《燃煤锅炉锅筒开裂失效分析.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《燃煤锅炉锅筒开裂失效分析.pdf（4页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、材料热处理技术M a t e r i a l&H e a tT r e a t m e n t2 0 0 9 年9 月燃煤锅炉锅简开裂失效分析曹庆峰-，王树礼1，李泉1，徐桂洪2(1 山东大学工程训练q-心，山东济南2 5 0 0 6 1；2 威海职业技术学院，山东威海2 6 4 2 0 0)摘要：利用J X A 8 8 0 0 R 电子探针埘燃煤锅炉锅简的缺陷进行分析。结果表明：锅筒钢板组织不合格，同时锅垢还使锅筒钢板表面产生较大的应力。致使钢板产生显微裂纹并扩展，以至最后开裂。最后提出了相应的改进措施。关键词：锅炉材料；开裂：金相：失效分析中圈分类号：T G 2 4 5文献标识码：A文章编
2、号：1 0 0 1 3 8 1 4(2 0 0 9)1 8 0 1 4 8 0 3F a i l u r eA n a l y s i so fC o a l f i r e dB o i l e rD r u mD e h i s c e n c eC A OQ i n g f e n 9 1，W A N GS h u l i l，L IQ u a n l，X UG u i h o n 9 2(1 E n g i n e e r i n gT r a i n i n gC e n t e r,S h a n d o n gU n i v e r s i t y,J i n a n2 5 0
3、0 6 1，C h i n a；2 W e i h a iV o c a t i o n a lC o l l e g e，W e i h a i2 6 4 2 0 0，C h i n a)A b s t r a c t：J X A 一8 8 0 0 Re l e c t r o np r o b ew a su s e dt oa n a l y z et h ed e f e c t sf r o mm i c r o s c o p i cp a r t T h er e s u l t ss h o wt h a t，t h em i c r o s t r u c t u r eo
4、ft h eb o i l e rs t e e li su n q u a l i f i e da n dg r e a ts t r e s sa p p e a r so nt h es u r f a c eo fd r u mc a u s e db yb o i l e rs c a l e，S Om i c r o-c r a c ka p p e a r sa n dg r o w so nt h es u r f a c eo fb o i l e rs t e e lw h i c hl e a d st od e h i s c e n c e A tl a s t，t
5、 h ep r e v e n t i v em e a s u r e sw e r ep u tf o r w a r d K e yw o r d s：b o i l e rm a t e r i a l；d e h i s c e n c e；m e t a l l i cp h a s e；f a i l u r ea n a l y s i s某厂锅炉锅筒钢板材质为2 0 9(锅炉常用钢材)，钢板厚1 0 m m，炉膛正中温度约1 1 0 0，出口温度9 5 0 1 0 5 0，受火处位于锅筒正底部。受火处宽约2 1 0r n l n，受火处内侧上方焊有一条支起的角钢。锅炉锅筒钢板
6、内表面结有一层水垢，除受火处(角钢下)水垢厚约5 n l l T l 外，其余部位水垢均厚约3 n l n l。送失效试样时表面水垢已经部分除去，如图1 所示。图1 为锅筒钢板内侧和外侧的形貌，在锅炉锅筒正底部的受火处出现了环向裂纹，岗l 锅简钢板失效处宏脱形貌F i g 1M a c r o m o r p h o l o g yo ft h ef a i l u r ep o s i t i o no fb o i l e rs t e e l收稿日期：2 0 0 9 0 3 2 2作者简介：曹庆峰(1 9 6 4 一)，男，山东费县人，丁程师，从事铸造专业教学与科研创新_ 作：电话：0
7、5 3 1-8 8 3 9 9 3 2 3；E m a i l：c a o q i n g f e n g s d u e d u c n见图2 所示。该裂纹是由i 条裂纹连接而成的图2(a)、(b)分别为锅筒钢板内侧和外侧的裂纹形貌。裂纹已经穿透锅筒钢板。裂纹在锅筒内侧总长约1 0 4m i l l，宽约lI n n l，在锅筒外侧总长约8 0m m 宽约0 5m m。i 条裂纹的扩展方向基本平行，且与钢板的轧制方向一致。但不在同一直线上，每条裂纹的两端都很尖。为找出失效原因，用J X A 一8 8 0 0 R 电子探针、金相显微镜等对失效试样进行了检测分析。图2 锅筒钢板裂纹形貌F i g
8、 2C r a c km o r p h o l o g yo fb o i l e rs t e e l1 试样制备及检测结果1 1 断口分析从锅筒钢板裂纹处取试样并分成5 段，中间两段均被裂纹分成两块断口表面已形成了一些水垢，水垢分布在断口表面的靠近锅筒内侧处，靠1 4 8H o tW o r k i n gT e c h n o l o g y2 0 0 9，V 0 1 3 8，N o 18 万方数据下半月出版M a t e r i a l&H e a tT r e a t m e n t$材料热处理技术近外侧处没有水垢。见图3。说明裂纹是从锅筒钢板内侧开始并向外侧扩展的【“。断口表面锈
9、蚀，颜色为棕色，断口宏观较平坦，应为脆性断口。放大后的断口形貌见图4。可见其为准解理断口并且中间呈层状，进一步证明该断口是脆性断口。图3 靠近锅筒内侧绌垢的锅炉俐饭断 J 表面形貌F i g 3F r a c t u r es u r f a c em o r p h o l o g yo fb o i l e rs t e e lI l e a l t h ei n t e r n a ls i d es c a l e为非金属夹杂物破坏了钢板的连续性夹杂物处也是最大的应力集中处，严重地降低了钢的横向力学性能，在受力较大的条件下易从此开裂。表l 钢中夹杂物成分T a b 1T h ec o
10、m p o s i t i o no fi n d u s i o ni ns t e e l0M gA IS iC aM nF eS硫化物夹杂(受火处)1 5 8 57 4 7 09 4 5硫化物夹杂(远离受火处)1 5 5 27 5 8 98 5 8混合央杂物2 0 7 51 3 38 8 21 1 51 4 1 91 1 3 02 8 0 91 4 3 6俐5 锅简俐板中的灭朵物F i g 5I n c l u s i o ni nt h eb o i l e rs t e e l1 3 组织分析图6 为受火处和远离受火处锅筒钢板的显、微组织。可看出，锅筒钢板的显微组织为铁素图4 锅炉钢
11、板的断u 学罄体加珠光体，沿轧制方向呈带状分布，带状组F g 4F r a。t u r em。r p h o l o g yo f b。i 1。8 钯烈织4 5 级1 3 J：严重降低了钢板的横向力学性能。1 2 杂物分析图7 为锅筒钢板显微组织中珠光体的形态。可沿平行于裂纹方向(轧制方向)在受火处(裂纹见，在远离受火处其为片状珠光体，在受火处其附近)和远离受火处取两块试样，制成标准金相试为粒状珠光体。样，抛光后不浸蚀，对钢中夹杂物进行分析。夹杂受火处珠光体球化。是由于受火处锅垢较厚。物很细且很长，主要是硫化物夹杂，夹杂物的成分导热差钢板不能及时被水冷却，且受火处加热温见表1。根据G B l
12、0 5 6 1-8 9 钢中非金属夹杂物显微度高，使钢板温度过高所致。珠光体的球化，严重评定方法评级【2】，夹杂物为4 级，如图5 所示。因降低了材料的力学性能。图6 受火处和远离受火处锅筒钢板的显微组织F i g 6M i c r o S t r u c t u r eo ft h ed r u ms t e e lf a ra w a yf r o mt h eh e a t i n gp o s i t i o n图7 锅筒钢板显微组织I I 珠光体的形态F i g 7T h ef o r mo fp e a r l i t ei nt h em i c r o s t r u c t
13、u r eo fd r u ms t e e l热加工工艺2 0 0 9 年第3 8 卷第1 8 期1 4 9 万方数据材料热处理技术“M a t e r i a l&H e a tT r e a t m e n t2 0 0 9 年9 月1 4 裂纹分析锅炉钢板上有三条总长约1 4 0m m 的主裂纹，并且已经裂透，主裂纹上有二次裂纹，在受火处锅垢下面的许多硅微裂纹，如图8 所示。显微裂纹上也有许多二次裂纹，如图9 所示。这些显微裂纹和二次裂纹是一些典型的应力裂纹。由于锅垢与钢板的膨胀系数不同在加热和冷却时锅炉的锅筒钢板与锅垢接触的表面上产生较大的应力当应力超过钢板的强度极限时发生开裂形成显
14、网8 不同部位的显微裂纹F i g 8M i c r o c r a c ku n d e rt h eh e a t i n gp o s i t i o no fb o i l e rs c a l e图9 硅微裂纹卜的次裂纹F i g 9S e c o n dc r a c ko nt h es u r f a c eo fm i c r o c r a c k微裂纹，并在裂纹扩展时产生二次裂纹【4】。2结语(1)锅炉的锅筒钢板断裂的断口是脆性断口，并且裂纹从锅筒钢板内侧向外侧扩展。(2)钢中夹杂物为4 级。严重降低了钢的横向力学性能。(3)锅筒钢板的显微组织为铁素体加珠光体，沿轧制方向
15、呈带状分布，带状组织为4 5 级。(4)锅筒钢板的主裂纹上有二次裂纹，并且锅筒钢板上还有许多显微裂纹，是典型的应力裂纹。综上所述，由于锅炉的锅筒钢板夹杂物和带状组织严重，加上锅炉结垢，使钢板组织中的珠光体球化，降低了钢板的强度同时，锅垢还使锅筒钢板表面产生较大的应力，致使钢板产生显微裂纹并扩展，以至最后开裂。3改进措施选用优质钢板；通过热处理，改变钢板中的金相组织；控制锅炉用水水质，及时除垢；定期检查。参考文献：(1】兰晔峰，连铸二次冷却过程建模与参数分析 J】热加工工艺。2 0 0 8，3 7(2 1)：6 1 6 4 2】任颂赞，张静江钢铁金相图谱 M】上海：上海科学技术文献出版社2 0
16、0 3 6 3 5 6 4 2【3】冯砚厅，郑相锋，李巾伟再热器联箱管接头失效分析【J】热加上工艺，2 0 0 8，3 7(1 9)：1 3 0-1 3 1 4】韩平包钢圆坯冷却L 艺制度的研究【D】西安：西安建筑科技大学2 0 0 1 田(上接第1 4 7 页)火并以缓慢冷却速度进行冷却。该蝶簧C r 含量高达5 以上，具备发生高温同火脆性的合金元素条件，新蝶簧的冲击韧度很低表明蝶簧在调质处理时即已发生回火脆其原因可能与回火温度和回火后的冷却速度有关，最有可能的原因是回火后冷却速度过于缓慢(比如常规的空冷)，应该采用油冷甚至水冷来进行回火后的冷却，以免产生高温同火脆性因此通过合理制定热处理一
17、r 艺可以有效解决该蝶簧的同火脆性问题。6 结语和建议(1)蝶簧的开裂属于高温回火脆性开裂，不合理的热处理工艺导致了蝶簧的脆性，而长期高温的工作条件也进一步加剧厂蝶簧的脆性。(2)建议采用油冷甚至水冷来进行回火后的冷却，以免产生高温回火脆性。参考文献：【l】G B T 1 2 9 9-2 0 0 0，合金T 具钢【S】【2】周峥工程材料与热处理【M】济南：山东大学出版社，2 0 0 4 8【3】钟群鹏，赵子华断口学 M】北京：高等教育出版社，2 0 0 6 6 田1 5 0H o tW o r k i n gT e c h n o l o g y2 0 0 9，V 0 1 3 8，N o 18
18、 万方数据燃煤锅炉锅筒开裂失效分析燃煤锅炉锅筒开裂失效分析作者：曹庆峰，王树礼，李泉，徐桂洪，CAO Qingfeng，WANG Shuli，LI Quan，XUGuihong作者单位：曹庆峰,王树礼,李泉,CAO Qingfeng,WANG Shuli,LI Quan(山东大学工程训练中心,山东,济南,250061)，徐桂洪,XU Guihong(威海职业技术学院,山东,威海,264200)刊名：热加工工艺英文刊名：HOT WORKING TECHNOLOGY年，卷(期)：2009,38(18)被引用次数：1次 参考文献(4条)参考文献(4条)1.兰晔峰 连铸二次冷却过程建模与参数分析期刊论
19、文-热加工工艺 2008(21)2.任颂赞;张静江 钢铁金相图谱 20033.冯砚厅;郑相锋;李中伟 再热器联箱管接头失效分析期刊论文-热加工工艺 2008(19)4.韩平 包钢圆坯冷却工艺制度的研究 2001 本文读者也读过(10条)本文读者也读过(10条)1.赵绪阳.尚海军 T/P91材料在锅炉制造中质量控制会议论文-20082.黄丽荣.HUANG Lirong 40Cr钢螺母断裂失效分析期刊论文-热加工工艺2009,38(8)3.冷祯皋.Leng Zhengao 引进电站蒸汽锅炉材料及焊接质量问题期刊论文-四川电力技术2006,29(1)4.郑隆滨.孙育新.崔颖.包士梅.龚正春.张伯康.
20、张国生 工业锅炉新材料-硅铝耐热球铁期刊论文-锅炉制造2001(3)5.蔡安定 抓住机遇,迎接挑战,增强失效分析能力期刊论文-理化检验-物理分册2005,41(z1)6.江哲生.李耀君.束国刚 新型发电技术对设备材料需求的展望会议论文-19997.贾永昌.JIA Yong-chang CFB锅炉金属受热面的防磨技术期刊论文-有色金属（冶炼部分）2007(z1)8.周俊虎.赵晓辉.刘建忠.杨卫娟.黄镇宇.岑可法.ZHOU Jun-hu.ZHAO Xiao-hui.LIU Jian-zhong.YANG Wei-juan.HUANG Zhen-yu.CEN Ke-fa 锅炉内卫燃带上高熔点灰渣沉积机理分析期刊论文-中国电机工程学报2008,28(14)9.刘庆瑔.陈轶希.丁永军.沙爱星.毛建波 K417合金级空心涡轮叶片裂纹故障综合分析报告会议论文-200610.张红霞.赵红利.赵玉梅.史秋月.夏建元 汽车发动机回油管失效分析期刊论文-焊接技术2011,40(2)引证文献(1条)引证文献(1条)1.赵金成.施哲.阴树标.赵卫东 艾萨炉喷枪的失效分析期刊论文-热加工工艺 2012(11)本文链接：http:/