河南四通锅炉对于锅炉的受力部位出现开裂现象的研究
3分析原因
3. 1说明疲劳裂纹的产生过程
长期的实践积累和实验分析得出，在循环载荷的作用下，疲劳裂纹的发展一般由三个阶段组成：一、在应力集中处产生初始疲劳裂纹;二、裂纹稳定扩展;三、断裂(在锅炉本体受压部件上讲，即出现泄漏事故)。( 1)在焊接接头中，产生疲劳裂纹的循环次数一般要比其它联接型式中所产生的疲劳裂纹的循环次数少。这是因为焊接接头中不仅有应力集中(如角焊缝的焊趾处、角焊缝根部)所示，而且这些部位易产生焊接接头缺陷，加上残余应力比较高，疲劳裂纹往往很快起源于此，所以焊接接头疲劳裂纹的产生阶段就只占整个疲劳过程中相当短的时间，由于角焊缝的结构特点，应力集中系数要比对接接头的应力集中系数高，所以角焊缝焊接接头产生疲劳裂纹的循环次数就更少些。( 2)根据著名的拉埃特和斯密司疲劳裂纹扩展机理解释模型，裂纹尖端在经过每次循环加载(即经历一次锐化钝化再锐化的过程) ，断口表面就产生一道辉纹。蒸汽锅炉 ( 3)裂纹在循环载荷作用下，不断向前扩展，最终进入断裂阶段，该热电厂此部件的疲劳裂纹也就是这样形成和发展的。
3. 2外因
疲劳破坏与载荷应力循环特性有关，根据疲劳曲线，某一循环次数N的破坏应力即为该循环次数下的疲劳强度，从图中可以看出，曲线与纵坐标的交点即为静载荷强度极限b，曲线的水平渐近线即为疲劳极限。说明在拉伸变载荷作用下的疲劳强度比脉动载荷疲劳强度大，比交变载荷疲劳强度更大。
也就是锅炉在正常无负荷波动工作情况下不出现疲劳(工作应力< b受压部件也不会出现破坏)。而负荷经常频繁波动的热电厂的锅炉受压部件(特别是过热器出口集箱的蒸汽出口管座角焊缝处)就易出现疲劳，但比频繁升停炉( r = 0) ，负荷又经常波动的受压部件疲劳强度要高得多。
前面提到的该热电厂，就是经常白天升炉，晚上停炉，如此，受压部件的疲劳强度相对就较低，所以，这就是该热电厂所使用的锅炉不到三年就出现疲劳裂纹的外部原因所在。
3. 3内因
4结论和改进措施
针对以上分析，我们认为，角焊缝采用非全焊透结构型式和未作退火处理是过早产生疲劳破坏的主要内在原因。河南省四通锅炉有限公司网址：http://www.yipengwang.com所以，我们尤其对设计制造热电行业锅炉(不论额定蒸汽压力等级)受压部件的角焊缝结构和工艺，提出如下改进措施：一、全焊透;二、整体退火处理。
(1)结构型式：锅炉受压部件的角焊缝都采用所示的全焊透结构，特别是过热器出口集箱管座的角焊缝，更应该采用此结构形式。
(2)工艺要求：首先采用内侧氩弧焊封底(某些制造单位已在使用管子内侧自动氩弧焊机，这样能避免根部内侧出现内凹，成型好，能保证质量) ，然后外部手工电焊焊接，要求保证全焊透，不得有焊接缺陷，焊后外表面必须清磨出所示的圆弧过渡，如此等等，才能尽可能降低角焊缝应力集中系数和可能出现的隐患，特别是现在，设计锅炉的过热器常采用12CrlM oV和15CrM o材料，因为合金钢材料对应力集中处的缺陷产生微裂纹比较敏感，所以更要求采用以上的全焊透结构和严格的工艺加以保证。
(3)热处理：做好锅炉各种受压部件角焊缝相应的焊后整体消除应力处理。
只有这样，采用以上的结构和工艺措施，才能大大地提高锅炉受压部件角焊缝的疲劳强度，极大地延长锅炉的使用寿命，目前我们还未发现一例，本企业制造的额定蒸汽压力大于等于9. 81 MPa的热电锅炉受压部件出现疲劳裂纹事故，所以从这一事实上也进一步说明锅炉不论额定蒸汽压力等级，受压部件的角焊缝都采用全焊透结构型式，焊后整体热处理，这在热电行业很有现实意义，因此，希望锅炉设计制造行业在这方面能有相应的提高。
