黄铜管开裂失效分析.pdf

第2o卷第12期1999年l2月腐蚀与防护CORROSION&。④一黄铜管开裂失效分析(上海材料研究上海200437)摘要采用扫描电镜和x一射线衍射等技术对黄铜管断口形貌和腐蚀产物等进行了较全面的分析。结果表明,黄铜管的开裂为***离子引起的穿晶应力腐蚀开裂主题词黄铜!堕直丛开裂’FAILUREANALYSISLuoXianjing(ShanghaiResearchInstituteofMaterials,Shanghai200437)了实例GAbstractX—]。该管所用材料为H65黄铜,为了美观,在管的外壁镀有一层铬。在生产过程中,铜管弯管后,未进行退火处理。使用不到1a,发生漏水。宏观检查中发现,。其中,大部分裂纹已贯穿整个管壁,管内壁积聚大量浅绿色腐蚀产物。,可见管材的成分合格。表1H65黄铜管的化学成分),H65铜管的组织为单相a相;裂纹由内壁向外壁扩展,内壁有肉眼可见的宏观裂纨,穿晶扩展见图1。,表明环向、轴向断口均为脆性穿晶开裂,断口上腐蚀产物清晰可见(图2、3),环向断I:l上还可见二次裂纹(图3),为典型的穿晶应力腐蚀开裂。断口的穿晶应力腐蚀开裂特征与金相观察(图1)是一致的。、20mA条件下,利用CuKaX一射线对腐蚀产物进行了分析。结果表明,管内壁腐蚀产物的主要成分为NaC1,其次为Na。Cu(CO:)。·3HO和Na2Zn3(CO)·3HO,还有少量的一SiO(见图4)。3讨论众所周知,虽然黄铜具有良好的延性,在大气环hU下7维普资讯:黄铜管开裂失效分析图2H65黄铜管轴向断口扫描电镜照片图3H69黄铜管环向断口扫描电镜照片i3O4O5O6O7O衍射角甜/(‘)图4黄铜管内庸蚀产物的X射线衍射图境中具有较好的耐蚀性,一般不会发生脆性开裂。但在特定的环境和应力条件下,却会产生应力腐蚀且开裂,表现为明显的脆性开裂,并常伴有二次裂纹。环境和应力是金属材料应力腐蚀开裂的必要条件。x射线分析结果表明,铜管弯头处积聚了大量的***化钠;存在***离子富集现象,因弯头处长期积水,***离子浓度很高,说明存在黄铜可能发生应力腐蚀开裂的环境介质。、从应力方面考虑,该失效管冷加工后,未进行去应力退火,为黄铜管的开裂挺供了应力条件。从金相分析和扫描电镜断口分析可知,其开裂为典型的穿晶应力腐蚀开裂。早期的研究普遍认为,只有氨或铵离子能导致黄铜的应力腐蚀开裂。],但是现已通过实验充分证实,十多种非铵介质均能引起黄铜的应力腐蚀开裂0]。Kawashima等用慢应变速率技术比较了海军黄铜在多种非铵介质中的应力腐蚀开裂敏感性,得出阴离子对应力腐蚀开裂敏感性的影响以下次序排列口]:NOr>clO>SO:一~MOO]~>cl一>Wo>Hco>B。O7一>CrO]一。虽然***离子引起黄铜应力腐蚀开裂的实验报道不少,但是实例报道还不多见,本分析结果支持了***离子引起黄铜应力腐蚀开裂的实验结论。另外,X一射线分析结果表明,沉积物中,除了NaC1外,还存在大量的NaCu(CO)·3HO和NaZn(CO。)-3HO。此两种腐蚀产物是NaC1、CO:和水的共同作用下形成的腐蚀产物。这说明黄铜管产生了大量的腐蚀。4结语(1)黄铜管开裂属于穿晶应力腐蚀开裂。(2)铜管的残余应力和溶液中的***离子为黄铜管的开裂提供了条件。(3)建议黄铜零件成品应进行去应力退火,以消除其发生应力腐蚀开裂的必要条件。,2:,:3JonsonHE,