Page 85 - 理化检验-物理分册2025年第五期
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卢忠铭，等：某超临界锅炉水冷壁管开裂原因
外壁
② ①
内壁
台阶
台阶
10 mm 50 µm
(a) 2 管焊趾处断口贝壳纹 (b) 区域①局部放大(疲劳辉纹)
#
外壁侧
谱图1
③
3 mm 300 µm
(c) 区域②局部放大 (d) 区域③能谱分析位置
Fe
Mn
o
Cr
Mn
Ti Fe Cr Fe
C Al Si S S Ti Ti Cr Mn
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
E/keV
(e) 谱图1位置能谱图
#
图 6 2 水冷壁管焊趾处断口 SEM 形貌及能谱分析结果
裂纹开裂方向垂直的轴向应力。水冷壁管外壁侧裂
疲劳源 纹尖端硫元素富集，裂纹尖端圆钝，裂纹以穿晶扩展
外壁
为主；内壁侧裂纹扩展以穿晶扩展为主。
锅炉参与深度调峰运行时 [5] ，热载荷会在短
时间内发生大幅改变，温度剧变会导致膨胀系统
不协调，水冷壁管的最大变形量和应力也随之发
生较大变化，变化的附加循环热应力会使水冷壁
管发生热疲劳开裂。当外壁开裂后，腐蚀性烟气
台阶 内壁 5 mm 会加速裂纹扩展，最终导致水冷壁管发生泄漏。
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图 7 3 水冷壁管母材处横向裂纹断口 SEM 形貌（贝壳纹，多源） 3 结语及建议
于试样表面并沿壁厚深度径向扩展，外壁侧裂纹扩展 水冷壁管外壁的开裂性质属于腐蚀疲劳开
深度大于内壁侧裂纹，裂纹深浅不一致且近似平行， 裂，内壁的开裂性质属于疲劳开裂。建议对该区
裂纹呈楔形且无明显分支，管子在运行过程中承受与 域及类似区域管段的抽检范围扩大，对排查发现
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