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不锈钢棒失效分析

来源:至德钢业 日期:2018-01-24 14:22:32 人气:1023

    空调四通换向阀是用来切换制冷工质的流经路径,达到制冷和制热转换的目的,具有仅在换向瞬间才通以脉冲电流和自保持的省电功能。国内某大型制冷设备部件制造企业每年从德国进口人量的铁素体不锈钢棒材,主要是用于制造空调四通换向阀中的关键部件-封头。铁素体不锈钢的含铬量为11-30%,具有体心立方品体结构,导热系数大,膨胀系数小、抗氧化性好、抗应力腐蚀优良和磁性等特点,多用于制造耐大气、水蒸气、水及氧化性酸腐蚀的零部件2005年初该公司进口了一批铁索体不锈钢棒材,合同订明的材料标准是EN 10088-3-1995,材料的牌号为X6CrMo517,即1.4105。在工厂完成生产加工后,在水压试验过程中,发现一定比例的空调四通换向阀成品漏水失效,给生产企业正常的生产带来了干扰,由于无法预侧空调四通阀的具体寿命,导致整批空调四通阀报废,给工厂造成重大的经济损失,经检查发现空调四通换向阀中的不锈钢封头有开裂。本文采用金相、SEMEDAX等显微分析技术对其中不锈钢棒材封头进行分析,发现封头材料内部存有大量的沿轴向分布的硫化锰夹杂物,我们及时出俱了对外索赔证书,为企业挽回了重大经济损失。

2试验材料和方法

    从工厂抽取同批进口不锈钢棒材样品,进行相关机械性能和化学成份的检测,同时进行夹杂物金相检验。对失效的进口不锈钢封头进行金相、SEMEDAX等显微分析。

3试验结果

3.1机械性能和化学成份检验结果

    从工厂抽取同批号的进口不锈钢棒材样品,进行机械性能和化学成份的检侧,检验结果见表1和表2

3.2金相检验

    对进口铁素体不锈钢棒进行夹杂物检验,发现铁素体不锈钢棒内部存在大!a沿轴向分布的夹杂物,见图1,图2是铁素体不锈钢横截面的金相组织,是铁素体组织,伴有大星的夹杂物的腐蚀坑,不锈钢封头中的裂纹见图30

3.3  SEMEDAX分析

    4是铁素休不锈钢拉伸试样的断口形貌,为典型的韧窝冈。对失效的空调温控铁磁阀中不锈钢封头裂纹打开,进行SEM分析发现,沿着不锈钢棒的轧制方向,分布着大量的夹杂物,见图5。有的呈细长条,有的比较粗大,己经断裂成多段。用EDAX对上述几类夹杂物进行分析发现,上述几类夹杂物均为硫化锰,见图6,

4分析和讨论

4.1各种化学元素的作用

    铬是决定不锈钢性能的主要元素,使铁基固溶体的电极电位提高,铬吸收铁的电子使铁钝化,含铬量提高,能使钢的高温下抗氧化、抗硫化的性能有显著的改善。碳是工业用钢的主要元素之一,钢的性能与组织在很大程度上决定于碳在钢中的含量及其分布的形式,在不锈钢中碳的影响尤为显著。碳在不锈钢中对组织的影响主要表现在两方面,一方面碳是稳定奥氏体的元素,并且作用的程度很大(约为镍的30),另一方面由于碳和铬的亲和力很大,与铬形成一系列复杂的碳化物。锰可降低钢的临界悴火速度,在提高钢的耐腐蚀性能方面,锰的作用不大,钥可以提高不锈钢的耐腐蚀性能。硅是形成铁素体的元素,在一般不锈钢中为常存杂质元素。磷是杂质元素,磷对钢有强化作用。硫在一般不锈钢中也是常有杂质元素。但向不锈钢中加0.2-0.4%的硫,可提高不锈钢的切削性能,同时降低不锈钢的韧性,还降低不锈钢的耐腐蚀性能。

4.2化学成份和物理性能

1和表2机表明:进口铁素体不锈钢的化学成份和物理性能均符合合同订明的技术标准.材料的塑性很好,拉伸试样断口形貌也说明了这一点,延伸率远远高于材料标准要求,但硫含量偏高,接近材料标准的上限。

4.3金相、SEMEDAX分析

    从图1和图2的金相分析表明,材料中的夹杂物很多,且沿轴向分布。同时发现夹杂物的大小不一、有的呈细条状,有的粗大且开裂成多段。EDAX的分析表明.上述的夹杂物均是硫化锰非金属夹杂物,是塑性夹杂物,因此,对此材料的机械性能影响不大。当承受一定的应力时,由于硫化锰夹杂物和不锈钢基体组织的不一致,会首先通过硫化锰非金属夹杂物与不锈钢基体铁素体剥离或硫化锰非金属夹杂物的破裂形成微孔或微裂纹,微孔或微裂纹之间的不锈钢基体破坏,从而造成微孔或微裂纹连接成裂纹,形成低应力破坏。因此,当不锈钢棒在机械加工时,封头材料就受到外力的作用,在其材料内部的硫化锰夹杂物周围形成大量的微裂纹,而在水压试验时,封头内部的微裂纹得到了扩展,从而形成了封头开裂。所以,空调四通换向阀的失效是其封头的失效引起的,进口铁素体不锈钢中的大量的沿轴向分布的硫化锰非金属夹杂物是封头失效的主要原因。

5结论

5.1空调四通换向阀的漏水失效是有其进口铁素体不锈钢棒封头的失效引起的。

5.2进口铁素体不锈钢棒内大量的沿轴向分布的硫化锰非金属夹杂物存在是封头失效的主要原因。

6建议

    工厂在使用进口铁素体不锈钢棒前,应增加对硫化锰夹杂物分布的检验,以有效地减少工厂的损失。

本文标签:不锈钢管 

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