不銹鋼蝶閥使用過(guò)程中出現(xiàn)生銹、腐蝕原因分析及如何解決？
不銹鋼蝶閥作為一種用來(lái)實(shí)現(xiàn)管路系統(tǒng)通斷及流量控制的部件已在石油、化工、冶金、水電等許多領(lǐng)域中得到
極為廣泛地應(yīng)用。在已公知的蝶閥技術(shù)中其密封形式多采用密封結(jié)構(gòu)密封材料為橡膠、聚四氟乙烯等。由于結(jié)
構(gòu)特征的限制不適應(yīng)耐高溫、高壓及耐腐蝕、抗磨損等行業(yè)現(xiàn)有一種比較先進(jìn)的蝶閥是三偏心金屬硬密封蝶閥
閥體和閥座為連體構(gòu)件閥座密封表面層堆焊耐溫、耐蝕合金材料。多層軟疊式密封圈固定在閥板上這種蝶閥與
傳統(tǒng)蝶閥相比具有耐高溫操作輕便啟閉無(wú)磨擦關(guān)閉時(shí)隨著傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的力矩增大來(lái)補(bǔ)償密封提高了蝶閥的密封性
能及延長(zhǎng)使用壽命的優(yōu)點(diǎn)。
不銹鋼蝶閥在使用過(guò)程中出現(xiàn)銹蝕現(xiàn)象經(jīng)過(guò)金相組織分析、染色試臉、熱處理試臉、SEM等試驗(yàn)分析找到了材
料銹蝕的關(guān)鍵因素是因?yàn)椴牧现醒鼐Ы绲奶蓟镂龀鲂纬韶氥t區(qū)從而造成不不銹鋼蝶閥銹蝕。材質(zhì)為304的不銹
鋼蝶閥在使用過(guò)程中出現(xiàn)銹蝕現(xiàn)象。奧氏體不銹鋼經(jīng)正常熱處理后室溫下組織應(yīng)為奧氏體耐蝕性能很好為了分析
蝶閥的銹蝕原因在其上取樣進(jìn)行分析。
1、試驗(yàn)方法：取樣進(jìn)行化學(xué)成分分析(判斷是否符合標(biāo)準(zhǔn)要求)、金相組織檢查、熱處理工藝試驗(yàn)及SEM分析。
2、試驗(yàn)結(jié)果及分析：
2.1化學(xué)成分化學(xué)成分分析結(jié)果及標(biāo)準(zhǔn)成分。
2.2金相分析：從出現(xiàn)銹蝕現(xiàn)象的蝶閥上切取了金相試樣經(jīng)磨制拋光后，用三氯化鐵水溶液腐蝕在Neophot-32
金相顯徽鏡上觀察分析其金相組織由奧氏體與另一種析出物組成。從理論上講奧氏體不銹鋼經(jīng)正常熱處理后應(yīng)
得到均一奧氏體組織其組織中出現(xiàn)的另一析出物究竟是何組織有兩種判斷：一是σ相另一種是碳化物。σ相與碳
化物形成的條件不同但都具有一個(gè)共同的特點(diǎn)那就是造成奧氏體不銹鋼對(duì)晶間腐蝕的敏感性。采用了雜色法進(jìn)
行σ相的鑒別采用堿性赤血鹽水溶液(赤血鹽10g+氫氧化鉀10g+水100ml)試樣在該試劑中煮沸2~4min后鐵素體
呈黃色，碳化物被腐蝕奧氏體呈光亮色σ相由褐色變?yōu)楹谏?。用上述方法將從蝶閥上切取的試樣在堿性赤血鹽水
溶液中煮沸4min后在顯徽鏡下觀察析出物保持了原形貌未發(fā)現(xiàn)明顯變因此決定采用熱處理的方法進(jìn)一步試臉?lè)治觥?/span>
2.3熱處理試驗(yàn)分析：σ相是一種鐵鉻原子比例大致相等的金屬間化合物其化學(xué)成分、鐵素體、冷變形、溫變都
不同程度地對(duì)σ相形成產(chǎn)生影響。采用染色法試驗(yàn)在顯微鏡下觀察析出相變化不明顯故采用了熱處理的方法來(lái)鑒
別σ相。有關(guān)資料介紹σ相通常是在500~800℃長(zhǎng)期時(shí)效中形成的。這是因?yàn)檩^高的溫度下時(shí)效有利于鉻的擴(kuò)散
再高溫度加熱σ相將開(kāi)始溶解溶解完畢至少要在920℃以上在高于σ相的穩(wěn)定溫度加熱可使之消除。形成σ相所需
時(shí)間雖然很長(zhǎng)但消除σ相一般只要短時(shí)間加熱即可根據(jù)這一理論制定了熱處理工藝觀察組織中的析出相是否可以
消除。將從蝶閥上切取的試樣加熱到940℃保溫30min然后在Neophot-32金相顯微鏡上觀察分析經(jīng)熱處理后的
試樣中的析出相沒(méi)有消除并保持原形貌由此證明了該組織中的析出相有可能不是σ相。
2.3SEM分析：有時(shí)鋼中出現(xiàn)的σ相采用任何染色的方法均無(wú)法辨別其頗色可采用SEM的分析方法來(lái)鑒別。因?yàn)橐?/span>
知σ相為鐵與鉻的化合物含鉻量為42%~48%通過(guò)EDS定性和定量分析測(cè)出未知相的組成元素及其含量從而確定未
知相。EDS分析結(jié)果表明析出物的含鉻量為33.6%明顯高于基體中的Cr含量16.3%而σ相的含鉻量是42%~48%
因而否認(rèn)析出相為σ相。綜合染色試臉、熱處理試驗(yàn)的結(jié)果認(rèn)為不銹鋼蝶閥組織中的析出相不是σ相經(jīng)SEM觀察析
出相為一種共晶組織是以鉻為主的碳化物。不銹鋼蝶閥的材料為鎳鉻奧氏體不銹鋼這種材料一般都在固溶狀態(tài)下
使用。在室溫狀態(tài)下其組織為奧氏體奧氏體不銹鋼在廣泛的腐蝕介質(zhì)中特別是大氣中具有良好的抗腐蝕能力對(duì)不
銹鋼蝶閥銹蝕的原因分析如下：
①綜合上述各項(xiàng)試驗(yàn)的結(jié)果可判定蝶閥材料組織中析出相不是σ相故蝶閥的銹蝕現(xiàn)象不是由σ相引起的。
②通過(guò)SEM觀察確認(rèn)蝶閥的組織中析出相是以鉻為主的碳化物這種共晶組織沿晶界分布。EDS分析結(jié)果表明這種分
布在晶界上的碳化物鉻含量明顯高于基體這種碳化物是M23C6型。隨碳化物的析出又得不到鉻的擴(kuò)散補(bǔ)充時(shí)以碳化
鉻的形式沿奧氏體晶界析出在碳化物周圍形成貧鉻區(qū)從而奧氏體不銹鋼晶界易被腐蝕所以沿晶界析出的碳化物是造
成蝶閥銹蝕的主要原因。
③經(jīng)固溶處理后的奧氏體不銹鋼由于在高溫加熱時(shí)大部分碳化物被溶解奧氏體中飽和了大量的碳與鉻并因隨后的快
速冷卻而固定下來(lái)使材料有很商的耐腐蝕性。因此應(yīng)嚴(yán)格控制熱處理工藝固溶處理時(shí)將工件加熱至高退使碳化物充
分溶解然后迅速冷卻得到均一奧氏休組織。固溶處理后如果采用緩慢冷卻在冷卻過(guò)程中碳化鉻將沿晶界析出從而導(dǎo)
致材料耐腐蝕性能降低。
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