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圖1 斷裂銅閥宏觀形貌

圖2 斷裂銅閥球體宏觀形貌

斷裂銅閥的宏觀形貌如圖1所示，可見閥體沿著非連接螺紋根部發(fā)生斷裂。閥體表面存在標(biāo)識(shí)“DN251" ”，手柄套上標(biāo)有“DN25 PN1.6”字樣，表明其公稱壓力為1.6MPa。對(duì)斷裂的銅閥進(jìn)行拆解，取出球體，發(fā)現(xiàn)球體通道內(nèi)表面存在紅色銹跡，球體通道口兩端外表面均存在弧形光亮條帶，如圖2所示，這是球體與閥座接觸的痕跡，表明球閥長(zhǎng)時(shí)間處于未全開的狀態(tài)。

對(duì)銅閥閥體進(jìn)行化學(xué)成分分析，結(jié)果見表1。

表1 斷裂銅閥的化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù))％

由表1可知，閥體材料中鉛含量較高，達(dá)到2.5％(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，表明閥體材料為鉛黃銅。

圖3 斷口宏觀形貌

閥體斷口宏觀形貌如圖3所示，可見閥體沿著非連接螺紋根部開裂，斷口未見明顯塑性變形。閥體斷口內(nèi)壁附近存在棕紅色腐蝕產(chǎn)物，而斷口外壁附近表面腐蝕產(chǎn)物的顏色較淺，表明開裂起始于內(nèi)壁，即裂紋由內(nèi)壁向外壁擴(kuò)展。

圖4 斷口微觀形貌

圖5 c區(qū)微觀形貌及EDS譜

進(jìn)一步對(duì)圖3中的a，b，c區(qū)域進(jìn)行微觀形貌觀察，如圖4和圖5所示。a區(qū)域處微觀形貌為韌窩，b區(qū)域處微觀形貌為解理，c區(qū)域處微觀形貌為腐蝕，能譜分析(EDS)結(jié)果表明，腐蝕產(chǎn)物中含有腐蝕性元素氯。

圖6 裂紋分叉形貌

將閥體縱向剖開，對(duì)閥體斷口附近截面進(jìn)行金相檢驗(yàn)。通過觀察磨拋后的試樣發(fā)現(xiàn)，斷口處存在裂紋分叉現(xiàn)象，如圖6所示。

圖7 銅閥未斷裂區(qū)顯微組織形貌

對(duì)試樣侵蝕后發(fā)現(xiàn)，斷口處與未開裂區(qū)的顯微組織無明顯差異，均為α相+β相+細(xì)小顆粒狀游離鉛，如圖7所示，無明顯冶金質(zhì)量缺陷。

對(duì)閥體不同部位進(jìn)行顯微硬度測(cè)試，比較斷裂區(qū)與未斷裂區(qū)的硬度差別，結(jié)果見表2。

表2 斷裂銅閥的硬度測(cè)試結(jié)果HV1

由表2可知，閥體斷裂區(qū)與未斷裂區(qū)的硬度無明顯差別，表明閥體的力學(xué)性能基本均勻。

圖8 斷裂銅閥壁厚測(cè)量位置

在光學(xué)顯微鏡下對(duì)閥體壁厚進(jìn)行測(cè)量，如圖8所示，結(jié)果見表3。

表3 斷裂銅閥的壁厚測(cè)量結(jié)果mm

由表3可知，閥體遠(yuǎn)離螺紋處壁厚為1.059mm，而斷口處壁厚僅為0.790mm，不符合GB/T 8464－2008«鐵制和銅制螺紋連接閥門»中公稱壓力為1.6MPa所對(duì)應(yīng)的閥體最小壁厚應(yīng)為1.9mm的技術(shù)要求。