超临界循环流化床锅炉以其高效、低污染的特点,成为火力发电的主要发展方向。然而近来在国内外电厂中频频出现过热器中TP347H膜式壁管屏热影响区处再热裂纹引起的泄露和爆管事件,严重影响了火电机组的安全稳定运行。因此,通过对超临界循环流化床锅炉TP347H膜式壁管屏再热裂纹的形成原因及机理的研究,为超临界循环流化床机组膜式壁管屏的设计、制造及运行提供理论支持。使用盲孔法和Ansys有限元软件对TP347H膜式壁管屏焊接残余应力进行研究,结果表明,焊接膜式壁管屏在熔合线附近热影响区残余应力很高,服役过程中焊接残余应力释放。随后使用Ansys对膜式壁管屏在实际工况条件下的应力状态进行计算,结果表明温度分布对服役膜式壁管屏应力分布影响极大,温度应力和残余应力是膜式壁管屏轴向应力的最主要部分。膜式壁管屏在两种应力的共同作用下发生开裂。采用基于Thermorestor-W型热拘束模拟装置的热影响区高温拉伸试验对TP347H热影响区及母材的再热裂纹敏感性进行评估。随后对力学性能、断口、断口剖面的晶粒尺寸、析出相进行分析。结果表明,热影响区再热裂纹敏感性随温度呈现C曲线,750℃时再热裂纹敏感性最高。材料力学性能、断口、断裂特征、晶粒尺寸、析出物也随温度发生变化,这些变化均对再热裂纹敏感性造成影响。为了阐明热影响区再热裂纹形成机理,对750℃热影响区再热裂纹使用TEM和EBSD等对裂纹开裂和扩展过程进行了研究,结果显示TP347H热影响区再热裂纹的形核是由于析出物与基体不共格、较大析出物开裂、晶界两侧晶粒取向差异大等原因造成的。TP347H热影响区再热裂纹的扩展是由于高温下晶界弱化造成的。高温下大角度晶界增加以及析出物析出时晶界形成的无沉淀析出带导致了晶界发生弱化。总结出了开裂和扩展过程中的4种模型,从而对超临界循环流化床锅炉过热器TP347H膜式壁管屏制造和安装提供了依据。