Page 80 - 理化检验-物理分册2024年第十二期

潘兰波：海水管路锡青铜阀件腐蚀泄漏原因

图 1 泄漏阀杆组件宏观形貌
阀体密封面上存在一处较大的缺失区域，缺失 《铸造铜及铜合金》对ZCuSn10Zn2 铸造锡青铜的
区域底部光滑，未见明显的腐蚀产物堆积，呈现内宽 要求。
外窄的形态特征。缺失区域附近有较大块黄色区域， 1.3 扫描电镜和能谱分析
该区域光滑，有冲刷后的形态特征。 用扫描电镜观察阀瓣和阀体密封面缺失区域，
1.2 化学成分分析 结果如图2所示。由图2可知：密封面内表面存在从
采用直读光谱仪对泄漏阀件的阀瓣密封面和阀 内向外的冲刷痕迹，整个冲刷区域坑底光滑，未见明
体密封面附近取样，并对试样进行化学成分分析，结 显的腐蚀产物堆积；密封面缺失区域内宽外窄，放大
果如表1所示。由表1可知：泄漏阀件的阀瓣密封面 后坑底光滑，未见明显的腐蚀产物堆积，个别位置有
和阀体密封面的化学成分均符合GB/T 1176—2013 析出相脱落形态。
表1 泄漏阀件密封面附近化学成分分析结果 %
质量分数
项目
Sn Zn Fe Al Sb Si P S Pb Mn
阀瓣密封
9.24 2.16 0.012 0.01 0.005 0.01 0.017 0.001 3 0.036 0.064
面实测值
阀体密封
9.04 1.98 0.01 0.01 0.005 0.01 0.013 0.002 2 0.005 0.096
面实测值
标准值 9.0~11.0 1.0~3.0 ≤0.25 ≤0.01 ≤0.3 ≤0.01 ≤0.05 ≤0.1 ≤1.5 ≤0.2

密封面绿色区域为碱式碳酸铜，又名铜绿，是铜 纸打磨镶嵌好试样，再用抛光机对打磨面进行抛光，
与氧气、二氧化碳和水等物质反应的产物。对该区 完成金相试样制备。将试样置于光学显微镜下观察，
域进行能谱分析，结果如图3所示。由图3可知：除 结果如图4所示。由图4可知：缺失区域表面光滑，
铜绿成分外，绿色区域还有较多的Al、Na、S、Cl、K、 呈波浪状起伏扩展，未有明显的腐蚀形态特征。用
Ca、Mg等元素，结合服役工况环境，得知这些元素 饱和硝酸铁水溶液腐蚀试样后，再将其置于光学显
主要来自于海水。因此，绿色区域中物质为海水环 微镜下观察，得到腐蚀部位与其他区域的显微组织
境中形成的腐蚀产物。 没有明显差异，均为α+（α+δ）共析体。
1.4 金相检验 阀体密封面附近截面显微组织形貌如图5所示，
在阀瓣密封面附近截取金相试样，截面（观 阀体密封面缺失处有明显的马蹄坑扩展特征。对其
察面）向下放置在热镶嵌设备中，镶嵌温度为 腐蚀后观察，腐蚀部位与其他区域的显微组织未发
160~180 ℃， 压力为200~400 bar（1 bar=0.1 MPa）， 现明显差异，均为α+（α+δ）共析体，部分区域存
加热/冷却时间为3~6 min；然后采用从粗到细的砂 在铸造疏松缺陷。

64