Page 58 - 电力与能源2024年第六期
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694 黄 诚，等：上海并网发电厂 2023 年度发电锅炉“四管”泄漏失效分析与统计
SA213/SA 213M 对 T23 钢的要求，管件的化学成 腐蚀层厚度均小于开裂一侧；虽然内外壁也都有
分合格。 微 裂 纹 ，但 裂 纹 深 度 均 较 小 ，没 有 明 显 的 扩 展
表 1 化学成分质量分析 wt% 迹象。
元素 V Mn Cr Mo Nb W Fe 1.3.5 硬度分析
实测值 0.19 0.22 2.38 0.24 0.078 1.54 94.13
按照 GB/T 4340.1—2009《金属材料 维氏硬
0.20 0.10 1.90 0.05 0.02 1.45
标准值 — — — — — — 余量 度 试 验 第 1 部 分 ：试 验 方 法》，使 用 Wilson 402
0.30 0.60 2.60 0.30 0.08 1.75
MVD 型显微维氏硬度计对剖面试样的焊缝、热影
1.3.4 金相分析 响区和直管侧母材进行显微维氏硬度检测。硬度
对泄漏管件表面和剖面进行了金相分析，根 检测结果显示，焊缝和细晶热影响区的硬度最高，
据 DL/T 884—2019《火电厂金相检验与评定技术 达到约 320 HV0.5/10，粗晶热影响区稍低，约为
导则》的要求，对试样进行打磨、抛光，使用 4%（体 290 HV0.5/10，母材硬度最低，约为170 HV0.5/10。
积分数）硝酸酒精对其进行腐蚀后，利用 AxioOb⁃ 同时按照 GB/T 231.1—2018《金属材料 布氏硬
server.D1m 倒置万能材料显微镜进行金相组织观 度试验 第 1 部分：试验方法》，对直管母材和焊缝
察，结果如下。 区域进行了布氏硬度检测。结果显示，直管母材
（1）焊缝处显微组织主要是马氏体和少量贝 平均硬度为 174 HBW，满足 DL/T 438—2016《火
氏体，板条特征明显。粗晶区显微组织以贝氏体 力发电厂金属技术监督规程》对 T23 钢硬度的要
和马氏体为主，板条特征较为明显，晶内含有大量 求。焊缝处平均硬度为 327 HBW，高于标准要求
析出相。细晶区显微组织以粒状贝氏体为主，几 的上限值。
乎没有板条特征，晶内含有大量析出相。母材显 1.3.6 断口分析
微组织为贝氏体，晶内残存少量板条特征，晶内含 低倍下断口中间区域较平坦，可见由内表面
有较多析出相，且有一定程度老化，老化等级在 3 起始的放射状花样。近内表面处可以看到表面有
～4 级。以上显微组织均无明显异常。 大量的氧化物颗粒，这是在长期高温蒸汽环境下
（2）接近裂纹边缘和远离裂纹边缘处的显微 形成的。氧化物在断口表面不断生成，掩盖了部
组织。宏观结果显示裂纹扩展路径基本在母材 分形貌，但这也从侧面说明该区域扩展了较长时
内，这些裂纹均为环向裂纹，表明管件受到沿轴向 间。断口中间位置可见横向二次裂纹，隐约可见
的拉应力或疲劳载荷。裂纹均与表面氧化腐蚀有 横向分布的扩展条纹，在较平坦的扩展区也可看
伴生关系，表明裂纹在较长时间之前就已经形成， 到数条横向条纹，且条纹的密度由内向外逐渐减
腐蚀与裂纹扩展可能存在相互促进作用。发现的 小，这些是疲劳裂纹的重要特征。近内表面区域
裂纹均位于靠近焊缝的母材区域，在焊缝、热影响 的高倍显微形貌可见该区域平整度不及扩展区，
区及远离焊缝的母材区域，虽然也有表面氧化形 氧化严重，隐约显示横向条纹。以上特征表明，泄
成的腐蚀区，但均无环向裂纹。 漏水冷壁管内壁的起始开裂区在疲劳载荷下经历
（3）内/外壁微裂纹均位于宏观裂纹附近的直 了长时间的扩展。
管母材一侧。在内外壁表面均观察到腐蚀层和微 1.3.7 综合分析及结论
裂纹，这与表面观察结果一致。其中，内壁腐蚀层 化学成分分析结果显示泄漏管件材料化学成
较薄，外壁腐蚀厚较厚，这是因为内壁以高温蒸汽 分合格。宏观检查结果显示，管件在服役过程中
氧化为主，温度较低，而外壁则以煤灰和烟气的热 可能长期承受疲劳载荷。显微组织观察结果表
腐蚀为主，温度较高。相应地，外壁的微裂纹也较 明，管件向火侧（开裂一侧）内、外壁表面均有微裂
深，可达到 200 μm。在该管件未开裂的一侧（即 纹，并伴有氧化和腐蚀，外壁裂纹最深可达 200 μm。
背火侧）进行相同的显微形貌观察，发现内外壁的 硬度试验结果显示，管件母材硬度合格，焊缝硬度
