Анализ сканограмм показывает, что в трещине на свежеобразованной поверхности в первую очередь образуются оксиды железа, а затем остальные соединения. Постепенно в полости трещины накапливается углерод, наличие которого обусловлено органическими примесями, присутствующими в котловой воде. Распределение меди в отложениях весьма неравномерно (превышение фонового содержания на профилограмме от 4 до 55 крат. Содержание фосфора в отложениях значительно превышает его концентрацию в стали, поэтому никаких сомнений нет в том, что это следствие фосфатирования котловой воды. При этом отмечалось одновременное повышение локального содержания фосфора и натрия. Более того, при повышении пиков фосфора и натрия пики интенсивности меди уменьшались. Образование зон с повышенным содержанием P, Na, Mg, их чередование с зонами больших концентраций Zn и Fe, на границе между которыми располагаются пики Cu, подтверждают временной характер образования отложений и указывает на основной источник поступления в систему перечисленных выше элементов - питательную воду.
Коррозионно-усталостные трещины обычно межкристаллитны. Они часто ветвятся, и вблизи основной трещины на поверхности металла нередко можно видеть несколько других. Усталостные трещины также транскристаллитны, но появление более одной главной трещины крайне редко.
При коррозионной усталости на поверхности металла могут образовываться коррозионные питтинг-язвы, от которых берут начало трещины, хотя питтинг не обязательно предшествует коррозионно-усталостному разрушению. Если материал взаимодействует с коррозионной средой в отсутствие оксидной пленки или пленки продуктов коррозии, то появляется возможность коррозионно-усталостного разрушения.
В результате проведенных исследований можно полагать, что механизм развития трещин на внутренней поверхности экранных труб в процессе эксплуатации является в основном деформационно-коррозионным. Первоначально микротрещина (или их сетка) образуются в оксидной пленке на поверхности стали. Это может вызываться повышенным механическим или термическим (особенно, циклическим) нагружением (например, при растопке, расхолаживании котла, пульсирующем факеле и т.п.) вследствие различных коэффициентов термического расширения у металла и покрывающей его защитной пленки. Для условий работы газомазутных котлов с высокими тепловыми нагрузками на экраны наиболее вероятной причиной повреждений оксидных пленок является нарушение нормального режима кипения с возникновением частых и значительных теплосмен в зоне поочередного образования и смыва парового слоя на внутренней поверхности трубы вдоль образующей, наиболее выступающей в сторону факела.
После повреждения защитной пленки на поверхности металла интенсивно протекают коррозионные процессы и развитие трещин существенно облегчается за счет активного наводораживания (охрупчивания) стали и направленной диффузии различных элементов (соединений) из котловой воды. Особое значение при этом имеет свойственная газомазутным котлам совокупность высоких тепловых нагрузок на экранные трубы и наличия на их внутренней поверхности опасных (пористых, малотеплопроводных) отложений. В последних может происходить глубокое упаривание котловой воды с чрезмерным (до 1000-100000) концентрированием у поверхности металла различных, в том числе коррозионно активных примесей.
Следует отметить, что питтинговая коррозия и коррозионная усталость имеют одну и ту же общую особенность. В обоих случаях материал практически в целом остается невредимым, а область влияния приложенных напряжений или поражения ограничивается очень небольшими участками поверхности металла.
Исследованиями ЦКТИ и испытаниями НИИТЭ установлено, что обычные феррофосфатные отложения имеют низкую теплопроводность, большую пористость. Они, как уже отмечалось, не обладают защитными противокоррозионными свойствами и способствуют дестабилизации нормального режима кипения. В результате с лобовой стороны трубы вдоль образующей, наиболее выступающей в сторону факела, образуется периодически смываемый потоком среды "ползущий" паровой слой, и протекает процесс пароводяной коррозии. Из-за образования паровой пленки металл подвергается периодическим локальным перегревам. Следует учитывать, что коррозионные повреждения экранных труб могут происходить при тепловых потоках ниже критических, если созданы условия для нарушения гидродинамики потока пароводяной смеси, глубокого упаривания котловой воды с концентрированием в пристенном слое ее примесей.
Следует обратить внимание, что повышенное содержание меди в отложениях - до 12%, подтверждает высокий уровень тепловых нагрузок на экраны котлов. При этом в отложениях часто присутствует много оксида кальция (более 20%). Кальциевые отложения также отличаются малой теплопроводностью, что в свою очередь приводит к перегреву металла труб.