丝扣黄铜球阀发生季裂的原因分析

近期我公司技术部门接到一位用户的反馈，反映在国外某公司进口的一批黄铜球阀在使用不到一年，阀体出现裂纹漏气，而且数量呈逐步增多的趋势。咨询我公司技术人员，是什么原因导致的？应采取哪些措施？我公司工程师指出：丝扣黄铜球阀要发生季裂，必须具备三个条件：应力、潮湿环境和氨气或二氧化硫等介质。

一、残余应力和附加应力的产生

根据厂家提供的生产工艺流程图可以知道：黄铜棒材经过下料、锻压、金加工、装配完成，在其金加工程序后，没有进行退火处理工序。黄铜球阀阀体冷加工后存在的残余应力没有被消除。

黄铜球阀的丝扣是柱螺纹形式，而镀锌管的丝扣为锥螺纹形式，在锥螺纹与柱螺纹套配时，锥螺纹会对球阀丝扣端施加一个胀扩的附加拉应力。因没有配备扭力扳手，施加的拉应力还会受到镀锌管丝扣加工精度、聚四氟生料带缠绕厚度及旋紧扭矩大小因素的影响变化。可以推断黄铜球阀的丝扣端部有少量残余应力和较大的附加应力存在，当内应力与工作应力叠加，会过早地使阀体产生微裂纹。

二、外部潮湿环境条件的形成

武汉地处南方，多雨，地下水位偏高，井室内易积水，井室内环境较为潮湿。铜在与大气、水等接触时，反应生成难溶于水的碱式硫酸铜CuSO4.3Cu(OH)2和碱式碳酸铜CuCO3.Cu(OH)2薄膜，又称“铜绿”。问题阀门的绝大部分阀体外表面有铜绿锈蚀，也说明了这个问题。

三、NH3或SO2等介质的来源

1、NH3介质的可能来源

(1)NH3来自市政道路施工中使用的混凝土外加剂，特别是在冬季施工过程中，在混凝土中加入尿素(CO(NH2)2)和NH3•H2O为主要原料的混凝土防冻剂，这些含有大量氨类物质的外加剂会随着温湿度等环境因素的变化而还原成NH3从道路混凝土中缓慢释放出来，造成井室内空气中NH3的含量大量增加。

(2)与燃气井室相近的污水管和污水井室内的氨气通过土壤的渗透进入燃气井室。

2、SO2介质的可能来源

(1)天然气成分中H2S的影响。由于民用燃气为二类天然气，其中H2S含量小于20mg/m3，因此HPb59—1铅黄铜在安装于民用燃气管路未端的阀门中也被普遍采用。一方面不是能接触到天然气中H2S成分的阀体部位，连接丝堵端部位要比镀锌管端的机会更大，但发生裂纹的位置常发生在与镀锌管一端，而非丝堵一端。由于天然气中H2S含量较低，而且从裂纹发生的位置来判断，天然气成分中H2S的影响可能有，但不会太大。

(2)汽车尾气。汽车尾气主要污染物为CxHy、NOx、CO、SO2、含铅化合物、苯丙芘及固体颗粒物等。目前北京、上海、广州、深圳和南京等五个城市的汽油和柴油均执行国四标准，汽油中的硫含量小于5.0×10-5/kg，武汉市在2013年7月1日前执行国三标准，硫含量不得大于1.5×10-4/kg，汽车尾气中SO2含量较高，在下雨时部分溶解在水中会随雨水流入井室。

通过分析，燃气井室内的黄铜球阀完全具备有黄铜季裂的条件，可以判断地下井室内燃气放散管黄铜球阀阀体裂纹的成因为季裂。