4.4.7.13 銅合金的應力腐蝕(shi)及(ji)案(an)例

銅具有面心立方晶體結構，易于(yu)加(jia)工成(cheng)形，具有高的(de)(de)導電(dian)性(xing)及導熱性(xing)。銅為正電(dian)性(xing)金(jin)屬(shu)，離子化為Cu2+和Cu+時，標準電(dian)極(ji)電(dian)位分別為0.337V和0.521V，因此(ci)，銅有較好的(de)(de)耐蝕性(xing)，是最廣泛使用的(de)(de)有色金(jin)屬(shu)。

常(chang)用(yong)的(de)(de)銅(tong)(tong)(tong)(tong)及(ji)銅(tong)(tong)(tong)(tong)合金(jin)有(you)4種：純(chun)銅(tong)(tong)(tong)(tong)，黃銅(tong)(tong)(tong)(tong)，青(qing)銅(tong)(tong)(tong)(tong)（錫青(qing)銅(tong)(tong)(tong)(tong)Cu-Sn、鋁青(qing)銅(tong)(tong)(tong)(tong)Cu-A1和(he)(he)硅青(qing)銅(tong)(tong)(tong)(tong)Cu-Si）和(he)(he)白銅(tong)(tong)(tong)(tong)（Cu-Ni），在壓力容(rong)器(qi)中純(chun)銅(tong)(tong)(tong)(tong)與黃銅(tong)(tong)(tong)(tong)使用(yong)較(jiao)多。純(chun)銅(tong)(tong)(tong)(tong)是指銅(tong)(tong)(tong)(tong)質(zhi)量分數(shu)不低于99.5％ 的(de)(de)工(gong)業銅(tong)(tong)(tong)(tong)。黃銅(tong)(tong)(tong)(tong)系Cu和(he)(he)Zn組成的(de)(de)二元合金(jin)。鋅質(zhi)量分數(shu)＜ 30％～40％ 的(de)(de)黃銅(tong)(tong)(tong)(tong)具有(you)α相與少量的(de)(de)β相，因而(er)提高(gao)了強度、塑性、耐蝕性。黃銅(tong)(tong)(tong)(tong)和(he)(he)青(qing)銅(tong)(tong)(tong)(tong)等合金(jin)都(dou)能發生SCC，純(chun)銅(tong)(tong)(tong)(tong)在含氨(an)介(jie)質(zhi)中也能產生SCC。

01 銅(tong)和銅(tong)合金(jin)SCC機理

a.表面膜破裂(lie)機(ji)理(li)。

由銅(tong)的(de)E-pH圖(tu)可知，銅(tong)在水溶(rong)液(ye)中(zhong)腐蝕時，不(bu)(bu)會發生(sheng)放氫的(de)陰(yin)極反應(ying)，因而其(qi)SCC不(bu)(bu)是氫致開裂(lie)機理。表(biao)面(mian)膜(mo)(mo)破(po)裂(lie)SCC機理認為(wei)，在含氨的(de)介質(zhi)中(zhong)，銅(tong)和銅(tong)合金(jin)表(biao)面(mian)生(sheng)成“晦(hui)(hui)暗膜(mo)(mo)”（tarnish，以Cu2O為(wei)主體(ti)的(de)氧(yang)化物(wu)薄(bo)膜(mo)(mo)），而銅(tong)合金(jin)晶(jing)界優先(xian)生(sheng)成此膜(mo)(mo)，圖(tu)4-197b。晦(hui)(hui)暗膜(mo)(mo)質(zhi)脆(cui)，在拉應(ying)力作用下發生(sheng)破(po)裂(lie)。據鈴木(mu)等研究，純(chun)銅(tong)上晦(hui)(hui)暗膜(mo)(mo)在晶(jing)粒上破(po)裂(lie)，黃銅(tong)上晦(hui)(hui)暗膜(mo)(mo)在晶(jing)界上破(po)裂(lie)，圖(tu)4-197c。膜(mo)(mo)破(po)裂(lie)處(chu)，溶(rong)液(ye)腐蝕晶(jing)界，圖(tu)4-197d；隨后又(you)緩慢地重(zhong)新生(sheng)成膜(mo)(mo)，并(bing)沿晶(jing)界生(sheng)長，圖(tu)4-197e，當新生(sheng)成的(de)膜(mo)(mo)成長到一定厚度以后，形變量達到能使晦(hui)(hui)暗膜(mo)(mo)破(po)裂(lie)的(de)程(cheng)度，新膜(mo)(mo)又(you)發生(sheng)破(po)裂(lie)，圖(tu)4-197f。如(ru)此循環往復，造成SCC。純(chun)銅(tong)產(chan)生(sheng)穿晶(jing)破(po)裂(lie)，黃銅(tong)產(chan)生(sheng)晶(jing)間破(po)裂(lie)。破(po)裂(lie)是不(bu)(bu)連續進行的(de)，破(po)裂(lie)面(mian)應(ying)呈階梯狀(zhuang)(zhuang)，圖(tu)4-197g。斷口(kou)呈鋸齒狀(zhuang)(zhuang)條紋，圖(tu)4-198。

圖(tu)4-197  黃銅在成膜(mo)的水(shui)溶(rong)液中SCC機理(li)的物理(li)圖(tu)像和斷裂(lie)過(guo)程示意圖(tu)

圖4-198  黃銅(tong)SCC斷口呈鋸齒狀條紋(wen)

雖然Cu-30Zn黃銅在(zai)含氨的水溶液中(zhong)SCC時，可有沿晶及穿晶兩種斷裂(lie)(lie)類型(xing)，但是(shi)實際遇(yu)到的黃銅SCC（過(guo)去(qu)習慣上稱為季(ji)裂(lie)(lie)）都(dou)是(shi)有膜的沿晶斷裂(lie)(lie)。

郭獻忠(zhong)等人研究了黃銅SCC敏感性與腐蝕引(yin)起拉應(ying)(ying)力的對應(ying)(ying)性[1，2]，提出了SCC過程形成鈍(dun)化膜或疏松層(ceng)的同時會產生一個附(fu)加拉應(ying)(ying)力，從而在(zai)較低的外應(ying)(ying)力下，位錯(cuo)就能發射和運(yun)動，導(dao)致SCC微裂紋形核的機制(zhi)。

在(zai)SCC過(guo)程(cheng)(cheng)中(zhong)表(biao)面(mian)脫Zn層(ceng)將不斷(duan)增長，從而(er)就(jiu)會(hui)在(zai)脫Zn層(ceng)和基體界面(mian)處產生(sheng)一(yi)(yi)(yi)個(ge)(ge)拉(la)(la)應力(li)(li)(li)(li)，這個(ge)(ge)附(fu)加拉(la)(la)應力(li)(li)(li)(li)一(yi)(yi)(yi)直在(zai)起作用。TEM原(yuan)位(wei)(wei)觀察表(biao)明(ming)(ming)，SCC時(shi)裂(lie)尖(jian)(jian)首先發(fa)射(she)位(wei)(wei)錯，保持恒位(wei)(wei)移時(shi)就(jiu)會(hui)形成(cheng)(cheng)無位(wei)(wei)錯區(DFZ)，然后SCC微裂(lie)紋(wen)在(zai)DFZ或(huo)(huo)原(yuan)裂(lie)紋(wen)頂(ding)端(已鈍化成(cheng)(cheng)一(yi)(yi)(yi)個(ge)(ge)尖(jian)(jian)缺(que)口）形核(he)。計算表(biao)明(ming)(ming)，形成(cheng)(cheng)DFZ后，在(zai)尖(jian)(jian)缺(que)口頂(ding)端以及(ji)DFZ中(zhong)某一(yi)(yi)(yi)點存在(zai)兩個(ge)(ge)應力(li)(li)(li)(li)峰值(zhi)，測(ce)出穩定的(de)界面(mian)拉(la)(la)應力(li)(li)(li)(li)為0.2倍的(de)屈服強(qiang)度。當外加應力(li)(li)(li)(li)較高時(shi)，應力(li)(li)(li)(li)峰值(zhi)可(ke)接近或(huo)(huo)等于(yu)原(yuan)子(zi)鍵(jian)合力(li)(li)(li)(li)，微裂(lie)紋(wen)就(jiu)將在(zai)DFZ或(huo)(huo)原(yuan)裂(lie)紋(wen)頂(ding)端形核(he)。由此(ci)可(ke)知，腐蝕過(guo)程(cheng)(cheng)形成(cheng)(cheng)鈍化膜或(huo)(huo)疏松層(ceng)的(de)同時(shi)會(hui)產生(sheng)一(yi)(yi)(yi)個(ge)(ge)附(fu)加拉(la)(la)應力(li)(li)(li)(li)，從而(er)在(zai)較低的(de)外應力(li)(li)(li)(li)下，位(wei)(wei)錯就(jiu)能發(fa)射(she)和運動，并形成(cheng)(cheng)DFZ，進(jin)而(er)就(jiu)會(hui)在(zai)較低的(de)外應力(li)(li)(li)(li)下，DFZ中(zhong)的(de)應力(li)(li)(li)(li)峰值(zhi)就(jiu)等于(yu)原(yuan)子(zi)鍵(jian)合力(li)(li)(li)(li)，導致(zhi)SCC微裂(lie)紋(wen)形核(he)。

銅合金中的(de)(de)(de)(de)Zn加速了表(biao)面膜(mo)(mo)的(de)(de)(de)(de)形成(cheng)，鈍化膜(mo)(mo)或(huo)脫Zn疏松(song)層(ceng)引起的(de)(de)(de)(de)應力(li)隨pH值的(de)(de)(de)(de)變化。試驗結果表(biao)明隨著pH值的(de)(de)(de)(de)增(zeng)加疏松(song)層(ceng)引起的(de)(de)(de)(de)應力(li)值也(ye)在增(zeng)加，見(jian)圖4-199、201[2]。

圖4-199  鈍(dun)化(hua)膜或(huo)脫Zn疏松層引起的(de)(de)應力隨pH值(zhi)的(de)(de)變化(hua)

圖4-201  SCC敏感性以及(ji)鈍化膜(或(huo)疏松層)引(yin)起(qi)的拉應力隨溶(rong)液pH值的變(bian)化

02 銅(tong)SCC的影響因素

a.合金成(cheng)分(fen)的影響。

Zn質量分數＜20％的黃(huang)銅(tong)(tong)，在自然環境中一般(ban)不產生SCC。Zn質量分數＞20％的黃(huang)銅(tong)(tong)，含Zn量越高，SCC敏感性(xing)越大。黃(huang)銅(tong)(tong)中加入Al、Ni、Sn能減輕SCC；

b.應力(li)作用(yong)的影響。

黃銅件(jian)(jian)的SCC都(dou)是在有殘余應(ying)力（甚(shen)至無負荷）的情況下(xia)發生(sheng)的。冷(leng)加工(gong)變形的黃銅件(jian)(jian)，加工(gong)后未進行(xing)退火的，其殘余應(ying)力較大(da)(da)，在腐蝕(shi)性介質中容易(yi)引起(qi)SCC。當應(ying)力減(jian)小時，斷裂的時間大(da)(da)大(da)(da)延長。當應(ying)力小于約98MPa時，黃銅便顯(xian)得很穩定；

c.環境介質的影響(xiang)。

最容易引起銅(tong)(tong)合金SCC的(de)是(shi)氨(an)(an)和可以派生(sheng)氨(an)(an)（或(huo)(huo)(huo)NH）的(de)物質，以及(ji)硫(liu)化物。受(shou)拉(la)應力的(de)黃銅(tong)(tong)在(zai)淡水、高(gao)溫高(gao)壓水和蒸汽以及(ji)一切(qie)含氨(an)(an)（或(huo)(huo)(huo)NH）的(de)介質中(zhong)，都可能(neng)發生(sheng)SCC。即(ji)使(shi)是(shi)微量的(de)氨(an)(an)也能(neng)使(shi)受(shou)拉(la)應力的(de)黃銅(tong)(tong)產生(sheng)SCC。水分(fen)或(huo)(huo)(huo)濕氣、氧、SO2、CO2和氰等物質都會加速(su)破裂。

汞(gong)鹽溶液(ye)(ye)也(ye)能(neng)使黃銅產生腐蝕斷(duan)裂(lie)(lie)。具有高應(ying)力(li)的(de)黃銅在汞(gong)鹽溶液(ye)(ye)中只要(yao)幾(ji)秒鐘(zhong)間(jian)就會斷(duan)裂(lie)(lie)。常(chang)用的(de)試劑是在質量分數為1％HNO3中加入(ru)1％-10％的(de)HgNO3，后者的(de)濃度(du)與(yu)斷(duan)裂(lie)(lie)時(shi)間(jian)有很密切(qie)的(de)關系，圖(tu)4-202。

H2S會加劇(ju)銅(tong)及(ji)銅(tong)合(he)金(jin)(jin)、碳鋼和合(he)金(jin)(jin)鋼的腐(fu)蝕，尤其是加速凝(ning)汽器(qi)銅(tong)合(he)金(jin)(jin)管的點蝕，用被H2S嚴重污染的海(hai)水冷(leng)卻的凝(ning)汽器(qi)銅(tong)合(he)金(jin)(jin)管的腐(fu)蝕速率比用清(qing)潔海(hai)水冷(leng)卻的銅(tong)合(he)金(jin)(jin)管要高20倍(bei)，但H2S對鋁合(he)金(jin)(jin)沒有腐(fu)蝕性；

d.pH值對于(yu)的黃銅(tong)季(ji)裂時間的影響。

如(ru)圖4-203顯示(shi)，堿性溶液中斷(duan)(duan)裂時(shi)間較短(duan)；pH=7.3時(shi)，斷(duan)(duan)裂時(shi)間最短(duan)，其表面覆蓋(gai)著發(fa)亮的黑色Cu2O；當pH≤4時(shi)，斷(duan)(duan)裂時(shi)間劇(ju)增，pH=2時(shi)，1000h也未(wei)斷(duan)(duan)裂。因此，季裂敏感(gan)的pH直范圍約在5～11之(zhi)內。

圖4-203  黃(huang)銅在1%HNO3中HgNO3含量對斷裂時間的影響

圖5-202  pH值對黃銅在0.05M CuSO4中斷裂(lie)時間(jian)的影響

黃(huang)銅在(zai)氨水(shui)中溶解時，發生(sheng)如(ru)下陽極(ji)反應：

圖(tu)4-203  溶解銅量對Cu-30Zn黃銅在(zai)1M NH4OH水(shui)溶液(ye)中成膜條件(jian)(a),腐(fu)蝕速(su)度(b),斷(duan)裂時間(jian)和(he)方式(c)和(he)pH值(d)的影響

e.不同(tong)氫含量對脫鋅層應力的影響。

由不同氫(qing)含量(liang)的試樣形成脫(tuo)(tuo)鋅(xin)層前后在空氣中(zhong)SSRT曲線(xian)測(ce)出脫(tuo)(tuo)鋅(xin)層引起的附加(jia)應(ying)力，可見脫(tuo)(tuo)鋅(xin)層應(ying)力隨氫(qing)含量(liang)的升(sheng)(sheng)高而升(sheng)(sheng)高。

03 防止SCC的措施

a.降(jiang)低和(he)消(xiao)除應力(li)。

改進結構設計，避免(mian)或減(jian)小局部應力集(ji)中的結構形式(shi)。結構設計應盡量避免(mian)縫隙和可能造成腐蝕液(ye)殘留的死角，防止有害物質的濃縮。

消除應(ying)(ying)力(li)處理(li)，在加工、制造、裝配(pei)中應(ying)(ying)盡量避免產生較大(da)的(de)殘余應(ying)(ying)力(li)。消除應(ying)(ying)力(li)退火(huo)是減(jian)少殘余應(ying)(ying)力(li)的(de)最重(zhong)要的(de)手段，特別是對焊(han)接件，退火(huo)處理(li)尤為重(zhong)要。

b.控制環境。

改善(shan)使(shi)用(yong)條件,首先應控(kong)制環(huan)境(jing)溫(wen)度，在(zai)條件允許時降低溫(wen)度。此外，減少溫(wen)差，避免反復加熱、冷卻，防(fang)止熱應力帶(dai)來的危害。

避(bi)免與任何形式的氨(an)和(he)銨鹽接(jie)觸，加(jia)入(ru)緩蝕劑(ji)，如(ru)苯并三唑(zuo)，可抑制SCC。

保護涂層，使用有機涂層可將材(cai)料(liao)表面(mian)與(yu)環(huan)境隔(ge)離，或使用對環(huan)境不敏(min)感(gan)的(de)金屬作(zuo)為敏(min)感(gan)材(cai)料(liao)的(de)鍍層，都(dou)可減少材(cai)料(liao)的(de)SCC敏(min)感(gan)性。

電(dian)化學保護(hu)，由(you)于SCC發生在(zai)3個(ge)敏(min)感的電(dian)位區間，理論上可通過控制電(dian)位進行陰(yin)極(ji)或陽極(ji)保護(hu)防止(zhi)SCC。

c.改善材(cai)質。

在(zai)滿足其(qi)它(ta)條件（性能、成本等）的(de)情況下，結合具體(ti)使(shi)用環境，盡量選(xuan)擇在(zai)該環境中尚未發生(sheng)過SCC的(de)材料，或(huo)對現(xian)有可供選(xuan)擇的(de)材料進(jin)行(xing)試驗篩選(xuan)，擇優使(shi)用。

冶(ye)(ye)煉工藝和(he)熱處理(li)工藝控制，采用冶(ye)(ye)金(jin)新工藝對減少(shao)材料(liao)中(zhong)的(de)雜質、提(ti)高純度、避免SCC是有益的(de)。通過熱處理(li)改變組織、消除有害物質的(de)偏(pian)析、細化晶(jing)粒等，對減少(shao)材料(liao)SCC敏感性起重要作用。

案例1.H65黃銅管開(kai)裂[3]

H65黃銅管(guan)在彎管(guan)后沒有進(jin)行退伙(huo)處理，使用不到1a，在彎頭(tou)處開裂。檢測發現大量(liang)環向裂紋，由管(guan)內壁向外壁擴展，管(guan)內壁積聚大量(liang)的(de)淺(qian)綠色(se)腐蝕產物。

金(jin)相(xiang)檢測，H65銅(tong)管的組織為單相(xiang)α相(xiang)。裂紋穿晶擴展(zhan)，見圖4-204。

圖4-204  H65銅管組(zu)織和穿晶擴展裂(lie)紋  X400

對(dui)貫(guan)穿內外壁(bi)的(de)裂紋打開(kai)后(hou)進行掃描電鏡(jing)斷(duan)口(kou)(kou)分(fen)析，可(ke)見(jian)斷(duan)口(kou)(kou)為脆(cui)性(xing)穿晶形態，與金相檢(jian)測結果一致。斷(duan)口(kou)(kou)上可(ke)見(jian)腐(fu)蝕(shi)(shi)產物，見(jian)圖4-205。采用X-射線衍射儀分(fen)析了腐(fu)蝕(shi)(shi)產物，主要(yao)成分(fen)為NaCl，并含有NaCu(CO3)2·3H2O和(he)NaZn3(CO3)4·3H2O，見(jian)圖4-206。由此可(ke)見(jian)，彎(wan)頭長期處(chu)于(yu)NaCl含量很(hen)高的(de)積水(shui)環境下(xia)，加(jia)(jia)上彎(wan)管加(jia)(jia)工的(de)殘余應力，具備了引(yin)起SCC的(de)條件。

圖4-205  斷口(kou)腐蝕產物

圖(tu)4-206   腐(fu)蝕產物X射線分(fen)析

案例2、低壓加熱(re)器(qi)黃銅管(guan)換熱(re)器(qi)管(guan)束的應力腐蝕[4]

某化肥廠低壓加熱器(JD-270)，銅管管束產生SCC，致使管束整體報廢，造(zao)成巨(ju)大(da)的經濟損失。

該(gai)換(huan)熱(re)(re)器為(wei)立式U 形(xing)管(guan)束換(huan)熱(re)(re)器，筒體材質為(wei)Q345R，管(guan)束由(you)材質Q345Ⅲ、厚度(du)為(wei)112 mm的(de)管(guan)板與材質為(wei)HSn70-1的(de)19組(zu)共610根的(de)U形(xing)管(guan)組(zu)成(cheng)，銅管(guan)冷(leng)彎成(cheng)型，規格(ge)為(wei)20mm×1mm。設(she)(she)備(bei)參數，設(she)(she)備(bei)設(she)(she)計壓力 2.12 MPa（管(guan)程(cheng)(cheng)）/0.66MPa（殼(ke)程(cheng)(cheng)）、工(gong)作(zuo)壓力1.96 MPa（管(guan)程(cheng)(cheng)）/0.54MPa（殼(ke)程(cheng)(cheng)），設(she)(she)計溫度(du)160℃（管(guan)程(cheng)(cheng)）/277℃（殼(ke)程(cheng)(cheng)）、工(gong)作(zuo)溫度(du)150℃（管(guan)程(cheng)(cheng)）/261℃（殼(ke)程(cheng)(cheng)），工(gong)作(zuo)介質水（管(guan)程(cheng)(cheng)）/飽和蒸汽（殼(ke)程(cheng)(cheng)）。

設備制造(zao)時，在殼(ke)程水壓合格(ge)后，轉(zhuan)入(ru)殼(ke)程氨(an)(an)(an)滲(shen)工(gong)序。由于不具備C法氨(an)(an)(an)滲(shen)條(tiao)件，故(gu)施工(gong)人(ren)員(yuan)按B法進(jin)行(xing)，致使氨(an)(an)(an)滲(shen)2～3h 后發(fa)(fa)現(xian)管(guan)(guan)(guan)頭(tou)大面積泄漏，抽(chou)出(chu)管(guan)(guan)(guan)束(shu)發(fa)(fa)現(xian)管(guan)(guan)(guan)束(shu)外(wai)表(biao)面整體(ti)成淡(dan)藍色，直(zhi)管(guan)(guan)(guan)段(duan)與彎管(guan)(guan)(guan)段(duan)有不同程度的貫穿(chuan)性裂(lie)紋(wen)，用手就能(neng)將裂(lie)紋(wen)處(chu)撕開。腐蝕外(wai)觀情況(kuang)見圖(tu)(tu)4-207，黃銅管(guan)(guan)(guan)碎(sui)片情況(kuang)如圖(tu)(tu)4-208所示(shi)，金相檢查發(fa)(fa)現(xian)裂(lie)紋(wen)沿晶(jing)界擴展見圖(tu)(tu)4-209。

圖4-207  腐(fu)蝕(shi)外觀(guan)

圖4-208  黃銅管碎片

圖(tu)4-209  裂(lie)紋沿晶界擴展

錫黃(huang)銅(tong)管在(zai)拉制成(cheng)型后存(cun)在(zai)殘余應力，水壓試驗后，筒體(ti)內部未能被真正吹(chui)干、干燥，致(zhi)使在(zai)按B法氨滲時給錫黃(huang)銅(tong)管形成(cheng)了一(yi)種(zhong)氨氣、銨(an)鹽共(gong)存(cun)的腐蝕(shi)性極(ji)強的潮濕的環境(jing)。錫黃(huang)銅(tong)管含(han)Zn質(zhi)量分(fen)數為(wei)28%，在(zai)潮濕的大氣及含(han)氨的情況下極(ji)易產生腐蝕(shi)致(zhi)使黃(huang)銅(tong)管破裂。

案例3.糖機熱(re)交換器H62黃銅管(guan)開裂分析[5]

糖(tang)機熱交換器使用(yong)H62黃銅管(guan)(guan)，管(guan)(guan)子(zi)(zi)規格Φ45mm×2mm。在調(diao)試和試生產(chan)過程中，有(you)200多根(gen)管(guan)(guan)子(zi)(zi)出現縱向破裂。破裂部位(wei)大都在管(guan)(guan)子(zi)(zi)中段(duan)，部分(fen)在管(guan)(guan)接(jie)頭附近。管(guan)(guan)內(nei)介質(zhi)為0.3MPa 的(de)(de)蒸氣，管(guan)(guan)外表面與糖(tang)漿(jiang)接(jie)觸。在制糖(tang)過程中，要(yao)經多次薰硫。銅管(guan)(guan)工作在有(you)應(ying)力及腐(fu)蝕介質(zhi)的(de)(de)環境。

銅管外(wai)表(biao)面(mian)宏觀殘余應力(li)測定(ding)結果(guo)為156.9MPa，管表(biao)面(mian)為周向(xiang)拉應力(li)，比工(gong)作(zuo)應力(li)大得多，這是導(dao)致銅管SCC拉應力(li)的(de)主(zhu)要來(lai)源。

黃銅管的(de)金相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)組織(zhi)由α+β兩(liang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)組成(cheng)。組織(zhi)明顯(xian)不(bu)均勻，一(yi)邊組織(zhi)較細密，另(ling)一(yi)邊較粗大(da)，β相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)呈長(chang)條(tiao)狀沿變形(xing)方向(xiang)拉長(chang)，并且(qie)呈連續網(wang)狀分布，在(zai)一(yi)個或(huo)多個晶粒范圍(wei)對(dui)α相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)構成(cheng)包(bao)圍(wei)，β相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)的(de)粗細也(ye)很不(bu)均勻，由此(ci)而引(yin)起(qi)合金內部(bu)應力分布不(bu)均勻。在(zai)局部(bu)應力集中的(de)區域，如一(yi)些大(da)塊(kuai)β相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)上(shang)，化學浸蝕易于加深。在(zai)金相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)檢驗時還(huan)看(kan)到，在(zai)β相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)界面(mian)上(shang)形(xing)成(cheng)微裂紋(wen)(wen)(wen)，這些裂紋(wen)(wen)(wen)大(da)致(zhi)方向(xiang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)同(tong)，呈樹枝狀。β相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)是富鋅相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)，相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)對(dui)于α相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)來說是陽極相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)，因而腐蝕首先從β相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)界面(mian)開(kai)始。通過(guo)β相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)陽極溶解(jie)而形(xing)成(cheng)裂紋(wen)(wen)(wen)，裂紋(wen)(wen)(wen)取(qu)向(xiang)是垂直于拉應力軸。

掃描電鏡斷口分析發(fa)現黃銅管(guan)的外(wai)表面(mian)邊(bian)緣處(chu)有兩處(chu)低(di)凹的狹長的腐蝕源區，腐蝕裂(lie)紋擴(kuo)展形成較深弧形腐蝕區。說明開裂(lie)是(shi)從管(guan)外(wai)壁產生，向管(guan)內壁擴(kuo)展。

能(neng)譜分(fen)析(xi)表明(ming)，斷裂面(mian)上小顆粒為(wei)Cu2O，小塊狀顆粒為(wei)ZnSO4，絨毛狀相為(wei)富鋅相(脫(tuo)鋅產物)。此外(wai)，還有硫酸鹽(yan)、碳(tan)酸鹽(yan)和少量氯(lv)化物等。

結論：

a.黃銅(tong)管(guan)的破裂(lie)為SCC板裂(lie)，裂(lie)紋由(you)管(guan)外(wai)壁產(chan)生，向管(guan)內壁擴展(zhan)。在靜拉應力及(ji)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)介質的共同作用(yong)下，沿β相處優先腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)而產(chan)生裂(lie)紋。隨后(hou)，裂(lie)紋由(you)應力導向，通過β相及(ji)晶(jing)界的腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)而擴展(zhan)；

b.黃(huang)銅管中存(cun)在(zai)不均勻分布的(de)內(nei)應力(li)，同時，組織中存(cun)在(zai)連(lian)續(xu)的(de)β相(xiang)網(wang)絡或不連(lian)續(xu)的(de)β相(xiang)晶(jing)間薄層(ceng)，這是退火(huo)處理(li)工(gong)藝不正確的(de)產物，也是造(zao)成銅管SCC的(de)內(nei)在(zai)原因；

c.在制糖過(guo)程中，要經多次薰硫，這(zhe)是硫酸鹽的主要來源。

參考文獻

[1] 郭獻忠,褚武(wu)揚(yang),高克瑋.等.不同pH值下黃(huang)銅應力腐(fu)蝕(shi)敏感性與(yu)腐(fu)蝕(shi)引起(qi)拉應力的對應性[J].金屬學報,2002,38(9):925-931

[2] 郭獻忠、高克瑋、喬(qiao)利杰(jie).等.黃銅應(ying)力腐(fu)蝕敏感性及其(qi)與脫Zn層(ceng)拉應(ying)力的對應(ying)性[J].金屬學(xue)報(bao),2000,36(7):753-756

[3] 羅(luo)賢竟. 黃(huang)銅(tong)管開裂失(shi)效分析(xi)[J].腐蝕與防(fang)護,1999,20(12): 560-561

[4] 王尊(zun)明,趙乃梁,王正方.黃銅管換熱器管束的應力(li)腐(fu)蝕分(fen)析及改進[J].齊(qi)魯石油化工,2006,34(1): 41-43+91

[5] 何潔玲.熱交(jiao)換器(qi)黃(huang)銅管破(po)裂(lie)的分析[J].廣東有(you)色(se)金屬學報1992,2(2):144-148