直通式管接头，焊接式端直通管接头体

摘要安装后不到两个月， 燃油直管配件上的65Mn 钢弹簧垫圈侧面出现大面积腐蚀。通过目视观察、金相检验、扫描电镜、能谱分析、硬度测试、开路电位测试等分析弹簧垫圈腐蚀的原因。结果表明，弹簧垫圈侧面的腐蚀产物主要为Fe2O3。弹簧垫圈腐蚀的主要原因是弹簧垫圈在装配过程中与平垫圈、锁紧螺母发生摩擦，产生氧化物。表面薄膜可能会剥落，影响气密性，因此请检查环境中是否有肥皂成分残留。这可能会导致弹簧垫圈腐蚀。

关键词： 弹簧垫圈；蓝色处理；防锈

CLC 分类号：TS912+.3 文档代码：B 产品编号：1001-4012(2022)01-0023-05

弹簧垫圈是广泛应用于机械产品承重和非承重结构中的标准件，其特点是左侧有开口形成的弹簧结构，可有效防止右侧螺丝松动。 去做。系统。因此，在连接遭受振动的零件时，弹簧垫圈可以提供更好的锁定和预紧补偿。而且成本低、安装方便，适合经常拆装的零件。

GB859轻型弹簧垫圈采用65Mn钢制成，表面氧化发蓝处理。 65Mn钢是典型的弹簧钢材料，具有强度高、淬透性好、脱碳倾向低、价格低、切削加工性好等优点，但具有过热敏感性和回火脆性，这种材料容易产生淬裂。 65Mn钢主要用于生产钢丝和钢带，以及生产各种板簧、圆弹簧、板簧以及较小截面的板簧。近年来，因65Mn钢弹簧垫圈附加涂层处理而导致氢脆断裂的事故屡有报道[1-4]，但关于65Mn钢弹簧垫圈在使用过程中腐蚀断裂的报道却很少。

腐蚀失效是机械、化工、冶金等工程领域除疲劳失效外最常见的失效形式之一，其影响和相关经济损失巨大。据测算，2009年我国因腐蚀造成的经济损失超过1万亿元[5]。如果弹簧垫圈出现问题，将无法防止紧固部件松动，整个产品将无法正常工作，可能会严重影响产品的使用[6]。

某结构件所附的喇叭形A型燃油直管接头（HB4-5-10）后端弹簧垫圈为GB859-18-65Mn（以下简称弹簧垫圈，材质牌号为65Mn）热处理工艺为淬火+回火烧成，表面处理工艺为发蓝处理），气密性检查结果发现侧面大面积生锈。HB4-46左右M18 1.5锁紧螺母（材料牌号为2A12，热处理工艺为T4，表面处理工艺为阳极氧化铝处理）和HB1-521平垫圈（以下简称平垫圈）材料牌号为LY12）。图1所示为腐蚀弹簧垫的三维装配结构及腐蚀位置。

据现场了解，弹簧垫圈夹在锁紧螺母和平垫圈之间，并通过锁紧螺母组件连接到对面的燃油管路螺纹接头上。弹簧垫片安装了一个多月了，这个燃油管螺纹接头需要进行气密性检查。现场气密性检查时使用肥皂溶液，可以更容易目视检查气密性，这是有原因的。拆卸生锈部件时，发现弹簧垫圈两端的锁紧螺母和平垫圈表面的氧化铝膜被弹簧垫圈的锐口破坏，导致基体损坏。它暴露在外并与弹簧垫圈直接接触。

作者通过宏观观察、显微形貌观察、金相检验和化学成分分析、扫描电镜和能谱分析确定了弹簧垫的腐蚀模式。在此基础上，我们测量了氧化层完好和受损的弹簧垫的开路电位，以进一步找出弹簧垫生锈的根本原因。

1 理化测试

1.1 目视观察

从表3可以看出，平垫圈锈蚀部位的主要元素与锁紧螺母相同，未检出铁以外的异常元素，铬元素为铬酸残留物。耐酸铝处理；正常区域除微量铁元素外，无异常元素，少量硫元素、铬元素为铬酸盐耐酸铝残留物。

1.5 维氏硬度试验

参照常规弹簧垫圈硬度测试方法[7]，取与生锈弹簧垫圈相同规格的正品弹簧垫圈截面样品，经研磨、抛光后，进行维氏硬度测试。 -1999 《金属镀覆层和化学覆盖层选择原则与 厚度系列》标准，将维氏硬度换算为洛氏硬度，换算结果如表4所示。从表4可以看出，腐蚀后的弹性垫圈与原弹性垫圈的洛氏硬度均满足GB/T94.1-2008 《黑色金属硬度及硬度换算值》标准中65Mn钢弹性垫圈（4250HRC）的要求。

2 开路电位测试

采用电位分析方法，在饱和KCl溶液中测量了氧化膜破损的弹簧垫圈、生锈的弹簧垫圈以及同规格的正品弹簧垫圈的开路电位，并与232甘汞进行了比较。电极SCE和开路电位测试设备的注释如图10所示。

开路电位可用于评价元件的自腐蚀电位。氧化膜受损的正品弹性焊盘的开路电位根据氧化膜受损的位置而变化，因此开路电位测试结果将是一个范围值。从表5可以看出，与：上氧化膜未损坏的库存弹片相比，氧化膜损坏的库存弹片的开路电位全部移至负值，并且库存弹片的开路电位也降低。可以看到它正在减少。它从-493mV（平均值）下降到-513mV以下。开路电位越小，材料失去电子并转化为阳离子的倾向越大，表明材料的腐蚀倾向增加[8-9]。

3 分析与讨论

目视观察发现，在安装过程中，生锈的弹性垫圈与两侧的锁紧螺母和平垫圈产生旋转摩擦，导致两侧承重表面局部形成黑色氧化膜。 65Mn钢基材裸露，表面氧化膜基本丧失，提供弹簧垫的保护作用。弹簧垫圈开口的锋利边缘在安装过程中受到扭力和压力，导致锁紧螺母和平垫圈表面阳极氧化涂层出现较大划痕，露出铝合金底座，造成损坏弹簧垫圈。我直接接触过。这与能谱分析结果一致，弹簧垫座面与生锈区域检测到的铝元素一致。

金相检验结果表明，弹簧垫锈蚀部位原有氧化膜层变厚，表面出现腐蚀坑，且腐蚀坑深度超过原有氧化膜层厚度。理解。尚未出现腐蚀裂纹，说明基体金属正在腐蚀并形成氧化物，原来的蓝色氧化膜Fe3O4可能继续被氧化。能谱分析表明，的腐蚀发生在弹性垫圈表面直接接触锁紧螺母和平垫圈基部的位置，腐蚀产物主要成分为Fe2O3。它与生锈的弹性垫圈表面的松动有关，弹性垫圈表面呈现出一致的多孔结构和红棕色外观。

被腐蚀的弹性垫圈的两个承重面黑色氧化膜剥落的部分有明显的锈迹，但也有没有腐蚀的部分。内置弹性垫圈，如果皂液残留，将很难检查气密性，因此一定要渗透并完全覆盖承重表面，特别是铝垫圈和锁紧螺母紧密接触的区域。因此，被腐蚀的弹簧垫轴承表面黑色氧化层剥落的区域仅发生在弹簧垫与电解液环境直接接触的区域。

开路电位测试结果表明，当弹簧垫表面氧化膜被破坏时，开路电位向负值偏移，增加了材料的腐蚀倾向。另外，气密性检查时使用的肥皂液造成了容易腐蚀的电解质环境，使得金属离子更容易溶解和氧化。

综合以上分析，弹性垫生锈的原因是泄漏试验用的皂液残留在弹性垫表面，创造了理想的电化学腐蚀的电解环境，是有可能的。弹簧垫外表面蓝色氧化膜的主要成分为Fe3O4，在残留皂液的潮湿环境中，进一步形成Fe2O3氧化膜，反应式如式(1)所示。

黑色氧化膜脱落的弹簧垫承重表面腐蚀产物的主要成分是Fe2O3，是基体中的铁元素与皂液反应生成的。其计算公式如式(2)所示。

Fe(OH)2进一步氧化成为Fe(OH)3，Fe(OH)3经干燥脱水成为Fe2O3，具体反应方程式如(3)和(4)所示。

弹簧垫表面氧化膜未被破坏的一面也显得生锈，但在使用肥皂检查气密性时，如果不清除残留的肥皂，就会加速弹簧垫的腐蚀。另外，发蓝处理后的弹簧垫圈的耐腐蚀性较低，如果将弹簧垫圈夹在两个铝合金紧固件之间，还可能发生电解腐蚀。

在干燥、无应力的环境下，钢件表面的腐蚀速度比较慢，短时间内不会观察到明显的腐蚀现象。即使在设计故障模式和影响分析(DFMEA) 阶段，这种类型的潜在故障也很难分析。被腐蚀的弹簧垫圈安装至今已有一个多月了，但由于某种原因，部分弹簧垫圈仍残留肉眼可见，如果不及时发现，与燃油直管接头相连的弹簧垫圈会被损坏，可能会被损坏。否则可能会造成损坏，导致燃油管变形或损坏等事故。

4 结论与建议

(1)装配过程中，弹簧垫圈、平垫圈与锁紧螺母之间发生摩擦，弹簧垫圈表面氧化膜部分剥落，导致在肥皂水环境下保持气密性。我检查了一下，弹簧垫圈生锈了。

(2)结构构件设计时，需采用表面有防护涂层的不锈钢或弹簧垫圈，施工时尽可能避免破坏表面防腐层。结构检查过程需要小心使用肥皂溶液等腐蚀性介质并仔细清洁。

第：章

[1] 王斌. 某导弹定位器用弹簧垫圈失效分析[J]. 理化检验(物理), 2005, 41(7):361-362,366.

[2]郭伟.防止65Mn弹簧垫圈氢脆的多种方法[J].航天标准化，2006(3):41-43.

[3]刘富龙，戴立强，孙兵，等，65Mn弹性连接件断裂分析[J]，柴油机设计与制造，2007，13(4):44-46。

[4] 郭春秋. 65Mn钢弹簧垫圈裂纹原因分析[J]. 理化测试(物理), 2010, 46(11):719-722.

[5]李宇春.现代工业腐蚀与防护[M].北京：化学工业出版社，2018.

[6]庞晓超，白明远，钛合金螺栓失效原因分析[J]，失效分析与预防，2011，6(3):182-185,198。

[7] 庞建昭， 杨伟培， 岑菊. 弹簧垫圈硬度试验[J]. 理化检验(物理卷), 2005, 41(10):529.

[8] 黄发，胡凡，周庆军，等，金属材料自腐蚀电位的测量[J]，宝钢技术，2016（2）:48-50。

[9] 谢伟杰， 李迪， 胡艳玲， 等. 利用自腐蚀电位预测LY12CZ铝合金腐蚀损伤[J]. 腐蚀与防护， 1999, 19(2):95-99.

文章来源材料和测试网络杂志文章物理化学测试- 物理第58 卷第1 期(pp:23-27)