銅管開裂失效分析
銅管開裂失效是一個(gè)復(fù)雜且關(guān)鍵的問題,它涉及多個(gè)方面的因素,包括銅管的質(zhì)量、使用條件、安裝工藝以及環(huán)境因素等。以下是對(duì)銅管開裂失效的詳細(xì)分析:
首先,銅管的質(zhì)量是導(dǎo)致開裂失效的重要因素之一。銅管在制造過程中可能存在一些缺陷,如表面劃痕、內(nèi)部氧化或夾雜物等,這些缺陷會(huì)影響銅管的強(qiáng)度和耐腐蝕性,從而增加開裂的風(fēng)險(xiǎn)。此外,銅管的材質(zhì)和規(guī)格也會(huì)影響其性能和使用壽命。
其次,使用條件也是導(dǎo)致銅管開裂失效的關(guān)鍵因素。在高溫、高壓或腐蝕性環(huán)境下,銅管的性能會(huì)受到嚴(yán)重影響,容易出現(xiàn)開裂現(xiàn)象。此外,如果銅管在使用過程中受到外力沖擊或振動(dòng),也容易導(dǎo)致開裂失效。
再次,安裝工藝對(duì)銅管開裂失效的影響也不容忽視。如果安裝過程中存在操作不當(dāng)或焊接不牢固等問題,會(huì)導(dǎo)致銅管在使用過程中出現(xiàn)開裂。因此,在安裝銅管時(shí),需要嚴(yán)格按照操作規(guī)程進(jìn)行,確保安裝質(zhì)量。
最后,環(huán)境因素也會(huì)對(duì)銅管開裂失效產(chǎn)生影響。例如,空氣中的氧氣和水分會(huì)與銅管發(fā)生化學(xué)反應(yīng),導(dǎo)致銅管腐蝕和開裂。此外,長(zhǎng)期暴露在陽光下或受到其他環(huán)境因素的影響,也會(huì)加速銅管的老化和開裂。
綜上所述,銅管開裂失效是一個(gè)多因素導(dǎo)致的問題。為了預(yù)防銅管開裂失效,需要從銅管質(zhì)量、使用條件、安裝工藝和環(huán)境因素等多個(gè)方面入手,采取有效的措施進(jìn)行防范和應(yīng)對(duì)。同時(shí),在使用過程中,也需要對(duì)銅管進(jìn)行定期檢查和維護(hù),及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理潛在的問題,確保銅管的安全可靠運(yùn)行。
一、銅管開裂失效分析案例背景
某銅管出廠前已通過氣壓測(cè)試,組裝后銅管在焊縫位置發(fā)生開裂泄漏現(xiàn)象,現(xiàn)需分析失效原因。
二、銅管開裂失效分析過程
1.斷口SEM&EDS檢測(cè)
在光學(xué)顯微鏡下觀察,NG樣品裂紋均處于焊縫位置,但經(jīng)氣密性測(cè)試發(fā)現(xiàn)裂紋亦處于焊縫位置。NG樣品在開裂位置處的黃銅六角螺絲均可見明顯機(jī)械損傷痕跡,OK樣品未見裂紋和明顯機(jī)械損傷痕跡,見下圖:
NG樣品宏觀形貌圖
對(duì)NG樣品打開裂紋觀察斷口,在光學(xué)顯微鏡下可見焊縫裂紋內(nèi)部存在變色。在電鏡下觀察,位置1(人為打開的焊縫處的斷口)處可見解理扇形,為應(yīng)力過載導(dǎo)致的脆性解理斷裂,斷口未見明顯異物;位置2(焊縫開裂位置)亦呈解理斷裂,部分位置沿條狀相界面開裂,高倍下可見斷口表面存在氧化腐蝕形貌;位置3(人為打開的黃銅六角螺絲處的斷口)可見明顯韌窩形貌,為韌性過載斷裂,見下圖:
NG樣品斷口宏觀EDS位置圖
NG樣品-位置1 SEM
NG樣品-位置2 SEM
NG樣品-位置3 SEM
由EDS結(jié)果,NG樣品位置1/位置2均為銀磷銅焊料成分,位置2氧含量略高,此處斷口可能已被氧化。位置3為鉛黃銅螺絲成分,斷裂時(shí)沿鉛顆粒斷裂,因此鉛含量較高。
NG樣品EDS位置1譜圖
NG樣品EDS位置2譜圖
NG樣品EDS位置3譜圖
NG樣品EDS測(cè)試數(shù)據(jù)
2.CT 檢查
對(duì)NG樣品進(jìn)行CT測(cè)試,可見樣品焊料未完全滲透填滿紫銅管與黃銅六角螺絲間的縫隙,而裂紋已貫穿焊縫,連通縫隙與外部,紫銅管未發(fā)生開裂,見下圖:
NG樣品CT測(cè)試圖片
3.金相組織檢查
選擇NG樣品和OK樣品鑲嵌制樣。先將NG樣品研磨至裂紋淺表面,可見紫銅管與黃銅六角螺絲較存在較大縫隙未填充焊料,裂紋在焊縫中呈穿晶擴(kuò)展,見下圖:
再將NG樣品和OK樣品均研磨至軸線位置,可見OK樣品焊料已基本填充縫隙,焊接較好。而NG樣品焊料則堆積在外部,內(nèi)部留有大量縫隙未填充,且存在假焊。NG樣品和OK樣品紫銅管和黃銅六角螺絲基材均未見明顯夾雜異常,見下圖:
NG樣品-裂紋淺表面形貌
NG樣品-軸線位置
OK樣品軸線位置
將樣品腐蝕處理后,可見NG樣品和OK樣品焊縫組織均為樹枝狀初生α相+共晶組織,黃銅六角螺絲組織均為白色針塊狀α相+黑色β相+均勻分布的顆粒狀Pb相,紫銅管組織均為等軸α孿晶組織,未見明顯組織異常,見下圖:
NG樣品腐蝕態(tài)
OK樣品腐蝕態(tài)
三、銅管開裂失效分析結(jié)論
綜上所述,樣品失效原因推測(cè)為紫銅管與黃銅六角螺絲有效焊接面積過小,同時(shí)在較大外力作用下引發(fā)的過載開裂。
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