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泵閥常用耐腐蝕材料

來源: 臨沂銘昂機械設(shè)備有限公司 發(fā)布日期:2021-11-08
信息摘要:
點蝕又稱坑蝕和小孔腐蝕。點蝕有大有小,一般情況下,點蝕的深度要比其直徑大的多。點蝕經(jīng)常發(fā)生在表面有鈍化膜或保護膜的金屬上。由于金屬材料中存在缺陷、雜質(zhì)和溶質(zhì)等的不1腐蝕的分類及特點1.1點蝕點蝕又稱坑 ...

點蝕又稱坑蝕和小孔腐蝕。點蝕有大有小,一般情況下,點蝕的深度要比其直徑大的多。點蝕經(jīng)常發(fā)生在表面有鈍化膜或保護膜的金屬上。由于金屬材料中存在缺陷、雜質(zhì)和溶質(zhì)等的不

1 腐蝕的分類及特點

1.1 點蝕

點蝕又稱坑蝕和小孔腐蝕。點蝕有大有小,一般情況下,點蝕的深度要比其直徑大的多。點蝕經(jīng)常發(fā)生在表面有鈍化膜或保護膜的金屬上。

由于金屬材料中存在缺陷、雜質(zhì)和溶質(zhì)等的不均一性,當介質(zhì)中含有某些活性陰離子(如Cl-)時,這些活性陰離子首先被吸附在金屬表面某些點上,從而使金屬表面鈍化膜發(fā)生破壞。一旦這層鈍化膜被破壞又缺乏自鈍化能力時,金屬表面就發(fā)生腐蝕。這是因為在金屬表面缺陷處易漏出機體金屬,使其呈活化狀態(tài),而鈍化膜處仍為鈍態(tài),這樣就形成了活性—鈍性腐蝕電池,由于陽極面積比陰極面積小得多,陽極電流密度很大,所以腐蝕往深處發(fā)展,金屬表面很快就被腐蝕成小孔,這種現(xiàn)象被稱為點蝕。

在石油、化工的腐蝕失效類型統(tǒng)計中,點蝕約占20%~25%。流動不暢的含活性陰離子的介質(zhì)中容易形成活性陰離子的積聚和濃縮的條件,促使點蝕的生成。粗糙的表面比光滑的表面更容易發(fā)生點蝕。

PH值降低、溫度升高都會增加點蝕的傾向。氧化性金屬離子(如Fe3+、Cu2+、Hg2+等)能促進點蝕的產(chǎn)生。但某些含氧陰離子(如氫氧化物、鉻酸鹽、硝酸鹽和硫酸鹽等)能防止點蝕。

點蝕雖然失重不大,但由于陽極面積很小,所以腐蝕速率很快,嚴重時可造成設(shè)備穿孔,使大量的油、水、氣泄漏,有時甚至造成火災(zāi)、爆炸等嚴重事故,危險性很大。點蝕會使晶間腐蝕、應(yīng)力腐蝕和腐蝕疲勞等加劇,在很多情況下點蝕是這些類型腐蝕的起源。

1.2 縫隙腐蝕

在電解液中,金屬與金屬或金屬與非金屬表面之間構(gòu)成狹窄的縫隙,縫隙內(nèi)有關(guān)物質(zhì)的移動受到了阻滯,形成濃差電池,從而產(chǎn)生局部腐蝕,這種腐蝕被稱為縫隙腐蝕??p隙腐蝕常發(fā)生在設(shè)備中法蘭的連接處,墊圈、襯板、纏繞墊與金屬重疊處,它可以在不同的金屬和不同的腐蝕介質(zhì)中出現(xiàn),從而給生產(chǎn)設(shè)備的正常運行造成嚴重障礙,甚至發(fā)生破壞事故。對鈦及鈦合金來說,縫隙腐蝕是最應(yīng)關(guān)注的腐蝕現(xiàn)象。介質(zhì)中,氧氣濃度增加,縫隙腐蝕量增加;PH值減小,陽極溶解速度增加,縫隙腐蝕量也增加;活性陰離子的濃度增加,縫隙腐蝕敏感性升高。但是,某些含氧陰離子的增加會減小縫隙腐蝕量。

1.3 應(yīng)力腐蝕

材料在特定的腐蝕介質(zhì)中和在靜拉伸應(yīng)力(包括外加載荷、熱應(yīng)力、冷加工、熱加工、焊接等所引起的殘余應(yīng)力,以及裂縫銹蝕產(chǎn)物的楔入應(yīng)力等)下,所出現(xiàn)的低于強度極限的脆性開裂現(xiàn)象,稱為應(yīng)力腐蝕開裂。

應(yīng)力腐蝕開裂是先在金屬的腐蝕敏感部位形成微小凹坑,產(chǎn)生細長的裂縫,且裂縫擴展很快,能在短時間內(nèi)發(fā)生嚴重的破壞。應(yīng)力腐蝕開裂在石油、化工腐蝕失效類型中所占比例最高,可達50%。

應(yīng)力腐蝕的產(chǎn)生有兩個基本條件:一是材料對介質(zhì)具有一定的應(yīng)力腐蝕開裂敏感性;二是存在足夠高的拉應(yīng)力。導致應(yīng)力腐蝕開裂的應(yīng)力可以來自工作應(yīng)力,也可以來自制造過程中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力。據(jù)統(tǒng)計,在應(yīng)力腐蝕開裂事故中,由殘余應(yīng)力所引起的占80%以上,而由工作應(yīng)力引起的則不足20%。

應(yīng)力腐蝕過程一般可分為三個階段。第一階段為孕育期,在這一階段內(nèi),因腐蝕過程局部化和拉應(yīng)力作用的結(jié)果,使裂紋生核;第二階段為腐蝕裂紋發(fā)展時期,當裂紋生核后,在腐蝕介質(zhì)和金屬中拉應(yīng)力的共同作用下,裂紋擴展;第三階段中,由于拉應(yīng)力的局部集中,裂紋急劇生長導致零件的破壞。

在發(fā)生應(yīng)力腐蝕破裂時,并不發(fā)生明顯的均勻腐蝕,甚至腐蝕產(chǎn)物極少,有時肉眼也難以發(fā)現(xiàn),因此,應(yīng)力腐蝕是一種非常危險的破壞。

一般來說,介質(zhì)中氯化物濃度的增加,會縮短應(yīng)力腐蝕開裂所需的時間。不同氯化物的腐蝕作用是按Mg2+、Fe3+、Ca2+、Na1+、Li1+等離子的順序遞減的。發(fā)生應(yīng)力腐蝕的溫度一般在50℃~300℃之間。

防止應(yīng)力腐蝕應(yīng)從減少腐蝕和消除拉應(yīng)力兩方面來采取措施。主要是:一要盡量避免使用對應(yīng)力腐蝕敏感的材料;二在設(shè)計設(shè)備結(jié)構(gòu)時要力求合理,盡量減少應(yīng)力集中和積存腐蝕介質(zhì);三在加工制造設(shè)備時,要注意消除殘余應(yīng)力。

1.4 腐蝕疲勞

腐蝕疲勞是在腐蝕介質(zhì)與循環(huán)應(yīng)力的聯(lián)合作用下產(chǎn)生的。這種由于腐蝕介質(zhì)而引起的抗腐蝕疲勞性能的降低,稱為腐蝕疲勞。疲勞破壞的應(yīng)力值低于屈服點,在一定的臨界循環(huán)應(yīng)力值(疲勞極限或稱疲勞壽命)以上時,才會發(fā)生疲勞破壞。而腐蝕疲勞卻可能在很低的應(yīng)力條件下就發(fā)生破斷,因而它是很危險的。

影響材料腐蝕疲勞的因素主要有應(yīng)力交變速度、介質(zhì)溫度、介質(zhì)成分、材料尺寸、加工和熱處理等。增加載荷循環(huán)速度、降低介質(zhì)的PH值或升高介質(zhì)的溫度,都會使腐蝕疲勞強度下降。材料表面

4 常見金屬材料的力學性能名稱、代號、單位和涵義

指標單位涵義說明

名稱符號

彈性指標彈性

模量EN/mm2金屬在彈性范圍內(nèi),外力和變形成比例地增長,即應(yīng)力與應(yīng)變成正比例關(guān)系時(符合虎克定理),這個比例系數(shù)就稱為彈性模量,根據(jù)應(yīng)力,應(yīng)變的性質(zhì)通常又分為:彈性模量和切變模量,彈性模量的大小,相當于引起物體單位變形時所需應(yīng)力之大小,是衡量材料剛度的指標,彈性模量愈大,剛度也愈大。

切變模量GN/mm2

彈性極限σeN/mm2    這是表示金屬最大彈性的指標,即在彈性變形階段,試樣不產(chǎn)生塑性變形時所能承受的最大應(yīng)力

強度性能指標抗拉

強度σbN/mm2指外力是拉力時的強度極限,它是衡量金屬材料強度的主要性能指標

抗彎強度σbb或σwN/mm2指外力是彎曲力時的強度極限

抗壓強度σbc或σyN/mm2    指外力是壓力時的強度極限,壓縮試驗主要適用于低塑性材料,如鑄鐵、塑料等

抗剪強度τN/mm2指外力是剪切力時的強度極限

抗扭強度τbN/mm2    指外力是扭轉(zhuǎn)力時的強度極限

屈服點σsN/mm2金屬承受載荷時,當載荷不再增加,但金屬本身的變形卻繼續(xù)增加的現(xiàn)象稱為屈服,產(chǎn)生屈服現(xiàn)象時的應(yīng)力叫屈服點

屈服強度σ0.2N/mm2    金屬發(fā)生屈服現(xiàn)象時,為便于測量,通常按其產(chǎn)生永久殘余變形量等于試樣原長0.2%時的應(yīng)力,作為屈服強度

持久強度σb /hN/mm2    

指金屬在一定的高溫條件下,經(jīng)過規(guī)定時間發(fā)生斷裂時的應(yīng)力,一般所指的持久強度,是指在一定溫度下,試樣經(jīng)十萬小時后的破斷強度

蠕變極限σ%/hN/mm2   

金屬在高溫環(huán)境下,即使所受應(yīng)力小于屈服點,也會隨著時間的增長而緩慢地產(chǎn)生永久變形,這種現(xiàn)象叫做蠕變,在一定的溫度下經(jīng)一定的時間,金屬的蠕變速度仍不超過規(guī)定的數(shù)值,此時所能承受的最大應(yīng)力,稱為蠕變極限

硬度性能指標布氏硬度HBS HBWN/mm2   

用淬硬小鋼球或硬質(zhì)合金球壓入金屬表面,以其壓痕面積除加壓在鋼球上的載荷,所得之商,即為金屬的布氏硬度數(shù)值。使用鋼球測定硬度≤450HBS;使用硬質(zhì)合金球測定硬度>450HBW

洛氏硬度C級HRC無量鋼   

用1471N載荷,將頂角為120°的圓錐形金剛石的壓頭,壓入金屬表面,取其壓痕的深度來計算硬度的大小,即為金屬的HRC硬度,HRC用來測量HB=230~700的金屬材料,主要用于測定淬火鋼及較硬的金屬材料

A級HRA    指用588.4N載荷和頂角為120°的圓錐形金剛石的壓頭所測定出來的硬度,一般用來測定硬度很高或硬而薄的金屬材料,如碳化物、硬質(zhì)合金或表面處理過的零件

B級HRB    指用980.7N載荷和直徑為1.59mm(即1/16in)的淬硬鋼球所測得的硬度。主要用于測定HB=60~230這一類較軟的金屬材料,如退火鋼、銅、鋁等

維氏 硬度HVN/mm2用49.03~980.7N以內(nèi)的載荷,將頂角為136°的金剛石四方角錐體壓頭壓入金屬的表面,以其壓痕面積除載荷所得之商,即為維氏硬度值,HV只適用于測定很?。?.3~0.5mm)的金屬材料,或厚度為0.03~0.05mm的零件表面硬化層的硬度,測定的數(shù)值比較準確

肖氏硬度HSC HSDH(回跳高度)   

利用一定重量(2.5g)的鋼球或金剛石球,自一定的高度(一般為254mm)落下撞擊金屬后,球又回跳到某一高度h,此高度為肖氏硬度值,其優(yōu)點是在金屬表面上不留下傷痕,缺點是測定值不夠準確

塑性指標伸長率

L0=5d

L0=10dδ

δ5

δ10%金屬受外力作用被拉斷以后,在標距內(nèi)總伸長長度同原來標距長度相比的百分數(shù),稱為伸長率。根據(jù)試樣長度的不同,通常用符號δ5或δ10來表示;δ5是試樣標距長度為其直徑5倍時的伸長率,δ10是試樣標距長度為其直徑10倍時的伸長率斷面 收縮率ψ%   

金屬受外力作用被拉斷以后,其橫截面的縮小量與原來橫截面積相比的百分數(shù),稱為斷面收縮率。δ、ψ的數(shù)值愈高,表明這種材料的塑性愈好,易于進行壓力加工

韌性指標沖擊韌度aKU aKVJ/m2 kJ/m2沖擊韌度是評定金屬材料于動載荷下承受沖擊抗力的力學性能指標,通常都是以大能量的一次沖擊值作為標準的。試驗結(jié)果,以沖斷試樣上所消耗的功與斷口處橫截面積之比值大小來衡量。由于aK值的大小不僅取決于材料本身,還隨試樣尺寸、形狀的改變及試驗溫度的不同而變化,因而aK值只是一個相對指標

    


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