Page 68 - 理化检验-物理分册2025年第五期
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韩大明，等：换热器筒体法兰焊缝开裂原因
齐，整体表现为脆性，断口呈沿晶+穿晶混合断裂 （3）建议严格执行焊后消氢工艺，避免氢脆的发
特征，以沿晶断裂为主，呈“冰糖状”，晶粒棱边尖锐， 生；建议选用合适的筒体材料，设备使用期间应定期
具有氢脆的基本特征。 进行无损检测并制定相应的措施，以减少经济损失。
2 综合分析 参考文献：
钢材的淬硬倾向取决于其碳元素含量及其合金
[1] 仇放，魏小平，毛芹，等．大流量低压降管壳式换热器
成分的含量，换热器筒体材料为12Cr2Mo1V钢，该 设计及优化[J]．压力容器，2022，39（8）：59-65．
钢的强度较高，碳元素含量较低，但其Cr、Mo等合 [2] 罗永智，武靖伟，李义民，等．内缩式316L换热管与管
金元素的含量较高，具有较强的淬硬倾向，淬硬倾向 板焊接接头组织与性能[J]．压力容器，2022，39（12）：
越大，越容易产生裂纹。 10-15．
由上述试验结果可知，换热器材料的化学成分 [3] 苏畅，陈满，张富，等．热交换器壳程圆筒开裂失效原
满足标准要求。焊缝热影响区的硬度高于母材硬度， 因分析[J]．科技资讯，2022，20（12）：44-47．
热影响区存在马氏体组织，说明热影响区的裂纹敏 [4] 陈建国，王泽军，马青军，等．X80M管道环焊缝开裂
原因分析[J]．压力容器，2021，38（6）：70-78．
感性大，且焊接过程中产生的氢增加了焊缝区域的
[5] 陈生超，陈业生，戎泽玉，等．高速中间轴齿轮开裂失
内应力，导致接头的脆性增大，极易产生冷裂纹 [10] 。
效分析[J]．金属热处理，2023，48（7）：287-291．
换热器裂纹以热影响区横截面形状为路径，自内表
[6] 王祺瑞，张照岩，李明磊，等．飞轮螺栓断裂原因[J]．
面向外表面沿晶扩展，也符合冷裂纹的形态特征。 理化检验（物理分册），2024，60（10）：67-70．
在应力的作用下，焊缝淬硬的热影响区产生裂纹并 [7] ZHU X，LI W，HSU T Y，et al．Improved resistance
不断扩展，最终导致换热器筒体和法兰接头发生 to hydrogen embrittlement in a high-strength steel by
开裂。裂纹断口形貌整体表现为脆性，微观形貌呈 quenching‒partitioning‒tempering treatment[J]．Scripta
“冰糖状”，沿晶特征明显，可判断开裂性质为氢致延 Materialia，2015，97：21-24．
迟开裂。氢致延迟裂纹具有隐蔽性和延迟性，其危 [8] ZHU X，LI W，ZHAO H S，et al．Hydrogen trapping
sites and hydrogen-induced cracking in high strength
害性较其他形式的应力破坏更严重，为避免产生氢
quenching & partitioning （Q&P） treated steel[J]．
致裂纹，应在氢含量、组织及应力方面制定合理的管
International Journal of Hydrogen Energy，2014，39（24）：
控措施 [11] 。
13031-13040．
3 结论及措施 [9] 卜华全，陈学东，罗雪梅，等．2.25Cr-1Mo-0.25V钢焊
接材料的再热裂纹敏感性试验方法探讨[J]．压力容器，
（1）换热器筒体与法兰焊缝的裂纹性质为氢致
2015，32（10）：1-7．
延迟裂纹。 [10] 陈以荟，王世茹．锅炉换热管开裂原因[J]．理化检验（物
（2）换热器筒体的强度较高，淬硬倾向较大是氢 理分册），2024，60（9）：53-55．
脆开裂的根本原因，焊接过程产生的淬硬组织、氢及 [11] 张雅，方军，刘金龙，等．1Cr15Ni4Mo3N钢螺栓的断
应力促进了裂纹产生，并使裂纹持续扩展。 裂分析[J]．热处理，2020，35（5）：53-56．
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