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青藏车水箱漏水原因分析及解决措施 现场检修铁道机车车辆工人第4期2011年4月 文章编号:1007—6042(2011)04—0011—04 青藏车水箱漏水原因分析及解决措施 魏京利 (南车青岛四方机车车辆股份有限公司技术工程部山东青岛2661l1) 摘要:通过对漏水水箱的分解和试验分析,探讨了不锈钢水箱的漏水原因,提 出了工艺解决措施. 关键词:不锈钢水箱;漏水;元素;晶间腐蚀;措施 中图分类号:U279.4文献标识码:13 1概述 青藏车于2005年7月投入运营,从2006年6月开始陆续出现水箱漏 水现象,至2007年2月已有18辆车的水箱漏水,给车辆的正常运营带来诸 多不便.经过对两个漏水水箱进行物理,化学等分析,在丁艺方面采取了措 施,解决了水箱漏水现象. 2原因分析 水箱形状为椭圆(见图1),容量t000L,箱体板3一SUS304,防波板4 一 SUS304,箱内管路34×3.5—1Crl8Ni9Ti,水箱组成后施以98kPa的水压 试验,5min不得泄漏. 【— 11 ;竹一 图1水箱简图 2.1漏水水箱试压,分解 将两个漏水水箱分别编号1,2,对水箱进行水压试验,1水箱漏点较 少,2水箱漏点多达30余处.除1水箱1处漏水发生在箱体母材上外,其 余漏水点均发生在焊缝处.分别对1,2水箱进行气割分解,发现1水箱 内部有锈蚀,多出现在焊缝区域;2水箱内部锈蚀严重,除焊缝有锈外,箱体 现场检修铁道机车车辆工人第4期2011年4月 母材上还有点状锈蚀;两水箱底部沉淀一层锈色物,水箱内部水管无锈蚀; 焊缝有气孔,夹渣,氧化皮,且焊缝粗糙. 2.2取样分析 1水箱取样a,a,b,2水箱取样c,d,d,d,e,,e.各试样状态,金相 分析,成分及sUS3O4钢板标准成分如表1所示. 表1漏水水箱金相分析结果 SUS304标准成分≤≤≤≤≤800.1800 008j002000045003010502000 从表1可以看出,d.,d,e.试样的检测成分显然不属于SUS304的范 围,3块试样取自2水箱箱体,故可判定2水箱箱体是含高锰的不锈钢材 料,其铬,镍的含量较低,尤其镍的含量仅2%～4%,与SUS304含镍量8% ～ 10.5%相比,相差较大. l2一 现场检修铁道机车车辆工人第4期2011年4月 2.3各化学成分对不锈钢的影响分析 (1)锰对不锈钢的影响 据了解,锰与镍一样是奥氏体形成元素,锰可扩大r相区,但与镍不同, 锰可形成混合碳化物(Fe—Mn)C,因碳总与更强的碳化物形成元素结合, 故锰形成混合碳化物对不锈钢没有意义.在铁,铬,镍系中,F相区扩大,从 约18%铬,10%镍到26%铬,40%镍.在铁,铬,锰系中,锰不是全部而是部 分代替了镍,随着氮的加入,锰可提高氮的溶解度,使在17%的铬含量时, 奥氏体相区扩大,但是,氮在铬一锰钢中不像在铬一镍钢中有着很强的奥氏 体化作用,铬一锰钢的抗蚀性不占优势,锰对不锈钢的影响有两方面:一是 可以防止在奥氏体焊缝中的热裂纹,二是提高氮的溶解度.另外锰的线膨 胀系数大,焊接后残余应力大,必将加剧材料的腐蚀. (2)铜对不锈钢的影响 铜的沉淀效应可增加材料的硬度和抗拉强度,提高材料的可加工性,但 是在生成铁磷的过程中,铜会在铁磷层下富集,导致低熔点铁一铜共晶的形 成,易造成表面裂纹. (3)钛对不锈钢的影响 钛与碳有很高的亲和力,可形成稳定的钛碳化物,以提高材料抗晶间腐 蚀的能力.钛与氮同样有很高的亲和力,通常在钛过剩时,即超过稳定化含 量时,才会出现钛缩小Fe—cr—Ni三元相图中r相.钛易形成高熔点的硫 化物降低结晶裂纹的倾向. (4)不锈钢中碳化物的析出和晶间腐蚀 在室温下,奥氏体不锈钢中碳的溶解度约为0.006%,随着含碳量的提 高,多余的碳以铬一铁碳化物的形式(主要是M.c)析出.图2所示为碳 化物M:C析出的TTP图以及不锈锕发生晶界腐蚀的区域.由于M,C中 含铬量是母材的2—4倍,因此析出碳化物的周围贫铬.当温度升高时,基 体中铬会扩散贫铬区,使该区的铬恢复到最初含量.铁中铬的扩散系数比 碳的扩散系数小得多,只有当温度高于MC的析出温度(见图2中曲线 2)时,原先贫铬区才开始铬的均匀化.这一区域边界可认为是铬损耗和平 衡的转折点.碳化物主要在晶界析出,使得在晶界周围产生贫铬现象.因 此,晶界周围铬的含量小于其耐腐蚀的最低极限11.5%,金属的耐腐蚀能 一 1一 现场检修铁道机车车辆工人第4期2011年4月 力下降. 2.4对比分析 通过1水箱取样分析 可以看出,1水箱焊缝处的 材料成分符合SUS304的要 求且含铬量不低于11.5%… 故其锈蚀,漏水与材料的内三 在因素没有直接关系,应查襄 找外部原因;2水箱因锰,铜 含量超标且铬,镍含量偏低 内在因素导致材料品间耐蚀