Page 81 - 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-wl240061

某超临界锅炉水冷壁管开裂原因

卢忠铭，封小亮，刘课秀
（广州特种设备检测研究院，广州 510663）

摘 要：某超临界锅炉水冷壁管在运行过程中发生开裂泄漏事故，采用宏观观察、化学成分分析、
力学性能测试、金相检验、扫描电镜和能谱分析等方法对水冷壁管开裂泄漏的原因进行分析。结果
表明：循环热应力使水冷壁管内、外壁形成裂纹源，在腐蚀性烟气和热疲劳交互的作用下，外壁裂纹
不断扩展形成贯穿性横向疲劳裂纹，进而导致水冷壁管泄漏。
关键词： 水冷壁管；循环热应力；热疲劳开裂；腐蚀；显微组织
中图分类号：TG111.8；TG115.2 文献标志码：B 文章编号：1001-4012(2025)05-0069-06
Cracking reason of water wall tube of a supercritical boiler

LU Zhongming, FENG Xiaoliang, LIU Kexiu

(Guangzhou Academy of Special Equipment Inspection & Testing, Guangzhou 510663, China)
Abstract: The cracking and leakage accident of water wall tube of a supercritical boiler occurred during operation.
The causes of cracking and leakage of water wall tube were analyzed by means of macroscopic observation, chemical
composition analysis, mechanical property test, metallographic examination, scanning electron microscope and energy
spectrum analysis. The results show that the cyclic thermal stress caused the inner and outer walls of the water wall to
form a crack source. Under the interaction of corrosive flue gas and thermal fatigue, the outer wall cracks continued to
expand to form a penetrating transverse fatigue crack, which led to the leakage of the water wall tube.
Keywords: water wall tube; cyclic thermal stress; thermal fatigue cracking; corrosion; microstructure

火电厂锅炉水冷壁管的可靠性直接影响电厂机 管母材表面区域均可见横向密集分布的裂纹。
组的安全有效运行 [1-4] 。某火电厂锅炉为超临界参数 人工打开2 、3 管焊趾处裂纹，断口宏观形貌如
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变压直流炉，是一次再热、单炉膛、尾部双烟道、固态 图2所示。由图2可知：裂纹已贯穿，外壁侧覆盖有
排渣、全钢构架、全悬吊结构Π型锅炉，锅炉设计压 浅黄色锈渍，内壁侧覆盖有深黄色锈渍[见图2（a）；
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力为25.4 MPa，额定蒸汽温度为571 ℃，锅炉参与深 对断口进行清洗后，发现内壁侧有明显贝壳纹，并伴
度调峰。该锅炉累计运行时间约5.9万h后，其水平 有多个台阶，呈疲劳开裂特征[见图2（b）；图1（d）
]
烟道右侧墙水冷壁管出现泄漏现象。笔者采用一系 中横向裂纹断口呈暗红色，裂纹由外壁向内壁径向
列理化检验方法分析了该水冷壁管的泄漏原因，并提 扩展，断面呈扇形[见图2（c）；对断口进行清洗后，
]
出了有效的预防措施，以防止该类事故再次发生。
外壁侧断口可见贝壳纹，内壁侧断口可见较多台阶，
1 理化检验 呈疲劳开裂特征[见图2（d）。
]
1.1 宏观观察 1.2 化学成分分析
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开裂水冷壁管宏观形貌如图1所示。由图1可知： 对1 、2 、3 管取样，对试样进行化学成分分析，
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1 、2 管对接接头的焊趾处均有横向裂纹；1 、2 、3 # 结果如表1所示。由表1可知：水冷壁管的化学成分
符合GB/T 5310—2023《高压锅炉用无缝钢管》对
15CrMoG钢的要求。
收稿日期：2024-03-07
1.3 力学性能测试
作者简介：卢忠铭（1976—），男，硕士，高级工程师，主要从事特
在1 、2 、3 管向烟侧和背烟侧各截取并制备一
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种设备检验研究工作，scutlzm@163.com
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