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            達克羅處理的緊固件銹蝕原因分析及解決措施


            摘要:以城軌車輛緊固件銹蝕的問題為研究對象,從試驗和理論上分析了達克羅處理后的鎖緊墊圈銹蝕原因,并提出了具體的解決措施。

             1、問題的提出

                  城軌車輛車體焊接結構大多主要采用鋁合金材料,為滿足防腐要求,用于安裝車輛設備及其部件的緊固螺栓大多采用不銹鋼材料,但為保證緊固件的防腐防銹性能和 降低整體成本,大量采用經過達克羅處理的鎖緊墊圈與不銹鋼螺栓配合使用,如城軌車輛車頂上用于受電弓、避雷針、空調等部件安裝的鎖緊墊圈等。鎖緊墊圈材質 為彈簧鋼,表面進行達克羅處理,配合A4-80的不銹鋼螺栓、螺母使用。但是使用一段時間后發現,用在車輛外部的鎖緊墊圈,如車頂空調減震安裝螺栓處的鎖 緊墊圈出現銹蝕現象,而在車內及底架起緊固作用的墊圈暫未發現銹蝕情況。

            2、達克羅處理墊圈銹蝕原因初步分析

                  金屬銹蝕的原因一般主要是電化學腐蝕或空氣蝕原因可能為:

                (1)達克羅涂層不符要求,達克羅表面涂層存在起泡、開裂、針孔和漏涂等缺陷,不能起到有效的經分析,達克羅表面處理過的鎖緊墊圈出現銹防腐作用,造成氧化腐蝕。

                (2)達克羅處理的鎖緊墊圈與不銹鋼螺栓配合使用,由于2種金屬材料的腐蝕電位不同,造成電位較低的彈簧鋼墊圈更加容易溶解銹蝕。

            3、試驗驗證及分析

                為了驗證上述2種可能導致墊圈生銹的原因,主要從材質分析、外觀低倍檢測和鹽霧對比試驗進行檢測和分析。

            3.1 試驗驗證

            3.1.1鎖緊墊圈材質檢驗

                  從運用現場拆下2個DAC320鎖緊墊圈SKM12,通過打磨去掉基材表面的達克羅涂層,使用光譜儀檢測基材的化學成分,測試結果如表1所示,滿足GB/T1222 -2007中65Mn材料要求。

            3.1.2鎖緊墊圈低倍檢驗

                試驗方式:隨即抽取3個全新DAC320鎖緊墊圈SKM12;經過簡單的表面清洗(一片酸洗、一片清水沖洗、一片堿洗);通過肉眼和放大40倍的放大鏡觀察。觀察發現墊圈表面光滑、呈銀灰色,未發現墊圈表面有明顯的裂紋、起泡等缺陷。

            3.1.3鎖緊墊圈鹽霧對比試驗

                試驗方式:隨機抽取4個全新DAC320鎖緊墊圏SKM12,與該墊圈配合使用的A4-70螺栓、A4-80螺母各2個;將墊圈、螺栓、螺母分為2組,第 1組為2個單獨使用的墊圈、第2組為墊圈與螺栓、螺母配合使用結構;將2組樣品放人NaCl溶液濃度為5%的鹽霧試驗機內,試驗溫度為35T,采用間歇式 噴霧(噴5min、停10min);每隔一段時間觀察一次試驗進程,直到墊圈出現明顯銹跡為止。

            試驗結果:

            (1)試驗開始前螺栓墊圈組件中的墊圈和單獨的墊圈,表面呈銀灰色,沒有銹跡。
            (2)試驗24h后觀察發現螺栓墊圈組件中的墊圈出現了少量銹斑,而單獨的墊圈和試驗前相比較無變化,如圖1所示。
            (3)試驗48h后觀察發現螺栓墊圈組件中的墊圈出現了明顯銹斑,而單獨的墊圈和試驗前相比較無變化。
            (4)試驗72h后觀察發現螺栓墊圈組件中的墊圈腐蝕嚴重,而單獨的墊圈和試驗前相比較基本無變化,如圖2所示。

            3.2試驗結果分析

            由2組墊圈的對比鹽霧試驗結果可知:
            (1)單獨檢測經達克羅處理的墊圈抗腐蝕性能良好,經過72h鹽霧試驗未發生任何銹蝕;             
            (2)與不銹鋼螺栓配合使用時,它的抗腐蝕性能明顯下降,經過24h鹽霧試驗就開始發生銹蝕。

            達克羅處理的緊固件銹蝕原因分析及解決措施

                  經分析,達克羅涂層中Zn的電位為-0.762,而不銹鋼A4(0Cr17Ni14Mo2)的電位為正,兩者之間存在著較大電位差,在水介質中會發生電偶 腐蝕。2種金屬構成宏電池,產生電偶電流,使電位較低的達克羅涂層溶解加速(Zn=Zn2++2e)。當涂層溶解到一定程度后,鎖緊墊圈的基材就暴露在潮 濕空氣中,達克羅涂層就失去了它的防腐蝕功能,從而造成了彈簧鋼(鎖緊墊圈)的生銹。

                  綜上所述,表面達克羅處理的鎖緊墊圈在使用過程中出現生銹問題的原因是:在緊固件選型過程中沒有考慮到碳鋼達克羅涂層和不銹鋼的電位差較大,再加上使用環境惡劣,有水介質存在,造成腐蝕加速。

            4、解決措施

                  考慮到鎖緊墊圈的使用環境較惡劣(室外),根據電偶腐蝕原理,同一機構中應盡可能用同一種金屬,或者電位盡可能接近的兩種金屬,并用絕緣物使之隔開,避免產生電偶腐蝕。因此,確定采用不銹鋼A4的鎖緊墊圈替代彈簧鋼墊圈。

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