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超音頻加熱設備淬火后的閥桿為什么會發生脆斷和斷裂?

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超音頻加熱設備淬火后的閥桿為什么會發生脆斷和斷裂?
超音頻加熱設備淬火后的閥桿為什么會發生脆斷和斷裂?
超音頻加熱設備淬火后的閥桿為什么會發生脆斷和斷裂?
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編輯時間 : 2020-10-13
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鋼閥桿是液(氣)閥門的重要零件。該零件除要求一定的強度和較好的韌性外,還要求工件有良好的耐腐蝕性能,以防止工作介質水、油或氣體的腐蝕侵害。通常閥桿通過超音頻淬火設備進行淬火熱處理,淬火厚度為0.02~0.06mm。生產中多次發生氣體閥桿脆斷事故,嚴重影響生產安全和正常生產運行。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℃時出爐空冷。


檢驗發現,閥桿斷裂部位位于閥桿螺母與手輪之間。經化學分析和金相分析表明,化學成分和金相組織正常,超音頻加熱設備淬火層厚≤0.06nm,符合相關國家標準要求,未發現明顯組織異常和缺陷等。


進一步研究分析閥桿脆斷原因,對影響工件的各種工藝模式(狀態、工藝組合、參數)進行綜合試驗。試驗表明,鋼閥桿在氣體耐蝕淬火后產生很大脆性,因而在工作中極易發生脆斷。閥桿經超音頻淬火設備淬火后的脆性與碳鋼鋼種和淬火工藝關系不大,淬火后進行去氫處理及加熱,鋼件的韌性也不能恢復。試驗發現,既使采用正火、調質處理,閥桿淬火后aK值下降仍很大,不能排除脆性和脆斷危險。


分析認為,閥桿淬火后脆斷是氫腐蝕造成的。氫腐蝕在較高溫度產生,在高溫高壓下,氫與鋼中碳形成甲烷,在晶界處聚集,形成網絡狀發紋,重者開裂鼓泡;在氫、氮共存時,氫腐蝕劇烈,大大降低鋼材的沖擊韌度。


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氫脆則不同,氫脆是在較低溫度和壓力下,氫氣滲入鋼內,以固溶狀態存在。


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生氫腐蝕斷裂事例,和閥桿滲氮中氫腐蝕狀態類似,這就解釋了中低碳鋼閥桿滲氮后發生脆斷的根本原因。


試驗表明,閥桿在超音頻淬火設備淬火前,對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生脆斷。這是一種簡便實用的防范方法。


涂料配方為:水玻璃+質量分數為10%-20%的碳粉。生產試驗和生產應用,采用上面防止措施,完全避免了中低碳鋼閥桿淬火后發生脆斷的現象,生產中應用良好。


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