图1 断裂铜阀宏观形貌

图2 断裂铜阀球体宏观形貌

断裂铜阀的宏观形貌如图1所示，可见阀体沿着非连接螺纹根部发生断裂。阀体表面存在标识“DN251" ”，手柄套上标有“DN25 PN1.6”字样，表明其公称压力为1.6MPa。对断裂的铜阀进行拆解，取出球体，发现球体通道内表面存在红色锈迹，球体通道口两端外表面均存在弧形光亮条带，如图2所示，这是球体与阀座接触的痕迹，表明球阀长时间处于未全开的状态。

对铜阀阀体进行化学成分分析，结果见表1。

表1 断裂铜阀的化学成分(质量分数)％

由表1可知，阀体材料中铅含量较高，达到2.5％(质量分数)，表明阀体材料为铅黄铜。

图3 断口宏观形貌

阀体断口宏观形貌如图3所示，可见阀体沿着非连接螺纹根部开裂，断口未见明显塑性变形。阀体断口内壁附近存在棕红色腐蚀产物，而断口外壁附近表面腐蚀产物的颜色较浅，表明开裂起始于内壁，即裂纹由内壁向外壁扩展。

图4 断口微观形貌

图5 c区微观形貌及EDS谱

进一步对图3中的a，b，c区域进行微观形貌观察，如图4和图5所示。a区域处微观形貌为韧窝，b区域处微观形貌为解理，c区域处微观形貌为腐蚀，能谱分析(EDS)结果表明，腐蚀产物中含有腐蚀性元素氯。

图6 裂纹分叉形貌

将阀体纵向剖开，对阀体断口附近截面进行金相检验。通过观察磨抛后的试样发现，断口处存在裂纹分叉现象，如图6所示。

图7 铜阀未断裂区显微组织形貌

对试样侵蚀后发现，断口处与未开裂区的显微组织无明显差异，均为α相+β相+细小颗粒状游离铅，如图7所示，无明显冶金质量缺陷。

对阀体不同部位进行显微硬度测试，比较断裂区与未断裂区的硬度差别，结果见表2。

表2 断裂铜阀的硬度测试结果HV1

由表2可知，阀体断裂区与未断裂区的硬度无明显差别，表明阀体的力学性能基本均匀。

图8 断裂铜阀壁厚测量位置

在光学显微镜下对阀体壁厚进行测量，如图8所示，结果见表3。

表3 断裂铜阀的壁厚测量结果mm

由表3可知，阀体远离螺纹处壁厚为1.059mm，而断口处壁厚仅为0.790mm，不符合GB/T 8464－2008«铁制和铜制螺纹连接阀门»中公称压力为1.6MPa所对应的阀体最小壁厚应为1.9mm的技术要求。