蒋程宇，邢彦锋，曹菊勇，周青云

（1.201620 上海市 上海工程技术大学 机械与汽车工程学院；2.200135 上海市 上海佳地喷雾系统有限公司）

0 引言

钢厂高炉蒸发冷却器使用的外混喷枪是由3层同心钢管、弯头和连接法兰焊制而成，其中：外层管线钢管的规格为Φ88.9 mm×4 mm，材料为304 型不锈钢，内部两层管线钢管的规格分别为Φ48.3 mm×4 mm 和Φ33.7 mm×4 mm，材料均为310 型不锈钢。管线中输送的介质为水和水蒸气，压力范围分别为0.4～0.8 MPa 和0.6～1 MPa，两者压力可以任意调节，相互间不会产生干涉，产生颗粒度在60～160 μm 的细小锥形水雾颗粒。该喷枪的设计寿命为1 年，但是在喷枪投入运行数月后发生泄漏。经初步检查发现，在最外层钢管和弯头焊缝处产生穿透性裂纹。为了查明此焊缝开裂失效的原因，对其进行了失效分析。

1 理化检验及结果

1.1 宏观形貌分析

从钢厂提供的两次失效的喷枪管线上的失效焊缝位置截取2 个试样，1#试样所属的管线焊缝在焊前未进行开坡口处理，2#试样所属的管线焊缝在焊前进行了开坡口处理(坡口角度：30°)[1]。失效喷枪管线的宏观形貌和1#试样的开裂位置如图1 所示。该裂纹出现在环焊缝上，说明该处有较大的拉应力[2-3]。将管线焊缝沿裂纹处打开，通过体式显微镜拍摄所得断口的宏观形貌如图2 所示。该断口未见明显塑性变形，呈脆性端口特征，断口右侧表面有大量腐蚀产物覆盖，左侧断口平齐，是由于焊接时未焊透导致。平齐区内表面相对平整，外表面粗糙且呈放射状，可判断平齐区内表面最先起裂，并向外表面和管周方向扩展[4]，该区域判定为裂纹源位置，并在图2 中标出。……