铜管开裂失效分析

铜管开裂失效是一个复杂且关键的问题，它涉及多个方面的因素，包括铜管的质量、使用条件、安装工艺以及环境因素等。以下是对铜管开裂失效的详细分析：

首先，铜管的质量是导致开裂失效的重要因素之一。铜管在制造过程中可能存在一些缺陷，如表面划痕、内部氧化或夹杂物等，这些缺陷会影响铜管的强度和耐腐蚀性，从而增加开裂的风险。此外，铜管的材质和规格也会影响其性能和使用寿命。

其次，使用条件也是导致铜管开裂失效的关键因素。在高温、高压或腐蚀性环境下，铜管的性能会受到严重影响，容易出现开裂现象。此外，如果铜管在使用过程中受到外力冲击或振动，也容易导致开裂失效。

再次，安装工艺对铜管开裂失效的影响也不容忽视。如果安装过程中存在操作不当或焊接不牢固等问题，会导致铜管在使用过程中出现开裂。因此，在安装铜管时，需要严格按照操作规程进行，确保安装质量。

最后，环境因素也会对铜管开裂失效产生影响。例如，空气中的氧气和水分会与铜管发生化学反应，导致铜管腐蚀和开裂。此外，长期暴露在阳光下或受到其他环境因素的影响，也会加速铜管的老化和开裂。

综上所述，铜管开裂失效是一个多因素导致的问题。为了预防铜管开裂失效，需要从铜管质量、使用条件、安装工艺和环境因素等多个方面入手，采取有效的措施进行防范和应对。同时，在使用过程中，也需要对铜管进行定期检查和维护，及时发现并处理潜在的问题，确保铜管的安全可靠运行。

一、铜管开裂失效分析案例背景

某铜管出厂前已通过气压测试，组装后铜管在焊缝位置发生开裂泄漏现象，现需分析失效原因。

二、铜管开裂失效分析过程

1.断口SEM&EDS检测

在光学显微镜下观察，NG样品裂纹均处于焊缝位置，但经气密性测试发现裂纹亦处于焊缝位置。NG样品在开裂位置处的黄铜六角螺丝均可见明显机械损伤痕迹，OK样品未见裂纹和明显机械损伤痕迹，见下图：

NG样品宏观形貌图

对NG样品打开裂纹观察断口，在光学显微镜下可见焊缝裂纹内部存在变色。在电镜下观察，位置1（人为打开的焊缝处的断口）处可见解理扇形，为应力过载导致的脆性解理断裂，断口未见明显异物；位置2（焊缝开裂位置）亦呈解理断裂，部分位置沿条状相界面开裂，高倍下可见断口表面存在氧化腐蚀形貌；位置3（人为打开的黄铜六角螺丝处的断口）可见明显韧窝形貌，为韧性过载断裂，见下图：

NG样品断口宏观EDS位置图

NG样品-位置1 SEM

NG样品-位置2 SEM

NG样品-位置3 SEM

由EDS结果，NG样品位置1/位置2均为银磷铜焊料成分，位置2氧含量略高，此处断口可能已被氧化。位置3为铅黄铜螺丝成分，断裂时沿铅颗粒断裂，因此铅含量较高。

NG样品EDS位置1谱图

NG样品EDS位置2谱图

NG样品EDS位置3谱图

NG样品EDS测试数据

2.CT 检查

对NG样品进行CT测试，可见样品焊料未完全渗透填满紫铜管与黄铜六角螺丝间的缝隙，而裂纹已贯穿焊缝，连通缝隙与外部，紫铜管未发生开裂，见下图：

NG样品CT测试图片

3.金相组织检查

选择NG样品和OK样品镶嵌制样。先将NG样品研磨至裂纹浅表面，可见紫铜管与黄铜六角螺丝较存在较大缝隙未填充焊料，裂纹在焊缝中呈穿晶扩展，见下图：

再将NG样品和OK样品均研磨至轴线位置，可见OK样品焊料已基本填充缝隙，焊接较好。而NG样品焊料则堆积在外部，内部留有大量缝隙未填充，且存在假焊。NG样品和OK样品紫铜管和黄铜六角螺丝基材均未见明显夹杂异常，见下图：

NG样品-裂纹浅表面形貌

NG样品-轴线位置

OK样品轴线位置

将样品腐蚀处理后，可见NG样品和OK样品焊缝组织均为树枝状初生α相+共晶组织，黄铜六角螺丝组织均为白色针块状α相+黑色β相+均匀分布的颗粒状Pb相，紫铜管组织均为等轴α孪晶组织，未见明显组织异常，见下图：

NG样品腐蚀态

OK样品腐蚀态

三、铜管开裂失效分析结论

综上所述，样品失效原因推测为紫铜管与黄铜六角螺丝有效焊接面积过小，同时在较大外力作用下引发的过载开裂。

华南检测：