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銅管開裂失效分析

銅管開裂失效是一個復雜且關鍵的問題，它涉及多個方面的因素，包括銅管的質量、使用條件、安裝工藝以及環境因素等。以下是對銅管開裂失效的詳細分析：

首先，銅管的質量是導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、內部氧化或夾雜物等，這些缺陷會影響銅管的強度和耐腐蝕性，從而增加開裂的風險。此外，銅管的材質和規格也會影響其性能和使用壽命。

其次，使用條件也是導致銅管開裂失效的關鍵因素。在高溫、高壓或腐蝕性環境下，銅管的性能會受到嚴重影響，容易出現開裂現象。此外，如果銅管在使用過程中受到外力沖擊或振動，也容易導致開裂失效。

再次，安裝工藝對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或焊接不牢固等問題，會導致銅管在使用過程中出現開裂。因此，在安裝銅管時，需要嚴格按照操作規程進行，確保安裝質量。

最后，環境因素也會對銅管開裂失效產生影響。例如，空氣中的氧氣和水分會與銅管發生化學反應，導致銅管腐蝕和開裂。此外，長期暴露在陽光下或受到其他環境因素的影響，也會加速銅管的老化和開裂。

綜上所述，銅管開裂失效是一個多因素導致的問題。為了預防銅管開裂失效，需要從銅管質量、使用條件、安裝工藝和環境因素等多個方面入手，采取有效的措施進行防范和應對。同時，在使用過程中，也需要對銅管進行定期檢查和維護，及時發現并處理潛在的問題，確保銅管的安全可靠運行。

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試，組裝后銅管在焊縫位置發生開裂泄漏現象，現需分析失效原因。

二、銅管開裂失效分析過程

1.斷口SEM&EDS檢測

在光學顯微鏡下觀察，NG樣品裂紋均處于焊縫位置，但經氣密性測試發現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械損傷痕跡，OK樣品未見裂紋和明顯機械損傷痕跡，見下圖：

NG樣品宏觀形貌圖

對NG樣品打開裂紋觀察斷口，在光學顯微鏡下可見焊縫裂紋內部存在變色。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，為應力過載導致的脆性解理斷裂，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測試數據

2.CT 檢查

對NG樣品進行CT測試，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，紫銅管未發生開裂，見下圖：

NG樣品CT測試圖片

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

OK樣品腐蝕態

三、銅管開裂失效分析結論

綜上所述，樣品失效原因推測為紫銅管與黃銅六角螺絲有效焊接面積過小，同時在較大外力作用下引發的過載開裂。

華南檢測：