摘要：通过宏观检验、化学成分分析、金相组织检验、残余应力试验以及电镜微观观察等方法对冷凝器用铝黄铜管开裂原因进行分析。结果表明，由于铝黄铜管热处理过程中去应力退火不充分，加上后期酸洗过程中未冲洗干净，残留有部分酸洗液，在应力和腐蚀介质的共同作用下，造成冷凝器用铝黄铜管的应力腐蚀开裂。

  关键词：金相组织；残余应力；应力腐蚀开裂；铝黄铜管

  中图分类号：TG111.91；TG146.1+1文献标识码：A文章编号：1001-3814(2020)16-0159-03作者：伍超群

  对某发电站生产的冷凝器铝黄铜管在安装完成后进行灌水试压试验，试验过程中出现渗漏，取出检查发现多根铝黄铜管出现开裂。裂纹沿轴向分布，长短大小不一，***大的裂纹长约150mm，铝黄铜管表面呈土***，裂纹附近呈灰白色，其宏观形貌见图1。

  该批开裂的铜管按照GB/T8890-2007《热交换器用铜合金无缝管》要求生产，采用的材质为HAl77-2铝黄铜，规格型号为准4mm×0.8mm软态。经过退火、酸洗、挤压拉制成规定规格的直管。

  1.理化检验

  1.1材质化学成分分析对开裂的铝黄铜管材质进行化学成分分析，其结果见表1。

  1.2金相组织

  在裂纹附近垂直和平行于裂纹方向取样进行金相检验。结果表明：铝黄铜管基体组织为单相α（Cu），出现少量孪晶，按YS/T347-2004《铜及铜合金平均晶粒度测定方法》要求测量晶粒尺寸，铝黄铜管的晶粒平均尺寸介于0.020～0.026mm之间，可见有大量的裂纹，裂纹以沿晶裂纹为主，存在少量穿晶裂纹，显微组织中的裂纹如图2所示

  1.3力学性能

  在开裂的铝黄铜管中，任意选取两根铜管进行力学性能测试，结果见表2。

  1.4残余应力试验

  从这批开裂的铝黄铜管中取样，按照GB/T10567.2-2007《铜及铜合金加工材残余应力检验方法氨熏试验法》进行铝黄铜管的残余应力试验，氨熏24h后观察，试验中的6根铜管中有2根出现明显的开裂现象，裂纹长度约40mm，1根有轻微的开裂，其余3根完好。试验后开裂的铝黄铜管宏观形貌如图3所示。

  1.5电子探针观察

  将铝黄铜管沿开裂处掰开，肉眼观察，断口表面呈棕***（注：彩色图见电子版），近内壁断口表面呈暗***，裂口边缘无明显的塑性变形。采用JXA-8100型电子探针观察断口表面，可见断口表面附有大量的腐蚀物，呈疏松状或泥状分布（图4（a）～ （c）），清洗后可见断口表面呈凹凸不平的锯齿状，存在大量的纵向裂纹（图4（d））。对断口表面的腐蚀物进行EDS成分分析，结果见表3。从表3中可知腐蚀物中含有明显的S、Cl腐蚀性元素以及明显的Si、Fe、K和Ca等杂质元素。

  2.分析与讨论

  根据以上分析结果并参照GB/T8890-2007标准可知，开裂的冷凝器用铝黄铜管材质化学成分符合HAl77-2铝黄铜标准成分要求，铝黄铜管的力学性能以及晶粒尺寸大小符合标准要求，但残余应力检测时，出现部分铝黄铜管不合格的情况。

  金相组织显示，铜管裂口附近晶粒无明显变形，大小略有差异，裂纹沿晶界延伸，部分向内分开，具有明显的应力腐蚀开裂的特征。面电镜观察表明，铜管开裂处无明显的塑性变形，断口表面及附近附有一层厚厚的腐蚀物，腐蚀物中含有大量的S、Cl等腐蚀性元素，

  去除表面附着物后，可见断口面上存在大量的二次裂纹以及穿晶裂纹。残余应力试验结果表明，此批冷凝器铝黄铜管存在明显的残余应力。黄铜管在冷拉、冲压等加工过程中，可产生较大的晶格畸变，若未经去应力退火或去应力退火不良时，均会存在残余应力，当存在残余应力的黄铜管在组装使用过程中，在腐蚀介质的作用下自行开[1-2]。铝黄铜管在轧制、冷拉等加工过程中形成残余应力，可经后期的热处理工艺去除应力，但此批铝黄铜管在热处理过程中去应力退火不充分，未能完全消除存在的应力，加上后期酸洗过程中清洗不彻底，残留部分酸洗液，铜管表面受到富含S、Cl腐蚀物质的作用，腐蚀沿应力分布不均匀的晶粒扩展[3]，两者共同作用***终引起冷凝器用铝黄铜管的应力腐蚀开裂。

  3.结论

  冷凝器用铝黄铜管开裂系应力腐蚀开裂，主要原因有两方面：

 （1）铝黄铜管进行热处理时，去应力退火不充分。

 （2）后期酸洗过程中清洗不彻底，在铝黄铜管表面残留少量酸洗液。