何家胜 张贤超 陈文龙 谢 飞 陈 才

（武汉工程大学机电工程学院)

废热锅炉服役后筒体环焊缝处的断裂失效研究

何家胜*张贤超 陈文龙 谢 飞 陈 才

（武汉工程大学机电工程学院)

某氮肥公司合成氨系统的一台合成废热锅炉筒体环焊缝周围发生多处开裂。利用JB30B冲击试验机对废锅筒体环焊缝处材料的断裂韧性进行实验分析，同时结合断裂力学的基本理论对服役后废热锅炉筒体环焊缝处的开裂失效进行分析。结果表明：由于废锅焊缝区组织的晶界性能变差，使得材料的冲击韧性显著下降，抵抗裂纹扩展的能力降低，最终在机械应力、热应力及腐蚀环境的作用下，筒体环焊缝处发生多处晶间腐蚀开裂，从而导致筒体失效。

废热锅炉 晶界 冲击韧性 晶间腐蚀 裂纹 压力容器

某氮肥公司合成氨系统的一台合成废热锅炉（以下简称废锅）经检修投入使用4个月后，其筒体环焊缝内表面出现了多处垂直于焊缝方向的裂纹（如图1所示），更换筒体2个月后又出现了同样的情况。此废热锅炉的筒体材质为16MnR，壁厚为20 mm，直径为1 800 mm，长度为7 150 mm；废锅壳程设计温度为200°C，壳程介质为饱和过热水蒸气。

图1 废热锅炉焊缝位置

1 焊缝区与母材区的冲击韧性对比实验

冲击韧性与断裂韧性一样其实际意义在于揭示材料的变脆倾向，冲击韧性表示的是材料抵抗变形或断裂的能力，即抵抗裂纹扩展的能力，冲击韧性的高低是材料的韧性和脆性的衡量依据。

本次试验在JB30B冲击试验机上进行，满足国家标准 GB/T 18658《摆锤式冲击试验机检验用夏比V型缺口标准试样》中对试验机及测量工具的各项要求，如图2所示。……