一、案例背景

某公司燃料气系统的压力表螺栓出现断裂，希望通过检测想查明原因，特送检了三个样品。

螺栓的外观形貌

二、检测分析

断裂失效通常与应力、材料性能有关，因此特采用电镜-能谱仪，对断口进行了分析，并从螺栓的化学成分、硬度和金相组织方面着手，查找原因。

2.1 断口分析

（1）断口微观形貌分析

经螺栓断口的微观形貌分析发现，螺栓断口其表面覆盖着一层腐蚀产物，在微观形貌上表现为“泥状”花样，该特征表明螺栓的断裂属于应力腐蚀断裂。

（2）断口微区成分能谱分析

对断口面上的两个不同区域分别进行能谱分析，结果显示，断口表面腐蚀产物含有S和Cl等腐蚀性元素，特别是Cl元素含量较高。螺栓周围环境中Cl元素含量较高，是导致不锈钢发生应力腐蚀开裂的外因。

2.2 材料化学成分检测

对送检断裂螺栓、已服役完整螺栓和未使用螺栓材料分别进行化学成分分析，结果显示螺栓常用材料为“316钢”的ASTM标准。根据化学成分分析结果，送检的三个螺栓材料化学成分含量类同，但不符合美国316钢的ASTM标准要求，也未能找到与该螺栓材料成分相近的相关国家标准材料牌号。

2.3 材料金相组织分析

（1）夹杂物分析

对断裂螺栓进行冶金质量分析和显微组织分析，并对非金属夹杂物进行了评级。断裂螺栓材料非金属夹杂物主要为“点粒状”的氧化物类和“条状”硅酸盐类和硫化物类非金属夹杂物。根据非金属夹杂物评定结果，断裂螺栓非金属夹杂物含量较少，其冶金质量较好。

（2）金相组织分析

对断裂螺栓进行金相组织分析，结果表明：

（1）断裂螺栓金相组织为“奥氏体”，组织均匀细小，晶粒度等级为7~8级。

（2）螺栓的螺牙底部表面存在变形层，是由于螺栓攻牙时螺牙表面受到挤压力的作用而形成的。

（3）螺栓裂纹呈沿晶和穿晶扩展，并存在小量的分叉状的裂纹，根据该裂纹的微观形貌特征，再结合螺栓断口面表的能谱分析结果，进一步说明螺栓断裂为应力腐蚀开裂引起的。

2.4 硬度检测

对断裂螺栓、已服役完整螺栓和未使用螺栓进行维氏硬度检测，结果显示，已服役的断裂螺栓和完整螺栓硬度接近，但是均明显低于未使用螺栓的硬度。

三、结论与建议

（1）所有送检螺栓材料化学成分均不符合美国ASTM标准316钢的标准成分含量要求，也未能找到与该螺栓材料成分相近的相关国家标准材料牌号。

（2）已服役的断裂螺栓和完整螺栓硬度接近，但是均明显低于未使用螺栓的硬度。

（3）断裂螺栓的断裂是在拉应力和含Cl元素和S元素等腐蚀介质共同作用下产生的应力腐蚀开裂。

（4）断裂螺栓主要与其材料耐腐蚀性较差有关。