进口不锈钢蝶阀锈蚀原因分析及解决办法

作者： 美国MILLER米勒阀门中国运营中心 时间：2022-09-23 13:21:54 阅读：57

CF8M材质的不锈钢蝶阀在使用过程中被腐蚀。奥氏体不锈钢经过正常热处理后，室温下的组织应该是奥氏体，耐蚀性很好。为了分析蝶阀的腐蚀原因，对蝶阀进行了取样分析。

1测试方法

进行了化学成分分析(判断是否符合标准要求)、金相检验、热处理工艺试验和扫描电镜分析。

2测试结果和分析

2.1化学成分

化学成分分析和标准成分结果见表1。

表1化学成分分析结果/%成分CSiMnPSCrNiMo

cf8m 0.081.51 . 50.040.0418 ~ 219 ~ 122 ~ 3

蝶阀

2.2金相分析

从有腐蚀现象的蝶阀上切下金相试样，经打磨抛光后，用氯化铁水溶液腐蚀。经Neophot-32金相显微镜观察分析，金相组织由奥氏体和另一种析出物组成。理论上，奥氏体不锈钢经过正常热处理后，应获得均匀的奥氏体组织。关于组织中出现的另一种沉淀物是什么，有两种判断:一种是& sigma另一种是碳化物。& sigma碳化物形成的条件各不相同，但都有一个共同的特点，就是奥氏体不锈钢对晶间腐蚀的敏感性。

首先用噪声法进行& sigma阶段的标识。使用碱性血红盐溶液(血红盐10g+氢氧化钾10g+水100ml)，试样在此试剂中煮沸2~4 min后，铁素体呈黄色，碳化物被腐蚀，奥氏体光亮，& sigma从棕色变成黑色。用上述方法，从蝶阀上切下的样品在碱性红血盐溶液中煮沸4 min，然后在显微镜下观察，沉淀物保持原来的外观，没有发现明显的变化。因此，决定采用热处理的方法进行进一步的面分析。

2.3热处理试验分析

& sigma相是铁和铬原子比例大致相等的金属间化合物。化学成分、铁素体、冷变形和温度变化对&σ；相的形成有影响。采用染色试验，显微镜下析出相变化不明显，故采用热处理鉴别&σ；阶段。相关信息的介绍，& sigma相通常在500~800℃的长期时效过程中形成。这是因为在较高温度下时效有利于铬的扩散。高温再加热& sigma该相将开始溶解，并且溶解后至少在920℃以上。高于& sigma可以通过在稳定温度下加热来消除该相。表单& sigma虽然消除相位需要很长时间& sigma一般来说，该相只能加热很短的时间。根据这一理论，制定了热处理工艺，以观察显微组织中的析出相是否能被消除。将从蝶阀上切下的样品加热至940℃保持30分钟，然后用Neophot-32金相显微镜进行观察和分析。热处理后，样品中的析出相没有被消除，保持了原来的形貌，证明显微组织中的析出相可能不是&σ；阶段。

2.4扫描电镜分析

有时在steel & sigma任何染色方法都无法识别的相，可以通过扫描电镜进行识别。因为已知& sigma它是相铁和铬的化合物，铬含量为42%~48%。未知相通过EDS的定性和定量分析来确定。

微区基质和析出相的定量分析结果见表2。

表2》 EDS定量分析结果/%成分FeCrNiMoSiMn

基底70。38860 . 68868686861

沉淀相56。56560 . 68658586666

EDS分析结果表明，沉淀物中的铬含量为33.6%，明显高于基体中的铬含量16.3%，而σ；相的铬含量为42%~48%，因此否认析出相为&σ；阶段。根据染色试验和热处理试验结果，认为不锈钢蝶阀组织中的析出相不是&σ；阶段。SEM观察表明，析出相为共晶组织，主要为碳化铬。

不锈钢蝶阀由镍铬奥氏体不锈钢制成，一般用于固溶体。在室温下，其显微组织为奥氏体，奥氏体不锈钢在广泛的腐蚀介质中，尤其是大气中具有良好的耐腐蚀性能。不锈钢蝶阀的腐蚀原因分析如下:

①根据上述试验结果，可以判断蝶阀材料组织中的析出相不是&σ；因此，蝶阀的腐蚀不是由& sigma引起的由相位引起。

②通过SEM观察，确认蝶阀组织中析出相主要是碳化铬，这种共晶组织沿晶界分布。EDS分析结果表明，分布在晶界上的碳化物的铬含量明显高于基体。这种碳化物是M23C6型。随着碳化物的析出，当铬不能扩散补充时，以碳化铬的形式沿奥氏体晶界析出，在碳化物周围形成贫铬区，从而奥氏体不锈钢晶界容易被腐蚀。因此，沿晶界析出的碳化物是蝶阀腐蚀的主要原因。

③固溶处理后的奥氏体不锈钢，由于高温加热时大部分碳化物溶解，奥氏体中饱和了大量的碳和铬，然后通过快速冷却将其固定，使材料具有良好的耐腐蚀性能。因此，应严格控制热处理工艺。固溶处理时，应将工件加热至高温，使碳化物充分溶解，然后迅速冷却，获得均匀的奥氏体-贝氏体组织。固溶处理后，如果采用缓冷，在冷却过程中碳化铬会沿晶界析出，导致材料的耐蚀性降低。