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如何预防15CrMoG合金管氢脆的现象

2022-06-04 15:31:08
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15CrMoG合金管冷拔时,由于热轧管坯存在裂纹等缺陷或精度不错冷拔管被制成油缸后,在使用过程中发生的断裂,几乎没有塑性变形发生,一般均为脆性断裂。脆性断裂是由多种原因引起的。如:晶界上有析出物时,不管高压合金管的强度比基体强度强或弱,皆是产生裂纹的原因;晶界上夹杂物的偏析也是断裂的原因;另外,即使在远远小于屈服限的交变载荷作用下,也会引起发生疲劳断裂现象。

一般来说,液压(气动)零件在设计时使用的力学性能指标,都是假定材料是均匀的、连续的、各向同性的,根据这种方法分析认为是稳定的设计,有时也会发生意外断裂事故。研讨发现,在金属材料中发生的低应力脆性断裂的过程中,材料组织远非均匀的、各向同性的。组织中会有裂纹、还会有夹杂物、气孔等缺陷,这些缺陷均可以看成为材料中的微裂纹。另外,高压合金管脆性断裂还与构件的使用温度有关。人们通过研讨发现当温度低于某一温度值时,材料将会转变为脆性状态,其冲击吸收功明显下降,这种现象称为冷脆,所以,设计时还要根据构件的工作温度来选取具有适当冷脆转变温度的高压合金管材料。

合金管如何去掉氢脆?

1、减少T22合金管中渗氢的数量,需要尽量减少/硬度好钢制T22合金管的酸洗,因为酸洗可加剧氢脆。在除锈和氧化皮时,尽量采用喷砂抛丸的方法,若洛氏硬度等于或大于HRC32的T22合金管进行酸洗时,需要在制定酸洗工艺时T22合金管在酸中浸泡的时间较长不超过10分钟。并应尽量降低酸液的浓度,并确定零件在酸中浸泡的时间不超过10分钟;在除油时,采用清洗剂或溶剂除油等化学除油方式,渗氢量较少,若采用电化学除油,先阴后阳,T22合金管不允许用阴电解除油;在热处理时,严格控制甲醇和丙烷的滴注量;在电镀时,碱性镀液或高电流速率的镀液渗氢量较少。

2、采用低氢扩散性和低氢溶解度的镀涂层:

一般认为,在电镀Cr、Zn、Cd、Ni、Sn、Pb时,渗入钢件的氢容易残留下来,而Cu、Mo、Al、Ag、Au、W等T22合金管镀层具有低氢扩散性和低氢溶解度,渗氢较少。在达到产品技术条件要求的情况下,可采用不会造成渗氢的涂层,如机械镀锌或无铬锌铝涂层,不会发生氢脆,不怕蚀性高,附着力好,且比电镀环保。

3、镀前去应力和镀后去氢以去掉氢脆隐患若零件经淬火、焊接等工序后内部残留应力大,镀前应进行回火处理,回火去掉应力实际上可以减少零件内的陷阱数量,从而减轻发生氢脆的隐患。

4、控制镀层厚度,由于镀层覆盖在紧固件表面,镀层在确定程度上会起到氢扩散屏障的作用,这将阻碍氢向紧固件外部的扩散。当镀层厚度超过2.5μm时,氢从紧固件中扩散出去就困难了。因此硬度<32HRC的紧固件,镀层厚度可以要求在12μm;硬度≥32HRC的螺栓,镀层厚度应控制在8μmmax。这就要求在产品设计时,需要考虑到螺栓的氢脆风险,正确选择镀层种。

合金管焊接材料的选择:

焊丝原则上选择与母材成分相同的铝及铝合金焊丝或板条。氩气度>90%,尽量选用大直径焊丝。在Al-Mg系铝合金的弧焊中,通常都是推荐使用CB-AMr2、CB-AMr3、CB-AMr6、CB-AMr61、CB-AMr63、1557、1577焊条,对Al-Cu系铝合金则推荐用01201和01217。

合金管主要用途是用于电厂,核电,高压锅炉,高温过热器和再热器等高压高温的管道上及设备上,它是采用优良碳素钢,合金结构钢和不锈不怕热钢做材质,经热轧(挤、扩)或冷轧(拔)而成。



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