公司名称：广州市安普检测技术服务有限公司www.gzaptest.com
样品信息：304不锈钢三通管金属材料失效分析
测试信息
一、焊丝成分分析
测试方法：SN/T 3343-2012，GB/T 223.11-2008, GB/T 20123-2006
测试设备：ICP-OES & CS 仪
测试结果：见下表
测试结果符合 AWS A5.9/A5.9M-2016 中 ER308L 要求。
二、泄漏失效分析：
1. 客户提供信息
来样为自来水供水用 304 不锈钢三通管的焊接接头一件，管径 200mm，见图 1 和图 2。来样在内表面 有 1、2、3、4 四个位置标记，外表面标记与内表面对应。标记 1、2、3 在焊缝一侧（较厚管一侧，以下 称管 1），4 在焊缝另一侧（较薄管一侧，以下称管 2）。标记 1 处内外表面可见深色斑块；2、3、4 在 内表面有深色斑块，外表面无明显变化。焊接用焊丝牌号为 ER308L，客户反映使用时间约半年左右，使 用时标记 1 处有漏水现象，要求分析泄漏原因。
2. 宏观分析
用体视显微镜观察样品表面形貌，详见图 3-图 17：
标记 1 处内表面：深色斑块中有一条贯穿的长直条缺陷，该缺陷底部观察到有斜坡往一侧内部延伸， 不属于划伤痕迹，放大观察发现沿缺陷底部和缺陷旁一处有孔隙存在（图 3-5）。
标记 1 处外表面：有一处深色斑块，放大观察发现为大量孔隙聚集，位置与内表面对应（图 6）。
标记 1 处横截面：有一条贯穿内外表面的裂纹，近内表面有大量腐蚀产物，贯穿裂纹左边可见一条 未贯穿裂纹，起于内表面往外表面延伸，见图 7。裂纹扩展方向如图 7 所示红色箭头方向。
标记 2 处内表面：有一处深色斑块，有疑似烧伤痕迹，见图 8。
标记 2 处外表面：未发现明显异常，见图 9。
标记 2 处横截面：未见明显缺陷，见图 10。
标记 3 处内表面：有一处深色斑块，有疑似烧伤痕迹，见图 11、图 12。
标记 3 处外表面：未发现明显异常，见图 13。
标记 3 处横截面：未见明显缺陷，见图 14。
标记 4 处内表面：有一处深色斑块，有疑似烧伤痕迹，见图 15。
标记 4 处外表面：未发现明显异常，见图 16。
标记 4 处横截面：未见明显缺陷，见图 17。
3. 化学成分分析
在焊缝两侧分别取样进行化学成分分析，较厚管（管 1）和较薄管（管 2）的化学成分见表 1，符合
GB/T 14976-2012 标准中对 06Cr19Ni10（对应美标牌号：304）.
注 a：按 GB/T 222-2006 标准要求，允许下偏差为 0.15。
另，焊丝符合牌号为 ER308L 的化学成分要求。
4. 金相检验
在标记 1、2、3、4 处分别切取内表面斑块处的横截面作为检测面，经镶嵌、磨抛处理，观察抛光态 形貌后用 3：1 的盐酸水溶液室温侵蚀，观察其显微组织，详见图 18-图 31。
标记 1 处：可见贯穿内外表面的裂纹，裂纹起源于内表面缺陷处，在近内表面一侧形成内部空洞， 空洞内晶粒沿晶界被剥离；裂纹尖端呈现沿晶界扩展特征；基体组织为单一的奥氏体组织。见图 18-图 23。裂纹处晶粒比基体晶粒细小，应位于焊缝的热影响区——细晶区，裂纹处未见明显非金属夹杂物异常。
标记 2 处：表面有轻微氧化现象，未见其他明显异常，未发现沿内壁向内部腐蚀迹象，基体为单相奥氏体组织。见图 24-图 25。
标记 3 处：内表面熔合线附近有一处明显缺陷，底部呈现腐蚀倾向，未发现沿内壁向内部腐蚀迹象。 基体为单一的奥氏体组织。抛光态可见明显非金属夹杂物，按 GB/T 10561-2005 标准中实际检验 A 法评定，评定为 C 类细系 2.5 级。腐蚀后熔合线处未见明显晶粒粗大，焊接无过热倾向，见图 26-图 29。
标记 4 处：表面未见异常，基体为单一的奥氏体组织。见图 30-图 31。
5. 扫描电镜+能谱分析
5.1 扫描电镜表面形貌观察
沿标记 1、标记 4 处切取试样，在电镜下观察表面形貌，详见图 32-图 37。标记 1 处内表面可见二次裂纹，呈明显晶间特征。孔洞内也能看到明显沿晶特征.
5.2 能谱分析
用扫描电镜+能谱仪分析标记 1 处样品的孔隙处和基体成分，详见图 38-图 43 和表 2。腐蚀产物含氯、含硫。
用扫描电镜+能谱仪分析标记 4 处样品内表面“斑块”处的成分，详见图 44-图 45 和表 3，“斑块” 处的成分主要为铁的氧化物。
6. 分析结论
综合以上分析，管 1 和管 2 的化学成分、非金属夹杂物无明显异常、焊接工艺也未发现明显异常。发生泄漏的主要原因为以下几点：
1. 在标记 1 处内表面发现明显长直条状缺陷，结合截面形状分析应为钢管成型过程中产生的折叠，折叠处有缝隙存在，当缝隙的宽度处于发生缝隙腐蚀的缝隙范围内时（一般在 0.025 ~ 0.1mm 之间），有腐蚀介质存在时，引发了缝隙腐蚀；
2. 钢管焊接时，会产生残余应力，钢管焊接部位的热影响区细晶区内表面承受拉应力，产生缝隙腐蚀后，沿钢管近内表面缝隙腐蚀部位往钢管外表面沿晶扩展，最终贯穿整个壁厚，从而导致泄漏的发生。标记 2、3、4 处内表面的深色斑块应为焊接时飞溅物附着到钢管表面产生的烧伤，焊接飞溅高温导致表面元素发生变化从而发生腐蚀，腐蚀只是在表面，未影响到钢管基体组织。
建议：
1. 成型过程中避免折叠产生；
2. 添加焊后热处理工艺，消除焊接残余应力；
3. 焊后打磨去除表面飞溅物和氧化物，再经现场酸洗钝化；
4. 现场发现线型缺陷后可打磨至缺陷消失后，经酸洗钝化，再投入使用；
5. 建议选用 304L 不锈钢或者含钼的 316 或 316L 不锈钢，可降低此类风险。
公司介绍：
广州市安普检测技术服务有限公司，长期致力于为多领域客户提供一站式检测服务及完善的安普检测解决方案，与几大著名广州安普专业第三方测试机构如ITS天祥集团、TUV南德认证、SGS通标都有长远稳定的合作关系，并获得了相应授权。安普检测实验室位于深圳，拥有CNAS与CMA资质，设有多个设备先进和测试功能齐全的实验室以及资质齐全的无损检测人员团队，在仓储货架检测、无损探伤、焊接工艺评定、金属材料成分分析、精密尺寸测量等领域提供专业的检测、检验及相关技术服务。