Page 68 - 理化检验-物理分册2022年第十二期

郭河苗: 航空管路补偿器平衡式波纹管开裂原因

图 1 平衡式波纹管宏观形貌及裂纹位置
纹管与两侧连接圈焊接接头的质量控制提 出了建 层波纹管与连接圈之间未完成焊接, 焊接接头未熔
议, 以避免该类问题再次发生。 合, 存在焊接缺陷( 见图 3 ), 与裂纹端相对另一端的
内、 外层波纹管与连接圈之间焊接良好, 未发现焊接
1 理化检验
缺陷。
1.1 宏观观察
用体式显微镜观察泄漏位置, 发现平衡式波纹

管第一个波峰外层有一条长约 11 mm 的直线型裂
纹, 裂纹穿过纵焊缝沿波纹管周向延伸, 并与纵焊缝
方向垂直 ( 见图 2 )。将 波 纹 管 用 线 切 割 方 式 剖 开
后, 对裂纹周围进行观察, 发现波纹管与两端连接圈
通过电子束焊方式连接, 平衡式波纹管靠近裂纹一
端 处只有外层波纹管与连接圈之间完成焊接, 而内
图 2 裂纹宏观形貌

图 3 裂纹端焊接接头位置示意及其宏观形貌
1.2 断口分析 表面起始的疲劳台阶和向外辐射的放射状条纹, 可

采用 ZeissEVO18 型扫描电子显微镜( SEM ) 以确定裂纹起源于波纹管的内表面, 呈多源特征。
观察波纹管断口, 结果如图 4 所示, 断口上可见从内 裂纹从波纹管内表面向外表面和沿周向两侧扩展,
已形成穿透性裂纹, 且裂纹源区位于纵焊缝的两个

热影响区附近, 可见明显的疏松、 夹杂等表面缺陷,
裂纹起源于缺陷的根部( 见图 5 , 6 )。裂纹扩展区可
见典型的疲劳条带及二次裂纹( 见图 7 ), 无明显的
瞬断区。裂 纹 的 最 后 人 工 撕 裂 区 呈 韧 窝 特 征 ( 见
图 8 )。
用无水乙醇对断口进行超声清洗后, 采用能谱
分析仪( EDS ) 对裂纹源区附近的夹杂物进行分析,
图 4 开裂波纹管断口 SEM 形貌 结 果显示除基体元素和合金元素外, 碳、 氧、 铝元素
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