Page 57 - 理化检验-物理分册2025年第五期

龚光平，等：水泥厂分汽缸焊接接头开裂原因

①
蒸汽入口 开裂补焊

②

(a) 整体 (b) 局部补焊区

沿焊缝熔合线裂纹

(c) 焊缝裂纹 (d) 底部沉积物
图 1 开裂分气缸宏观形貌
象。将分汽缸沿蒸汽管入口侧筒体切断，观察筒体内 试验方法》制备宽度为10 mm的条状试样，采用电
表面，发现筒体底部存在大量积水及黑色污泥状沉积 子万能拉力试验机对该试样进行拉伸试验；按照标
物。将内表面沉积物清理后观察，发现焊缝位置存在 准GB/T 229—2020《金属材料 夏比摆锤冲击试验
多条长短不一的环向或纵向裂纹，其中最长一条裂纹 方法》制备尺寸为 5 mm×10 mm×55 mm（长度×
位于内表面焊缝焊趾处，裂纹长度约为30 mm，裂纹 宽度×高度）的夏比V型缺口试样，采用冲击试验机
开口较大，内部填充氧化腐蚀产物。现场测量分汽缸 对该试样进行冲击试验；采用全自动布氏硬度计对
封头的壁厚，最小值为7.56 mm，筒体壁厚最小值为 试样进行布氏硬度测试，结果如表1所示。由表1可
8.04 mm，整个筒体未见明显减薄及鼓包、变形。 知：材料的抗拉强度、断后伸长率、布氏硬度均符合
1.2 力学性能测试 标准GB/T 700—2006《碳素结构钢》的要求，但焊
在开裂位置分别截取筒体、母材和焊缝区域 缝试样的屈服强度低于标准要求（≥235 MPa），同
试样，对试样进行力学性能测试。按照标准GB/T 时焊缝附近区域的冲击吸收能量仅为18 J，远低于

228.1—2021《金属材料 拉伸试验 第1部分：室温 标准规定的下限值，表明材料变得硬且脆。
表1 开裂气缸的力学性能测试结果
项目 抗拉强度/MPa 屈服强度/MPa 断后伸长率/% 冲击吸收能量/J 硬度/HBW
筒体实测值 440 310 32 33 146，144，142
封头实测值 389 323 36 34 140，141，143
焊缝实测值 432 192 38 18 201，203，202
标准值 370~500 ≥235 ≥26 ≥27 120~180

1.3 金相检验 过热的珠光体和铁素体。在补焊位置的靠近筒体与
在分汽缸开裂补焊位置截取母材和焊缝试样， 焊缝截面熔合线处可见一条长度约为5 mm的裂纹，
将试样置于光学显微镜下观察，结果如图2所示。由 裂纹启裂于焊缝焊趾处，沿焊缝熔合区由内表面向
图2可知：补焊位置区域筒体母材、焊缝的显微组织 外表面扩展，止裂于2/3焊缝厚度位置。开裂形式主
均为铁素体+珠光体，部分珠光体区域存在碳化物 要为沿晶开裂，部分为穿晶开裂，主裂纹附近可见大
扩散，球化级别均为2.0级；上部焊缝区组织为先共 量二次裂纹，二次裂纹呈树枝状，多数为沿晶开裂，
析铁素体和珠光体，呈枝晶状分布，下部热影响区为 主裂纹和二次裂纹被氧化物填充。

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