通過對破損碳素波紋管殘余碎片觀察，除了可以看到碳素波紋管爆裂時產(chǎn)生的貫穿于整個厚度的撕裂裂紋(穿晶型裂紋)外，表面上沒有其它肉眼可見腐蝕性裂紋;大小碎片四周的斷口表面顏色不一，附著物沉積程度不同;碳素波紋管原始斷口的掃描電鏡觀察發(fā)現(xiàn)斷口的微觀形貌表現(xiàn)為沿晶特征。從宏觀到微觀觀察分析，可以判定碳素波紋管破損屬于高溫沿晶脆性破裂。從HDPE在環(huán)境中發(fā)生高溫失效的可能性分析，HDPE碳素波紋管在含氧、硫、碳等氣氛下所發(fā)生的高溫失效，一般由高溫氧化、滲碳碳化、高溫硫化或是其中的兩者、三者共同作用的結果。

1、滲碳碳化：滲碳碳化認為是在氧化條件下或是沒有氧化過程的條件下發(fā)生的，主要是氣體與金屬反應的結果。在 78、784 及碳氫化合物等滲碳氣氛下，含碳物質(zhì)在HDPE表面發(fā)生吸附，形成碳原子;碳從金屬表面向內(nèi)部擴散，與基體金屬作用形成富鉻的碳化物。隨著碳的不斷吸附與擴散，從而使得滲碳層和基體金屬的熱物理性產(chǎn)生很大的差異，在熱循環(huán)過程中導致裂紋的產(chǎn)生。從金相組織的分析結果看，沒有發(fā)現(xiàn)滲碳層，也沒有發(fā)現(xiàn)塊狀的碳化物在晶粒內(nèi)部富集，雖然通過透射電鏡觀察到晶界上有碳化物的析出，但可能是由于HDPE長期在其敏化溫度下使用而產(chǎn)生的。所以碳素波紋管爆裂不可能是由于滲碳碳化引起的。

碳素波紋管

2、高溫氧化：高溫氧化一般發(fā)生在HDPE貧 Cr 部位，氧化所造成的高溫失效是使基體晶粒逐層脫落，導致基體減薄，從金相分析、掃描電鏡分析的結果看，斷口部位的金屬厚度并沒有減薄;氧化同樣也可發(fā)生在晶界富 Cr 相兩側的基體部位，由于晶界上有富 Cr 相析 在低溫下經(jīng)腐蝕的金相試樣表現(xiàn)為晶界粗化，這與金相試驗結果是相吻合的;從破損碳素波紋管的高溫力學性能試驗結果看，材料的屈服強度、抗拉強度值較高，這一方面說明了基體內(nèi)有強化相析出，另方面說明并非所有的晶界都有弱化。所以碳素波紋管爆裂并非完全是由氧化引起的。

3、高溫硫化：高溫硫化或HDPE吸硫同樣發(fā)生在晶界富 Cr 相兩側部位，高溫吸硫或硫化的微觀結果是在晶界上形成 厚的硫化物或單質(zhì) ; 層，宏觀結果是使HDPE變脆，特別是HDPE在高溫時的伸長率大大降低。這與高溫拉伸試驗結果是相符的。另外從腐蝕產(chǎn)物分析，能譜分析證實了破損碳素波紋管內(nèi)表面、斷口及基體沿晶界面上都有 ; 元素富集。破損碳素波紋管斷口表面上的硫高達 ，這可能是硫首先被吸附在碳素波紋管內(nèi)表面基體的晶界上的結果，也可能是碳素波紋管爆破后煙氣介質(zhì)中所含的 。 元素在破損碳素波紋管內(nèi)表面、斷口及基體晶間界面普遍存在，且其含量是HDPE含量的十倍、百倍、甚至仟倍，表明它是使碳素波紋管開裂的重要因子。

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