進(jìn)口不銹鋼蝶閥銹蝕原因分析及解決辦法

作者：中鼎閥門 時(shí)間：2024-12-06 17:31:07 閱讀：

CF8M材質(zhì)的不銹鋼蝶閥在使用過程中被腐蝕。奧氏體不銹鋼經(jīng)過正常熱處理后，室溫下的組織應(yīng)該是奧氏體，耐蝕性很好。為了分析蝶閥的腐蝕原因，對蝶閥進(jìn)行了取樣分析。

1測試方法

進(jìn)行了化學(xué)成分分析(判斷是否符合標(biāo)準(zhǔn)要求)、金相檢驗(yàn)、熱處理工藝試驗(yàn)和掃描電鏡分析。

2測試結(jié)果和分析

2.1化學(xué)成分

化學(xué)成分分析和標(biāo)準(zhǔn)成分結(jié)果見表1。

表1化學(xué)成分分析結(jié)果/%成分CSiMnPSCrNiMo

cf8m 0.081.51 . 50.040.0418 ~ 219 ~ 122 ~ 3

蝶閥

2.2金相分析

從有腐蝕現(xiàn)象的蝶閥上切下金相試樣，經(jīng)打磨拋光后，用氯化鐵水溶液腐蝕。經(jīng)Neophot-32金相顯微鏡觀察分析，金相組織由奧氏體和另一種析出物組成。理論上，奧氏體不銹鋼經(jīng)過正常熱處理后，應(yīng)獲得均勻的奧氏體組織。關(guān)于組織中出現(xiàn)的另一種沉淀物是什么，有兩種判斷:一種是& sigma另一種是碳化物。& sigma碳化物形成的條件各不相同，但都有一個(gè)共同的特點(diǎn)，就是奧氏體不銹鋼對晶間腐蝕的敏感性。

首先用噪聲法進(jìn)行& sigma階段的標(biāo)識(shí)。使用堿性血紅鹽溶液(血紅鹽10g+氫氧化鉀10g+水100ml)，試樣在此試劑中煮沸2~4 min后，鐵素體呈黃色，碳化物被腐蝕，奧氏體光亮，& sigma從棕色變成黑色。用上述方法，從蝶閥上切下的樣品在堿性紅血鹽溶液中煮沸4 min，然后在顯微鏡下觀察，沉淀物保持原來的外觀，沒有發(fā)現(xiàn)明顯的變化。因此，決定采用熱處理的方法進(jìn)行進(jìn)一步的面分析。

2.3熱處理試驗(yàn)分析

& sigma相是鐵和鉻原子比例大致相等的金屬間化合物。化學(xué)成分、鐵素體、冷變形和溫度變化對&σ；相的形成有影響。采用染色試驗(yàn)，顯微鏡下析出相變化不明顯，故采用熱處理鑒別&σ；階段。相關(guān)信息的介紹，& sigma相通常在500~800℃的長期時(shí)效過程中形成。這是因?yàn)樵谳^高溫度下時(shí)效有利于鉻的擴(kuò)散。高溫再加熱& sigma該相將開始溶解，并且溶解后至少在920℃以上。高于& sigma可以通過在穩(wěn)定溫度下加熱來消除該相。表單& sigma雖然消除相位需要很長時(shí)間& sigma一般來說，該相只能加熱很短的時(shí)間。根據(jù)這一理論，制定了熱處理工藝，以觀察顯微組織中的析出相是否能被消除。將從蝶閥上切下的樣品加熱至940℃保持30分鐘，然后用Neophot-32金相顯微鏡進(jìn)行觀察和分析。熱處理后，樣品中的析出相沒有被消除，保持了原來的形貌，證明顯微組織中的析出相可能不是&σ；階段。

2.4掃描電鏡分析

有時(shí)在steel & sigma任何染色方法都無法識(shí)別的相，可以通過掃描電鏡進(jìn)行識(shí)別。因?yàn)橐阎?amp; sigma它是相鐵和鉻的化合物，鉻含量為42%~48%。未知相通過EDS的定性和定量分析來確定。

微區(qū)基質(zhì)和析出相的定量分析結(jié)果見表2。

表2》 EDS定量分析結(jié)果/%成分FeCrNiMoSiMn

基底70。38860 . 68868686861

沉淀相56。56560 . 68658586666

EDS分析結(jié)果表明，沉淀物中的鉻含量為33.6%，明顯高于基體中的鉻含量16.3%，而σ；相的鉻含量為42%~48%，因此否認(rèn)析出相為&σ；階段。根據(jù)染色試驗(yàn)和熱處理試驗(yàn)結(jié)果，認(rèn)為不銹鋼蝶閥組織中的析出相不是&σ；階段。SEM觀察表明，析出相為共晶組織，主要為碳化鉻。

不銹鋼蝶閥由鎳鉻奧氏體不銹鋼制成，一般用于固溶體。在室溫下，其顯微組織為奧氏體，奧氏體不銹鋼在廣泛的腐蝕介質(zhì)中，尤其是大氣中具有良好的耐腐蝕性能。不銹鋼蝶閥的腐蝕原因分析如下:

①根據(jù)上述試驗(yàn)結(jié)果，可以判斷蝶閥材料組織中的析出相不是&σ；因此，蝶閥的腐蝕不是由& sigma引起的由相位引起。

②通過SEM觀察，確認(rèn)蝶閥組織中析出相主要是碳化鉻，這種共晶組織沿晶界分布。EDS分析結(jié)果表明，分布在晶界上的碳化物的鉻含量明顯高于基體。這種碳化物是M23C6型。隨著碳化物的析出，當(dāng)鉻不能擴(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容易被腐蝕。因此，沿晶界析出的碳化物是蝶閥腐蝕的主要原因。

③固溶處理后的奧氏體不銹鋼，由于高溫加熱時(shí)大部分碳化物溶解，奧氏體中飽和了大量的碳和鉻，然后通過快速冷卻將其固定，使材料具有良好的耐腐蝕性能。因此，應(yīng)嚴(yán)格控制熱處理工藝。固溶處理時(shí)，應(yīng)將工件加熱至高溫，使碳化物充分溶解，然后迅速冷卻，獲得均勻的奧氏體-貝氏體組織。固溶處理后，如果采用緩冷，在冷卻過程中碳化鉻會(huì)沿晶界析出，導(dǎo)致材料的耐蝕性降低。