膨脹干燥烘干機是順丁橡膠生產中的關鍵設備，它的作用是脫去橡膠中的水分。經擠壓脫水機脫水的物料連續加入料斗，被連續式螺旋葉推入機體內，隨著物料的向前推動，依靠機器內部物料間的相互摩擦和膨脹干燥烘干機簡體蒸氣夾套的不斷給熱，物料到達機頭模板之前，就達到所需要的溫度(150～180℃)和所需要的壓力(10～5MPa)。當過熱狀態的水和處于高溫、高壓狀態的物料被擠出機頭噴入大氣時，壓力突然降低到常壓，這時膠料中過熱狀態水立即汽化，從物料內逸出，從而達到干燥的目的。
螺桿是膨脹干燥烘干機的關鍵部件，螺桿呈懸臂狀態工作在高壓筒體中，螺桿上的螺旋葉不斷受到高壓和高粘度順丁橡膠的擠壓和剪切，因此螺旋葉的磨損是影響其正常工作的關鍵因素。螺葉的材料為ZGICr18N112M02T1，為提高螺葉的耐磨損能力，在螺葉的端部表面堆焊了3毫米的硬質合金，該硬質合金的硬度在HRC50～54之間。在實際使用中，存在螺旋葉堆焊層的脫離，螺旋葉的損壞相當嚴重，其實際工作壽命只有6個月左右，最短的僅3個月。
由于螺旋葉上堆焊層的脫落，嚴重影響了膨脹干燥烘干機的正常工作。因此研究膨脹干燥烘干機螺旋葉的磨損原因，提高螺套的使用壽命，對順丁橡膠裝置的正常運行和真正達到裝置的“二年一修”具有極其重要的意義。
2、螺旋葉損壞情況的宏觀分析
膨脹干燥烘干機螺桿上的螺旋共有13只螺套套合而成，每只螺套均為鑄件，按零件圖上的技術要求：鑄件不得有氣孔、砂眼、夾渣等缺陷存在，螺旋工作面及根部表面打磨光潔，螺旋外圓表面3mm厚的硬質合金，表面硬度HRC45～50，富通新能源銷售木屑顆粒機、木屑烘干機等生物質成型、烘干機機械設備。
圖1為螺旋葉上堆焊層脫落的情形，從使用后螺套表面顏色看，螺套表面均已失去金屬光澤，且位于高壓端的大部分螺套均存在類似的現象，從其表面顏色上判斷，這層表面物質為金屬氧化物，它是在襯套內的高溫和介質共同作用下形成的。螺套端部硬質合金堆焊層存在大量的脫落現象，這種堆焊層的脫落在整個螺桿上的螺套是不均勻的，期中尤以螺桿中間的膨脹段的螺旋葉上更甚。
在高壓端的螺旋葉表面均出現大量的裂紋，裂紋的形狀主要有兩種：徑向裂紋和網狀裂紋。徑向裂紋大都發生在螺套的輪毅上，裂紋粗大，個別裂紋已深入到螺旋葉上。至于網狀裂紋，它遍布于整個螺旋葉的表面，從螺套表面的著色檢查可見，這種裂紋主要在螺旋葉基材表面大量存在，裂紋顏色深淺不一，這表明裂紋的深淺不一。但在堆焊層未見有網狀裂紋，在堆焊層只發現從基材擴展而來的裂紋（見圖2）。為進一步了解裂紋的來源和了解螺套的原始狀況，我們對未經使用的螺套進行宏觀檢查。圖3表示一新螺套表面著色探傷的結果，螺旋葉表面光潔，無網狀裂紋存在，螺旋葉表面的缺陷主要存在于堆焊層熱影響區附近存在有零星的氣孔和焊接裂紋，整個螺套上缺陷比較集中的是在螺旋葉和螺套連接的變截面處，該處存在大量的氣孔和縮松，嚴重的區域已連成一線，這些缺陷應該是在螺套鑄造時產生的。紋。 由于螺葉材料為含碳量較高的ZGICr18NiI2M02Ti，在材料的晶界較易形成鉻的碳化物，由于碳化物的生成，降低了晶界的鉻含量，從而使得晶界易于被介質腐蝕。圖6表示大塊碳化物在材料中的形態，大塊碳化物存在于晶界，裂紋沿著黑色碳化物的兩端不斷擴展，在碳化物附近的晶界裂紋明顯比其它部位的裂紋粗大。圖7表示晶界裂紋地擴展方向，從圖中可看出，裂紋在晶界生成，之后在介質地作用下完全沿晶界擴展。圖8是表示另一只金相試樣較大裂紋處的裂紋形貌，該裂紋靠近堆焊層，從該圖可看出該部位的裂紋使材料腐蝕后的形貌呈干固的河床狀，由于該試樣的腐蝕時間較長，在品粒的表面已形成大量深淺不～腐蝕凹坑，該腐蝕凹坑的生成進一步說明在該試樣上的各個部位的抗腐蝕性能是不同的。由此可見由于該材料中的含碳量較高，使得材料中的鉻與碳結合在材料的晶界和晶粒形成大量的碳化物，從而使材料的局部區域產生貧鉻現象，而這
種貧鉻情況若出現在晶間形成晶間裂紋。
4、堆焊層的金相分析
圖9為堆焊層材料經王水腐蝕后的金相組織，從圖中可看出該材料的金相組織非常均勻，其組織形態為亞共晶組織，在富鉻固溶體周圍有大量的碳化物析出。這種金相組織與Stelite 6極為相似。
對螺葉表面著色檢查可見，不同于螺葉基體材料中的網狀裂紋，堆焊層中的裂紋為徑向直裂紋，金相分析更明確地顯示了堆焊層中這種裂紋的形貌。從對堆焊層的金相分析可見，堆焊層中的裂紋大多從母材擴展而來，如圖10所示，有的直接起始于堆焊層的界面，少數地方的裂紋在堆焊層中直接生成，如圖11所示。從金相分析可見，在堆焊層的界面，存在大量的條狀碳化物，這些碳化物的存在大大降低堆焊層的抗腐蝕能力，從而在堆焊層界面產生腐蝕裂紋，這種腐蝕裂紋不斷向材料內部丌展，就使得螺葉堆焊層從螺葉基體上脫落。至于圖11所示的細微裂紋很可能是應力腐蝕裂紋，其依據有兩點：1）從介質要求看，有關文獻資料可知，有的牌號的司太立合金抗鹽酸腐蝕能力類似于316不銹鋼，而本螺葉的本體材料就是316不銹鋼，這種材料在該介質中形成大量的表面裂紋，因此堆焊層材料具有與介質組合形成應力腐蝕裂紋的條件；2）生成應力腐蝕裂紋自勺另一條件就是存在足夠大的應力，如果堆焊層在堆焊后未作消除應力退火，則堆焊層中將存在達到材料屈服限的殘余應力。
5、防止螺套腐蝕措施的研究
從對螺葉和堆焊層的金相分析可知，鑄造螺葉基體材料為粗大的柱狀品，且在晶界上或晶粒內存在有大量的碳化物，由于碳化物的存在使晶界和晶粒內產生貧鉻現象，最終造成螺葉表面產生晶間腐蝕裂紋。對于堆焊層主要產生應力腐蝕裂紋和螺葉表面品間腐蝕裂紋擴展而深入到堆焊層中的裂紋，就應力腐蝕裂紋其應力來源主要為堆焊過程中產生的焊接殘余應力，這一應力可通過熱處理的方法消除，而擴展裂紋只要螺葉表面上的品間腐蝕裂紋得以消除問題自然就得到解決。為改善基體材料中碳化物分布的均勻性，可采用熱處理的方法對鑄造后的不銹鋼采用固溶化處理，使碳在材料中均勻分布。
圖12表示螺葉基材經熱處理后金相組織的變化情況，所采用的熱處理工藝為：將試樣加溫到1050℃，在爐子保溫半小時后，采用水淬的方法快速冷卻到室溫。從圖中很明顯可看出，經固溶化處理后的不銹鋼，粗大的晶粒不見了，碳化物的分布更均勻了。山于碳化物的分布均勻，降低了晶界上的碳化物含量，從而使品界上的貧鉻狀況得以改善。可想而知，由于晶界上的鉻含量得增加，晶界的抗腐蝕能力必將大大改善，從而可防止或減輕改善晶界腐蝕裂紋的產生。但在基體材料中依然可見粒狀碳化物的存在，在粒狀碳化物存在的區域依然可能產生腐蝕。
針對ZGICr18N112M02Ti含碳量高的缺點，且盡管采用固溶處理依然無法保證碳化物的均勻分布，其耐介質腐蝕的能力很低。為此在實際應用中螺旋葉的材料改用OCr1 7Ni4Cu4Nb不銹鋼，這種不銹鋼由于化學組分中含有銅元素，它在提高該材料硬度的同時，提高了其耐腐蝕和耐高溫的能力，因此采用浚類型的不銹鋼不僅可防止介質刈材料產生晶問腐蝕，而且可有效降低螺套內橡膠對螺葉的磨損速度。根據這一情況，高化公司化工廠自2002年1月開始對膨脹干燥烘干機的螺旋葉采用OCr17N14Cu4Nb作為基體制材料，在螺旋葉的端部堆焊Stelite6司太立合金。從實際使用效果看，螺旋葉采周浚種新材料后，其耐腐蝕性能得到很大程度的提高，新的螺套從投用至今已使用一年多時間，依舊完好無損，比未改造前的3個月的使用壽命得到很大程度的提高。
6、結論
膨脹干燥烘干機為橡膠生產中的關鍵設備，該機器中的螺旋葉腐蝕和磨損是困擾正常生產的一大問題。經分析，造成螺旋葉腐蝕的原因是由于ZGICr18N112M02T1的含碳量較高，該材料在該介質中易產生晶間腐蝕裂紋，特別是在堆焊層焊縫的附近材料的抗腐蝕能力更差，為此可斷定鑄造不銹鋼的晶間腐蝕是造成堆焊層脫落的主要原因。沉淀型不銹鋼OCr17N14Cu4Nb由于具有很好的耐蝕性和耐高溫性能，因此選用該材料制作的螺旋葉具有較長的使用壽命，滿足生產實際的需求。
