鋼閥桿是液(氣)閥門的重要零件。該零件除要求一定的強(qiáng)度和較好的韌性外,還要求工件有良好的耐腐蝕性能,以防止工作介質(zhì)水、油或氣體的腐蝕侵害。通常閥桿通過超音頻淬火設(shè)備進(jìn)行淬火熱處理,淬火厚度為0.02~0.06mm。中多次發(fā)生氣體閥桿脆斷事故,嚴(yán)重影響安全和正常運(yùn)行。閥桿耐蝕淬火熱處理工藝為:(580 土10)℃x(4-5)h,氨分解率為40% -55%,工件爐冷至≤200℃時(shí)出爐空冷。
檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn),閥桿斷裂部位位于閥桿螺母與手輪之間。經(jīng)化學(xué)分析和金相分析表明,化學(xué)成分和金相組織正常,超音頻加熱設(shè)備淬火層厚≤0.06nm,符合相關(guān)**標(biāo)準(zhǔn)要求,未發(fā)現(xiàn)明顯組織異常和缺陷等。
進(jìn)一步研究分析閥桿脆斷原因,對(duì)影響工件的各種工藝模式(狀態(tài)、工藝組合、參數(shù))進(jìn)行綜合試驗(yàn)。試驗(yàn)表明,鋼閥桿在氣體耐蝕淬火后產(chǎn)生很大脆性,因而在工作中極易發(fā)生脆斷。閥桿經(jīng)超音頻淬火設(shè)備淬火后的脆性與碳鋼鋼種和淬火工藝關(guān)系不大,淬火后進(jìn)行去氫處理及加熱,鋼件的韌性也不能恢復(fù)。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),既使采用正火、調(diào)質(zhì)處理,閥桿淬火后aK值下降仍很大,不能排除脆性和脆斷危險(xiǎn)。
分析認(rèn)為,閥桿淬火后脆斷是氫腐蝕造成的。氫腐蝕在較高溫度產(chǎn)生,在高溫高壓下,氫與鋼中碳形成甲烷,在晶界處聚集,形成網(wǎng)絡(luò)狀發(fā)紋,重者開裂鼓泡;在氫、氮共存時(shí),氫腐蝕劇烈,大大降低鋼材的沖擊韌度。
超音頻加熱設(shè)備
氫脆則不同,氫脆是在較低溫度和壓力下,氫氣滲入鋼內(nèi),以固溶狀態(tài)存在。
氫腐蝕脆性是不可逆的;而氫脆是可逆的,通過去氫處理可消除脆性。在石油化工裝置中一些受高溫高壓的零件發(fā)生氫腐蝕斷裂事例,和閥桿滲氮中氫腐蝕狀態(tài)類似,這就解釋了中低碳鋼閥桿滲氮后發(fā)生脆斷的根本原因。
試驗(yàn)表明,閥桿在超音頻淬火設(shè)備淬火前,對(duì)閥桿工作薄弱處或容易脆斷的部位(閥桿螺母與手輪配合處)采用涂料覆蓋法局部防滲,可以避免閥桿在這些部位發(fā)生脆斷。這是一種簡(jiǎn)便實(shí)用的防范方法。
涂料配方為:水玻璃+質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%-20%的碳粉。試驗(yàn)和應(yīng)用,采用上面防止措施,完全避免了中低碳鋼閥桿淬火后發(fā)生脆斷的現(xiàn)象,中應(yīng)用良好。
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