任中偉　路芳亭

摘要：水利水電工程中的液壓啟閉機(jī)活塞桿絕大多數(shù)采用鍍鉻進(jìn)行防腐，幾十年的經(jīng)驗(yàn)證明運(yùn)行良好，可近幾年在幾個水電工程中大型活塞桿的鍍鉻層使用一年內(nèi)即出現(xiàn)了銹蝕，其原因值得認(rèn)真分析。

關(guān)鍵詞：活塞桿；電鍍；繡蝕；原因

中圖分類號：TV664文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

本文所講的非正常失效主要是指活塞桿在使用—年內(nèi)即產(chǎn)生銹蝕及鍍鉻層的破壞。

我們發(fā)現(xiàn)，在同一工程中泄洪深孔油缸的活塞桿很快銹蝕了，可相同直徑、長度還稍長的導(dǎo)流底孔的活塞桿卻沒有銹蝕，所以對這種活塞桿很決失效的真正原因應(yīng)作深入的探討。

1 鍍鉻層的正常失效

(1)由針孔及孔隙造成的銹蝕。鍍雙層鉻(先鍍?nèi)榘足t后鍍硬鉻)不可避免地會出現(xiàn)孔隙，使用時(shí)，水氣通過針孔從孔隙到達(dá)母材，時(shí)間長了就逐漸銹蝕，銹蝕面積大了、嚴(yán)重了就進(jìn)一步造成鍍鉻層剝落，這種失效在褪鍍后蝕坑邊緣是圓滑的。

(2)磨損造成的鍍層減薄，當(dāng)鍍層全部被磨損就會產(chǎn)生銹蝕。

2 近期所見鍍鉻層的幾種非正常失效

(1)銹蝕部位在褪鍍后蝕坑邊緣是非圓形的(有折角)或出現(xiàn)裂紋或出現(xiàn)麻絲狀其尾部是尖的，電鍍專家認(rèn)為這都是比較典型的由內(nèi)部應(yīng)力造成的失效。

(2)活塞桿涂有油脂的外仲部位在油脂層未損壞悄況下不到一個月的時(shí)間就銹蝕了。

(3)在對返修的活塞桿進(jìn)行褪鍍前檢測時(shí)．用藍(lán)點(diǎn)法(貼濾紙法)測試孔隙木測出藍(lán)點(diǎn)，而褪鍍后發(fā)現(xiàn)該處有裂紋或蝕坑。

(4)褪鍍后經(jīng)加工的表面還有疏松，有的經(jīng)油浸后留有油跡（擦不掉但用砂布能擦掉）凡留有油跡的地方必有灰點(diǎn)等缺陷。

3 鍍鉻層非正常失效的原因

3.1 對材質(zhì)抗拉強(qiáng)度大的大型活塞桿，未進(jìn)行鍍前消應(yīng)和鍍后去氫是非正常失效的原因之一

GBll379—89《金屬覆蓋層工程用鉻電鍍層》及GB/T12611-90《金屬零件鍍覆前質(zhì)量控制技術(shù)要求》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定凡鋼件的抗拉強(qiáng)度大于1050MPa的都要鍍前消除加工應(yīng)力并在鍍后去氫，因此，有的教授認(rèn)為凡是抗拉強(qiáng)度達(dá)到800MPa(已屬于高強(qiáng)鋼)的就要去氫。對40Cr活塞桿只規(guī)定抗拉強(qiáng)度大于530MPa而沒規(guī)定上限是不夠的，至少要限制上限在800MPa以下。非正常失效活塞桿多數(shù)達(dá)到800-900MPa，有的已超過900MPa。

對于大件(可認(rèn)為直徑大于300，長度大于12m的應(yīng)屬于大件)盡管抗拉強(qiáng)度未達(dá)到800MPa，專家認(rèn)為也應(yīng)鍍前消應(yīng)鍍后去氫。

前面談到的導(dǎo)流底孔活塞桿可能就是因?yàn)殄兦安扇⊥Ｖ?7D)時(shí)效消應(yīng)和鍍后又進(jìn)行廠去氫才至今未銹蝕(泄洪深孔活塞桿卻未進(jìn)行鍍前消應(yīng)和鍍后去氫)。

關(guān)于鍍前小消應(yīng)及鍍后不去氫的壞處，有些專家分析認(rèn)為。鍍鉻時(shí)20%的電流用在鍍鉻上，20%的電流用在還原六價(jià)鉻上，而60%的電流用于析氫。電鍍時(shí)必然會折出鍍液中的氫，析出的氫一部分進(jìn)入人氣，也有一部分進(jìn)入母材中，如果未及時(shí)地將進(jìn)入到母材中的氫驅(qū)除掉．就會在以后的加工過程中或安裝中或使用中產(chǎn)生氫脆裂紋，這些裂紋將破壞鍍層的結(jié)合力造成鍍層剝落。因此，去氫應(yīng)在鍍后3h，內(nèi)及時(shí)進(jìn)行。

電鍍前，機(jī)械加工會對像40Cr這樣的對應(yīng)力敏感的材質(zhì)產(chǎn)生加工應(yīng)力，故也要進(jìn)行消應(yīng)處理，有應(yīng)力存在就可能隨時(shí)釋放出來影響鍍鉻質(zhì)量。

也有專家指出，GBll379-89標(biāo)準(zhǔn)中表2橫向第三欄“僅用于未噴丸工件減少氧脆和恢復(fù)疲勞強(qiáng)度而進(jìn)行的熱處理”就是指的抗拉強(qiáng)度小于1050MPa的大件及40Cr這樣的母材的左氫要求。也就是說標(biāo)準(zhǔn)中還是涵蓋廠這部份內(nèi)容的。再說國標(biāo)是針對普通的常規(guī)鍍件而言，對大件及40Cr這樣的材質(zhì)一定更要嚴(yán)格要求。

3.2 活塞桿材質(zhì)存在缺陷是非正常失效的原因之二

(1)活塞桿表面存在一定量的雜質(zhì)及疏松，這些缺陷用鍛件標(biāo)準(zhǔn)衡量可能不超標(biāo)，但對電鍍卻是嚴(yán)重的問題(尤其是這些缺陷不是單個的而是集中在一處)。電鍍液中含有酸，電鉸時(shí)，這些酸浸入到雜質(zhì)及疏松部位中，電鍍時(shí)雖然覆蓋上了，但卻是搭橋過去的，中間是串的，事后浸入的酸作怪，很快就從里向外腐蝕并成塊剝落。有缺陷的表面在電鍍過程中使氫析集，形成氧氣氣泡，造成鍍層結(jié)合不牢，這就能很好解釋為什么有的活塞桿外部涂有油脂，水氣一時(shí)無法浸入，但不到一個月又銹蝕的原因；也能很好解釋為什么用藍(lán)點(diǎn)法測試時(shí)無孔隙而褪鍍后基體上有蝕坑、裂紋的原因。

(2)鍛件鍛造比過大也有可能造成材質(zhì)缺陷。鍛件鍛造比一般要求大于或等于3，而有問題的活塞桿鍛造比達(dá)到8以上，而過大的鍛造比并不一定是好事，因?yàn)殇撳V存在偏析是不可避免的，過大的鍛造比就要求鋼錠的中心線和鍛件的軸線的一致性較高，才能避免鋼錠的心部缺陷外露。當(dāng)我們將有問題的活塞桿返修褪鍍又將桿徑車小后，發(fā)現(xiàn)桿的表面或多或少都存在缺陷，其中有大量的亮線及灰點(diǎn)，也有明顯的疏松及裂紋，更有甚者是返修時(shí)未褪鍍前用砂輪打磨銹蝕處發(fā)現(xiàn)基體上就已經(jīng)存在有裂紋了。

GB/T1261-90標(biāo)準(zhǔn)明確規(guī)定待鍍件表面不允許有氧化皮、斑點(diǎn)、凹坑等缺陷。

還有一種材質(zhì)缺陷也是由加工造成的，有些鍛件加工余量過大將表面密實(shí)部分加工掉了而露出了鋼錠心部的缺陷。鍛件校直不夠加工時(shí)為了找正只好一邊多車一邊少車，結(jié)果多車那邊將密實(shí)部分車掉了，而少車那邊可能黑皮才剛車掉，這都是不正常的，都會對電鍍質(zhì)量造成不良影響。

(3)鍛造專家認(rèn)為對直徑大的40Cr鍛件選用520℃的回火溫度偏低(專家建議回火溫度不低于550℃)，不能很好地消除鍛件中的應(yīng)力，并且還應(yīng)隨爐冷卻以便進(jìn)一步地降低鍛件表面的殘余應(yīng)力。殘余應(yīng)力是產(chǎn)生微裂紋的根源之一，其不良后果是同鍍前不消應(yīng)、鍍后不去氫是一樣的。

材質(zhì)存在的上述缺陷是造成電鍍層非正常失效的主要原因，這種先天不足是不能用后天的電鍍來彌補(bǔ)的。

4 返修后又很快失效的原因

返修后又很快失效的主要原因是褪鍍后少了去氫工序。褪鍍液中含有較濃的酸，酸造成氫脆，因此，應(yīng)在褪鍍后3h之內(nèi)進(jìn)行去氫。褪鍍后去氫不只是對40Cr這種對氫敏感的材質(zhì)，就是對35#鋼、45#鋼及所有褪鍍件都必須去氫。褪鍍后不去氫可能在下一步電鍍過程中就會造成不良影響，這是不能用鍍后去氫加以彌補(bǔ)的。

另一個造成返修后很快失效的次要原因可能是返修時(shí)增加了電鍍時(shí)的電流密度。在無實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的情況下輕易改變在水工行業(yè)用了幾十年、電鍍過近10萬根活塞桿的工藝是有風(fēng)險(xiǎn)的。

就這個問題，有些專家認(rèn)為，只要硬鉻的硬度能達(dá)到，還是用小電流好，因?yàn)殡娏鞔笪龀鰵渚投?，進(jìn)入桿件基體的氫也多，會產(chǎn)生更多氣泡，電流大鍍層表面應(yīng)力也大，但不密實(shí)，易產(chǎn)生裂紋與剝落。

要求電鍍電流達(dá)到30A/dm2只是部分書上寫的，水工行業(yè)并未在這樣大的桿件上實(shí)踐過，而日本的書就寫明“根據(jù)需要也有用40℃，10-15A/dm2低溫低電流電鍍”的。專家還說我們國內(nèi)五機(jī)部的廠已用低電流電鍍多年，工藝是成熟的。最近某電鍍廠的廠長參加了有英國人參加的紡織機(jī)械訂貨會，在談到電鍍時(shí)，將他們廠的電鍍工藝給英國人看，結(jié)果英國人不認(rèn)可，英國人要求將電流密度減小到5A/dm2，并說只有這樣才能使Cr的沉積速度慢，沉積速度慢則結(jié)晶細(xì)。廠長說效率太低了，英國人回答我不管效率，我只要質(zhì)量。