Page 84 - 理化检验-物理分册2025年第五期

卢忠铭，等：某超临界锅炉水冷壁管开裂原因

在1 、2 、3 管向烟侧和背烟侧纵截面分别 深度均大于内壁侧裂纹 [ 见图 5（a）~5（b）]；裂
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截取并制备长度约为 20 mm 的金相试样，将试 纹呈楔形，穿晶扩展，裂纹未见明显分支，外壁
样置于光学显微镜下观察，结果如图 5 所 示。 侧裂纹尖端有较多填充异物，外壁侧裂纹尖端
由图 5 可知：向烟侧内、外壁均可见垂直于试 较内壁侧钝，外壁氧化皮厚度约为 0.2 mm[ 见
样表面的裂纹，裂纹最长约 2 mm，外壁侧裂纹 图 5（c）~5（f）]。

内壁侧
内壁侧
背烟侧
背烟侧
外壁侧
外壁侧 内壁侧
内壁侧
向烟侧
向烟侧
外壁侧
外壁侧
5 mm 5 mm
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(a) 2 管纵截面金相试样(未腐蚀) (b) 3 管纵截面金相试样(未腐蚀)
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200 µm 50 µm
(c) 3 管向烟侧内壁裂纹(低倍) (d) 3 管向烟侧内壁裂纹(高倍)
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200 µm 50 µm
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(e) 3 管向烟侧外壁裂纹(低倍) (f) 3 管向烟侧外壁裂纹(高倍)
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图 5 水冷壁管纵截面微观形貌
1.5 扫描电镜（SEM）及能谱分析 谱分析，结果如图 8 所示。由图 8 可知：外壁侧裂
对2 管焊趾处断口进行扫描电镜及能谱分析，结 纹尖端较钝，内壁侧裂纹呈楔形，无明显分支；外
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果如图6所示。由图6可知：断口内、外壁均有多处台 壁侧裂纹尖端填充物由 Fe、O、S 等元素组成，其
阶，可见疲劳辉纹，且具有多源疲劳开裂特征；靠近 中 S 元素质量分数约为 4.8%，内壁侧裂纹尖端填
外壁侧断口表面存在S元素，质量分数约为1.5%。 充物主要由 Fe、O 等元素组成。
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对3 管横向裂纹断口进行扫描电镜及能谱
分析，结果如图 7 所示。由图 7 可知：外壁侧断 2 综合分析
口可见明显贝壳纹花样，裂纹由外壁向壁厚方向 水冷壁管的化学成分、力学性能和显微组织均符
径向扩展；内壁侧断口可见多处台阶，每处台阶 合GB/T 5310—2017对15CrMoG钢的要求，水冷壁
内均可见贝壳纹花样，具有多源疲劳开裂特征。 管材料合格。水冷壁管母材及焊趾处断口处可见明
对3 管向烟侧母材纵截面金相试样上的裂纹 显贝壳纹及多处台阶，断口裂纹扩展区可见疲劳辉
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进行扫描电镜分析，对裂纹尖端处填充物进行能 纹，具有典型疲劳开裂特征。水冷壁管横向裂纹垂直
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