业水泥厂在2024年1月检修期间，发现某 裂纹并经历了补焊操作。为保障设备的安全运行，
分汽缸筒体与封头焊接接头处存在多条裂纹。该分 笔者采用一系列理化检验方法对该分汽缸焊接接头
汽缸于2012年6月生产，主体为单层板焊结构，卧式 的开裂原因进行分析，并制定了相应的预防措施，以
支座，设计压力为0.22 MPa，设计温度为180 ℃，设 避免该类事故再次发生。
计使用介质为水、蒸汽。筒体和封头材料为Q235B钢， 1 理化检验
规格为 4 540 mm×800 mm×8 mm（外径×长度×
1.1 宏观观察
壁厚）。资料显示，该容器自2013年投入使用以来，
开裂分气缸宏观形貌如图1所示，图1中编号①
已先后经历过两次开裂补焊操作，第一次补焊发生
为2018年环向焊缝补焊区域，编号②为2020年环向
时间为2020年，容器出现环向裂纹并进行补焊，第
和纵向焊缝补焊区域。分汽缸蒸汽管入口侧筒体与
二次发生时间为2022年，容器出现多处环向和纵向
封头焊缝区可见多处补焊痕迹，补焊焊口沿封头环
焊缝环向和纵向分布，部分环向补焊口位于主焊缝
收稿日期：2024-12-10
的热影响区，该处出现补焊位置重叠现象，同时一些
基金项目：广东省特检院科技项目（2021CY-1-06）
纵向补焊口直接贯穿主焊缝区。补焊口外表面凹凸
作者简介：龚光平（1984—），男，本科，工程师，主要从事金属材
料的失效分析及特种设备安全研究工作，jimmy523622@126.com 不平，存在焊缝余高过大，以及明显的内凹、咬边现
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