1.1 宏观观察

      近几年，常有一些焊管客户反馈不锈钢焊管在密封性测试后出现裂纹，与常见的焊管裂纹不同的是，常见焊管裂纹通常发生在焊缝位置，而该类裂纹不是发生在焊缝处,而是发生于焊管的母材位置，且为垂直于焊缝的横向裂纹，裂纹较短，长度通常小于3mm，有时小如针尖状(见图1)。该类裂纹在304、316L、321等奥氏体不锈钢中均被发现过，已发现缺陷的母材试样均为厚度小于1.0mm的薄板。

      开裂断口宏观形貌如图2所示，中间为开裂区域，左侧为裂纹两边人为掰断的区域。

1.2 化学成分分析

     试样基体为316L不锈钢，母材的化学成分如表1所示。

1.3 金相检验

     在母材上截取金相试样，将其置于光学显微镜下观察，结果如图3所示。由图3可知：母材组织为奥氏体，晶粒度为9.0级。焊管规格(外径×壁厚)为25mm×0.5mm，在自动生成线上完成焊接、焊后热处理加工，随后对其进行水压测试。在焊接之后未发现明显裂纹，而在完成水压测试后，发现焊管母材上出现了大量垂直于焊缝的横向短裂纹。

1.4 扫描电镜和能谱分析

     将裂纹断口试样进行机械切割、超声清洗、乙醇清洗、烘干，再置于SEM下观察，并对其进行能谱分析，结果如图4及表2所示。

     根据以上分析结果，发现开裂试样具有以下特征：(1)开裂位置在非焊缝区，且没有向焊缝扩展；(2)开裂呈沿晶特征，断口呈冰糖状；(3)开裂处铜元素沿晶界富集。

    以上特征符合铜污染裂纹(CCC)的特征，CCC是一种液态金属脆化(LME)现象，即具有较好塑性的固态金属材料在接触到特定的液态金属后，原子间的结合力下降，在受到拉伸力后，金属材料的强度和塑性显著下降，这通常发生在两种熔点相差较大的金属之间。对于奥氏体不锈钢来说，焊接过程中常见的能引起LME现象的低熔点金属为Cu和Zn。裂纹位置富集了大量的Cu元素，纯铜熔点为1083℃，随纯度降低熔化温度降低，比不锈钢的熔点低得多，在焊接过程中，热影响区如果受到铜污染，则可能会发生LME现象，而母材受到铜污染后产生裂纹的原因则为进行了焊后热处理，不锈钢焊后热处理温度通常选择大于1000℃。该温度下热处理时表面沾染的铜变成液态,而奥氏体不锈钢的热膨胀系数较高,在毛细作用下，液态Cu会沿着奥氏体晶界向内渗入，从而形成晶界渗透，破坏了晶界的连续性，导致晶界脆化，结合力下降，在拉应力的作用下产生裂纹。如果材料较薄,则形成穿透性裂纹，因此，将该裂纹确认为CCC。

     作为合金添加的铜一般不会引起铜污染裂纹。最有可能引入铜污染的就是焊管自动加工生产线，在焊管生产线上存在较多的铜制工件，如夹具、触头等。防止CCC最有效的办法是避免材料和铜发生刮擦残留，大多数情况下，应注意焊接夹具、导电嘴或其他可能接触材料表面的铜基部件。

     对制管生产流程进行调查发现，采用钨极氩弧焊(TIG)焊接方式制管，除了正常的焊枪位置有保护气体外，管内设置内保护气体。用户使用铜管进行内保护气体输送，现场可发现铜管与不锈钢内壁接触，在生产运行时发生刮擦，且铜管已经发生一定程度的磨损，由此确认输送内保护气体的铜管为CCC的来源。用户更换送气管后不再发生开裂问题。

     (1)316L不锈钢焊管裂纹为铜污染裂纹，为输送焊接内保护气体铜管在焊管内壁刮擦残留导致。

     (2)焊管材料在加工及使用过程中要远离铜、锌、铝等低熔点物质，或尽量避免与该类物质的刮碰摩擦，才能从根源上防止该类微裂纹产生。

     (3)用户更换不锈钢保护气输送管后，焊管不再发生开裂现象。