絲扣黃銅球閥發(fā)生季裂的原因分析

近期我公司技術(shù)部門接到一位用戶的反饋，反映在國(guó)外某公司進(jìn)口的一批黃銅球閥在使用不到一年，閥體出現(xiàn)裂紋漏氣，而且數(shù)量呈逐步增多的趨勢(shì)。咨詢我公司技術(shù)人員，是什么原因?qū)е碌模繎?yīng)采取哪些措施？我公司工程師指出：絲扣黃銅球閥要發(fā)生季裂，必須具備三個(gè)條件：應(yīng)力、潮濕環(huán)境和氨氣或二氧化硫等介質(zhì)。

一、殘余應(yīng)力和附加應(yīng)力的產(chǎn)生

根據(jù)廠家提供的生產(chǎn)工藝流程圖可以知道：黃銅棒材經(jīng)過(guò)下料、鍛壓、金加工、裝配完成，在其金加工程序后，沒有進(jìn)行退火處理工序。黃銅球閥閥體冷加工后存在的殘余應(yīng)力沒有被消除。

黃銅球閥的絲扣是柱螺紋形式，而鍍鋅管的絲扣為錐螺紋形式，在錐螺紋與柱螺紋套配時(shí)，錐螺紋會(huì)對(duì)球閥絲扣端施加一個(gè)脹擴(kuò)的附加拉應(yīng)力。因沒有配備扭力扳手，施加的拉應(yīng)力還會(huì)受到鍍鋅管絲扣加工精度、聚四氟生料帶纏繞厚度及旋緊扭矩大小因素的影響變化。可以推斷黃銅球閥的絲扣端部有少量殘余應(yīng)力和較大的附加應(yīng)力存在，當(dāng)內(nèi)應(yīng)力與工作應(yīng)力疊加，會(huì)過(guò)早地使閥體產(chǎn)生微裂紋。

二、外部潮濕環(huán)境條件的形成

武漢地處南方，多雨，地下水位偏高，井室內(nèi)易積水，井室內(nèi)環(huán)境較為潮濕。銅在與大氣、水等接觸時(shí)，反應(yīng)生成難溶于水的堿式硫酸銅CuSO4.3Cu(OH)2和堿式碳酸銅CuCO3.Cu(OH)2薄膜，又稱“銅綠”。問題閥門的絕大部分閥體外表面有銅綠銹蝕，也說(shuō)明了這個(gè)問題。

三、NH3或SO2等介質(zhì)的來(lái)源

1、NH3介質(zhì)的可能來(lái)源

(1)NH3來(lái)自市政道路施工中使用的混凝土外加劑，特別是在冬季施工過(guò)程中，在混凝土中加入尿素(CO(NH2)2)和NH3?H2O為主要原料的混凝土防凍劑，這些含有大量氨類物質(zhì)的外加劑會(huì)隨著溫濕度等環(huán)境因素的變化而還原成NH3從道路混凝土中緩慢釋放出來(lái)，造成井室內(nèi)空氣中NH3的含量大量增加。

(2)與燃?xì)饩蚁嘟奈鬯芎臀鬯覂?nèi)的氨氣通過(guò)土壤的滲透進(jìn)入燃?xì)饩摇?/p>

2、SO2介質(zhì)的可能來(lái)源

(1)天然氣成分中H2S的影響。由于民用燃?xì)鉃槎愄烊粴猓渲蠬2S含量小于20mg/m3，因此HPb59—1鉛黃銅在安裝于民用燃?xì)夤苈肺炊说拈y門中也被普遍采用。一方面不是能接觸到天然氣中H2S成分的閥體部位，連接絲堵端部位要比鍍鋅管端的機(jī)會(huì)更大，但發(fā)生裂紋的位置常發(fā)生在與鍍鋅管一端，而非絲堵一端。由于天然氣中H2S含量較低，而且從裂紋發(fā)生的位置來(lái)判斷，天然氣成分中H2S的影響可能有，但不會(huì)太大。

(2)汽車尾氣。汽車尾氣主要污染物為CxHy、NOx、CO、SO2、含鉛化合物、苯丙芘及固體顆粒物等。目前北京、上海、廣州、深圳和南京等五個(gè)城市的汽油和柴油均執(zhí)行國(guó)四標(biāo)準(zhǔn)，汽油中的硫含量小于5.0×10-5/kg，武漢市在2013年7月1日前執(zhí)行國(guó)三標(biāo)準(zhǔn)，硫含量不得大于1.5×10-4/kg，汽車尾氣中SO2含量較高，在下雨時(shí)部分溶解在水中會(huì)隨雨水流入井室。

通過(guò)分析，燃?xì)饩覂?nèi)的黃銅球閥完全具備有黃銅季裂的條件，可以判斷地下井室內(nèi)燃?xì)夥派⒐茳S銅球閥閥體裂紋的成因?yàn)榧玖选?/p>