热水锅炉烟管裂纹一般是从距管端 距离的烟管外壁发展而成的，这与管端因冷却不好过热而引起的裂纹不同，同时烟管还有周向裂纹，说明裂纹源不可能在管口端面。引起裂纹的机理非常复杂，结合锅炉运行工况分析，裂纹的产生主要受到以下几种因素的影响。
1、管端角焊缝部位热应力大
燃油燃气锅炉的燃烧强度大，烟气进入回燃室的温度一般在900℃左右，回燃室管板温度相对较低，所以管板要吸收来自高温烟气的辐射热。同时，烟气以 速度进入烟管后，以对流传热的方式将热量传给烟管。就整个管板而言，其接受的热辐射是比较均匀的，但管孔周围的管板，除了接受辐射热，还接受烟管吸收的对流换热量，这部分热量是通过烟管和管板的连接部位传给管板的，在管孔处管板接受的热量是辐射和对流两部分热量的肴加。在管子入口处，由于烟气流动受到很大扰动，几乎不存在热边界层，其局部放热系数远远大于烟气在管内达到稳定流动后的放热系数，这就是所谓的“入口效应”。“入口效应”使烟管和管板受热产生很大的不均匀性，管端烟气入口处热负荷 大，会因为受热膨胀不均，在角焊缝连接部位产生很大的热应力。
2、热水锅炉烟管与管板角焊缝应力集中
在制造或修理过程中，因管孔未开坡口，或技术规范中明确要求的焊前预胀间隙的工序被忽略，或焊工作业人员未 遵照焊接工艺施焊，则焊后焊缝根部可能有未焊透、未熔合等缺陷，减少焊缝的承载面积，造成局部应力集中，而且存在很大的焊接残余应力。
在锅炉启动、运行和停比过程中，承压部件除承受介质的工作压力外，还会因不同部件的热膨胀变形量不同，烟管与管板的角焊缝部位承受不同的拉伸、压缩和剪切作用，产生较大的附加交变应力。在ASME规范中就规定，角焊缝承受剪切载荷时的许用应力只是金属材料同温度下许用应力的49%。很多热水锅炉采用出回水温度参数自动控制启停，启停次数频繁，有的热水锅炉一天内甚至启停次数达十几次之多。锅炉运行中应力幅度的频繁变化和应力集中，促使烟管与管板的角焊缝成为焊接结构的薄弱点。
3、高温烟区内承压部件水侧结垢
对于烟管管端裂纹的锅炉，检查其高温烟区内承压部件水侧通常都结有水垢，尤其是烟管和回燃室管板交界处周围的水垢厚度达10mm。因为管孔壁处的热负荷高，锅水温度高，水中碳酸盐硬度物质的溶解度下降，容易沉淀析出，附着在金属壁面上形成水垢恶化了锅水对金属壁面的冷却效果，导致受热面壁温升高，力学性能下降。水垢还会引起结垢部位金属的垢下腐蚀，由于结垢部位金属壁温升高，促使腐蚀速率提高。
4、闭塞区内的热疲劳失效
热水锅炉烟管与管板焊接前预胀不充分或不预胀时，管子外壁和管孔壁间就会不同程度存在 的间隙。即使是烟管与管板连接部位被水垢覆盖，也会在锅炉运行时有锅水渗入，在间隙中形成一个环形水膜，由于被水垢与锅水的主流场隔开，这里水循环不良，形成闭塞区。由于管孔处所受的热负荷 大，“过冷沸腾” 先在这里发生。又由于汽泡不能自由地游离出间隙，因而汽泡逐渐聚集长大，使水膜变成了汽膜，管孔壁和烟管管端传热随之恶化，造成局部金属过热。随后，因汽膜膨胀破裂而喷出，再一次在间隙内形成水膜，局部过热金属又被锅水冷却，周而复始，这种循环每小时可以发生很多次，再加上角焊缝根部应力集中，所以，用不了很长的时间，就可能在角焊缝根部或其热影响区内产生微裂纹。随着运行时间的延长，在热应力的反复交变作用下，微裂纹逐渐扩展成宏观裂纹，造成烟管管端的热疲劳失效，严重时裂纹可能扩展到角焊缝外表面，甚至延伸到管板上。
5、腐蚀疲劳加速裂纹扩展
在锅炉运行时，烟管管端承受很高的交变热应力作用，金属晶格间产生滑移，破坏了金属表面的钝化膜，由于电化学腐蚀，在钝化膜破损处产生微观腐蚀。在烟管和管板之间的孔隙内，锅水发生过冷沸腾时，汽化锅水所溶解的盐分转移到未汽化的锅水内，使锅水高度浓缩，锅水的导电性增强，并且此处的锅水温度高，金属壁温也很高，电化学腐蚀的反应速度加快。给水溶解氧不合格是电化学腐蚀的推动力，它是阴极去极化剂，使得腐蚀持续进行。微裂纹在交变热应力和裂纹 的阳极溶解过程的共同作用下，不断扩展。铁受水中溶解氧的腐蚀是一种电化学腐蚀，铁和氧形成两个电极组成腐蚀电池，铁为阳极失去电子，以离子形式进入锅水中，氧在阴极吸收阳极释放出的电子，起到阴极去极化作用，锅水不断溶入的氧，使腐蚀不断加深。
综上所述在高温运行工况下，在交变热应力、焊接残余应力、锅内工作压力等因素共同作用下，当高温烟区烟管与管板连接角焊缝根部存有未熔合、未焊透缺陷时，因承载面积减小，局部应力集中，促使裂纹源形成，裂纹扩展到 程度，承受不了应力作用，导致沿角焊缝焊接热影响区内未 熔合区开裂，形成宏观上的周向裂纹。对于存在魏氏组织的烟管管端，塑性和韧性下降而脆性增大，高温性能下降，很容易在管壁有划痕缺陷的部位 先形成微裂纹，进一步扩展就形成了轴向裂纹，扩展到烟管端面就变成了径向裂纹。热疲劳和腐蚀疲劳会加速裂纹的扩展，造成腐蚀性热疲劳损坏，一般形成的裂纹都不太大，断口既有疲劳破坏的特征，又有腐蚀破坏的特征。
