某金屬軟管的內部波紋管材料為316L不銹鋼，其保護套管與金屬編織網材料為304不銹鋼。該金屬軟管在使用過程中發生斷裂，來自上海材料研究所有限公司的呂淵采用一系列理化檢驗方法對金屬軟管的斷裂原因進行分析，以避免該類問題再次發生。

1 理化檢驗

1.1 宏觀觀察

斷裂金屬軟管整體宏觀形貌如圖1所示。斷裂處宏觀形貌如圖2a)所示，在同一位置，將斷裂件與未斷裂件剖開，可見未斷裂金屬管斷裂位置為保護套管-金屬編織網-波紋管結構，每層之間通過焊接結合在一起，金屬編織網及波紋管在根部發生斷裂[見圖2b)]。波紋管及金屬編織網的斷口宏觀形貌如圖2c)所示，在保護套管內壁及斷口上可見較多銹蝕痕跡。

1.2 化學成分分析

在保護套管、金屬編織網、波紋管上分別取樣，對其進行化學成分分析，波紋管的化學成分分析結果如表1所示，由表1可知，波紋管的化學成分符合ASTM A276/A276M—2017《不銹鋼棒材和型材規格》的要求。保護套管與金屬編織網的化學成分分析結果如表2所示，由表2可知，保護套管中Cr元素的質量分數不符合ASTM A484/A484M—2018 《不銹鋼棒、坯料和鍛件一般要求的標準規范》的要求。

1.3 掃描電鏡(SEM)與能譜分析

將斷口試樣清洗后，置于掃描電子顯微鏡下觀察，其形貌如圖3所示，斷口包括波紋管與金屬編織網兩部分。

波紋管斷口的SEM形貌如圖4所示，由圖4可知：外側呈沿晶斷裂特征，內側呈韌窩特征，為瞬斷區；波紋管斷裂于外側,斷口上可見異物覆蓋。對波紋管斷口進行能譜分析，可檢測到腐蝕性硫元素，結果如圖5所示。

金屬編織網斷口的SEM形貌如圖6所示，由圖6可知：金屬編織網斷口呈沿晶斷裂特征，表面可見沿晶狀龜裂，斷口上可見異物覆蓋。對金屬編織網斷口進行能譜分析，可檢測到腐蝕性硫元素，結果如圖7所示。

保護套管斷口的SEM形貌如圖8所示，斷口可見沿晶裂紋。金屬編織網與波紋管處的SEM形貌如圖9所示，可見腐蝕坑及沿晶裂紋。對裂紋及腐蝕坑內的產物進行能譜分析，結果如圖10所示，由圖10可知：該處有含量較高的腐蝕性硫元素和氯元素，說明試樣的使用環境中含有這些元素，這些元素導致金屬軟管中的金屬編織網及波紋管焊接處的根部發生了應力腐蝕。

1.4 金相檢驗

在光學顯微鏡下觀察軟管斷口剖面的金相試樣，斷口剖面的顯微組織形貌如圖11所示，由圖11可知：其顯微組織為奧氏體，裂紋呈沿晶走向。

2 綜合分析

由宏觀觀察可知，金屬軟管內層有腐蝕痕跡。波紋管與金屬編織網的化學成分符合標準要求，保護套管的Cr元素含量低于標準要求，Cr元素為不銹鋼中的重要合金元素，Cr元素含量偏低會降低其耐腐蝕性能。金相檢驗結果表明，其顯微組織未見異常。

波紋管外側呈沿晶斷裂特征，內側呈韌窩特征，為瞬斷區，說明波紋管斷裂起源于其外側。斷口上可見異物覆蓋，異物中可檢測到腐蝕性硫元素；金屬編織網呈沿晶斷裂特征，鋼絲表面可見沿晶狀龜裂，斷口上可見異物覆蓋，異物中可檢測到腐蝕性硫元素。波紋管及金屬編織網處可見腐蝕坑及沿晶裂紋，在裂紋及腐蝕坑內的產物中，檢測到含量較高的腐蝕性硫元素和氯元素，說明金屬軟管的使用環境中含有以上腐蝕性元素，這些元素滲入金屬軟管內部后，在焊接殘余應力與工作應力等共同作用下，金屬編織網及波紋管的焊接處發生應力腐蝕開裂，導致金屬編織網斷裂，波紋管也因腐蝕而減薄，最終其在外力的作用下斷裂。

3 結論及建議

(1)金屬軟管中波紋管與金屬編織網的化學成分符合標準要求，保護套管的Cr元素含量不符合標準要求。

(2)金屬軟管內的金屬編織網及波紋管在腐蝕性介質的作用下發生沿晶應力腐蝕開裂，導致金屬編織網斷裂和波紋管減薄,軟管最終在外力的作用下斷裂。

(3)為避免以后出現該類問題，建議隔絕金屬軟管使用環境中的腐蝕性介質，避免其滲入鋼管內部；建議優化焊接工藝,防止焊縫及熱影響區處析出碳化鉻，形成貧鉻區，導致其耐腐蝕性能下降。