不銹鋼蝶閥使用過程中出現生銹、腐蝕原因分析及如何解決？
不銹鋼蝶閥作為一種用來實現管路系統通斷及流量控制的部件已在石油、化工、冶金、水電等許多領域中得到
極為廣泛地應用。在已公知的蝶閥技術中其密封形式多采用密封結構密封材料為橡膠、聚四氟乙烯等。由于結
構特征的限制不適應耐高溫、高壓及耐腐蝕、抗磨損等行業現有一種比較先進的蝶閥是三偏心金屬硬密封蝶閥
閥體和閥座為連體構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
傳統蝶閥相比具有耐高溫操作輕便啟閉無磨擦關閉時隨著傳動機構的力矩增大來補償密封提高了蝶閥的密封性
能及延長使用壽命的優點。
不銹鋼蝶閥在使用過程中出現銹蝕現象經過金相組織分析、染色試臉、熱處理試臉、SEM等試驗分析找到了材
料銹蝕的關鍵因素是因為材料中沿晶界的碳化物析出形成貧鉻區從而造成不不銹鋼蝶閥銹蝕。材質為304的不銹
鋼蝶閥在使用過程中出現銹蝕現象。奧氏體不銹鋼經正常熱處理后室溫下組織應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行分析。
1、試驗方法：取樣進行化學成分分析(判斷是否符合標準要求)、金相組織檢查、熱處理工藝試驗及SEM分析。
2、試驗結果及分析：
2.1化學成分化學成分分析結果及標準成分。
2.2金相分析：從出現銹蝕現象的蝶閥上切取了金相試樣經磨制拋光后，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正常熱處理后應
得到均一奧氏體組織其組織中出現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共同的特點那就是造成奧氏體不銹鋼對晶間腐蝕的敏感性。采用了雜色法進
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相由褐色變為黑色。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現明顯變因此決定采用熱處理的方法進一步試臉分析。
2.3熱處理試驗分析：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成分、鐵素體、冷變形、溫變都
不同程度地對σ相形成產生影響。采用染色法試驗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鑒
別σ相。有關資料介紹σ相通常是在500~800℃長期時效中形成的。這是因為較高的溫度下時效有利于鉻的擴散
再高溫度加熱σ相將開始溶解溶解完畢至少要在920℃以上在高于σ相的穩定溫度加熱可使之消除。形成σ相所需
時間雖然很長但消除σ相一般只要短時間加熱即可根據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熱處理后的
試樣中的析出相沒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：有時鋼中出現的σ相采用任何染色的方法均無法辨別其頗色可采用SEM的分析方法來鑒別。因為已
知σ相為鐵與鉻的化合物含鉻量為42%~48%通過EDS定性和定量分析測出未知相的組成元素及其含量從而確定未
知相。EDS分析結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%
因而否認析出相為σ相。綜合染色試臉、熱處理試驗的結果認為不銹鋼蝶閥組織中的析出相不是σ相經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下
使用。在室溫狀態下其組織為奧氏體奧氏體不銹鋼在廣泛的腐蝕介質中特別是大氣中具有良好的抗腐蝕能力對不
銹鋼蝶閥銹蝕的原因分析如下：
①綜合上述各項試驗的結果可判定蝶閥材料組織中析出相不是σ相故蝶閥的銹蝕現象不是由σ相引起的。
②通過SEM觀察確認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散補充時以碳化
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經固溶處理后的奧氏體不銹鋼由于在高溫加熱時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
速冷卻而固定下來使材料有很商的耐腐蝕性。因此應嚴格控制熱處理工藝固溶處理時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程中碳化鉻將沿晶界析出從而導
致材料耐腐蝕性能降低。
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