1. Θεωρητική Δοκιμασία και Ανάλυση
Από τα 3βαλβίδες ελαστικώνΑπό τα δείγματα που παρέχονται από την εταιρεία, 2 είναι βαλβίδες και 1 είναι μια βαλβίδα που δεν έχει χρησιμοποιηθεί ακόμη. Για τις Α και Β, η βαλβίδα που δεν έχει χρησιμοποιηθεί επισημαίνεται με γκρι χρώμα. Αναλυτικό Σχήμα 1. Η εξωτερική επιφάνεια της βαλβίδας Α είναι ρηχή, η εξωτερική επιφάνεια της βαλβίδας Β είναι η επιφάνεια, η εξωτερική επιφάνεια της βαλβίδας C είναι η επιφάνεια και η εξωτερική επιφάνεια της βαλβίδας C είναι η επιφάνεια. Οι βαλβίδες Α και Β είναι καλυμμένες με προϊόντα διάβρωσης. Η βαλβίδα Α και Β έχουν ρωγμές στις καμπύλες, το εξωτερικό μέρος της καμπύλης είναι κατά μήκος της βαλβίδας, το στόμιο του δακτυλίου βαλβίδας Β έχει ρωγμές προς το άκρο και το λευκό βέλος μεταξύ των ρωγμωμένων επιφανειών στην επιφάνεια της βαλβίδας Α είναι σημειωμένο. Από τα παραπάνω, οι ρωγμές είναι παντού, οι ρωγμές είναι οι μεγαλύτερες και οι ρωγμές είναι παντού.
Ένα τμήμα τουβαλβίδα ελαστικούΤα δείγματα A, B και C κόπηκαν από την καμπύλη και η μορφολογία της επιφάνειας παρατηρήθηκε με ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης ZEISS-SUPRA55 και η σύνθεση της μικροπεριοχής αναλύθηκε με EDS. Το Σχήμα 2 (α) δείχνει τη μικροδομή της επιφάνειας της βαλβίδας Β. Μπορεί να φανεί ότι υπάρχουν πολλά λευκά και φωτεινά σωματίδια στην επιφάνεια (υποδεικνύονται από τα λευκά βέλη στο σχήμα) και η ανάλυση EDS των λευκών σωματιδίων έχει υψηλή περιεκτικότητα σε S. Τα αποτελέσματα της ανάλυσης ενεργειακού φάσματος των λευκών σωματιδίων φαίνονται στο Σχήμα 2 (β).
Τα Σχήματα 2 (c) και (e) είναι οι μικροδομές της επιφάνειας της βαλβίδας Β. Από το Σχήμα 2 (c) φαίνεται ότι η επιφάνεια καλύπτεται σχεδόν εξ ολοκλήρου από προϊόντα διάβρωσης και τα διαβρωτικά στοιχεία των προϊόντων διάβρωσης με ανάλυση ενεργειακού φάσματος περιλαμβάνουν κυρίως S, Cl και O, η περιεκτικότητα σε S σε μεμονωμένες θέσεις είναι υψηλότερη και τα αποτελέσματα της ανάλυσης ενεργειακού φάσματος φαίνονται στο Σχήμα 2(d). Από το Σχήμα 2(e) φαίνεται ότι υπάρχουν μικρορωγμές κατά μήκος του δακτυλίου της βαλβίδας στην επιφάνεια της βαλβίδας Α. Τα Σχήματα 2(f) και (g) είναι οι μικρομορφολογίες της επιφάνειας της βαλβίδας C, η επιφάνεια καλύπτεται επίσης πλήρως από προϊόντα διάβρωσης και τα διαβρωτικά στοιχεία περιλαμβάνουν επίσης S, Cl και O, παρόμοια με το Σχήμα 2(e). Ο λόγος για τη ρωγμάτωση μπορεί να είναι η ρωγμάτωση λόγω διάβρωσης λόγω τάσης (SCC) από την ανάλυση προϊόντος διάβρωσης στην επιφάνεια της βαλβίδας. Το Σχήμα 2(h) είναι επίσης η μικροδομή της επιφάνειας της βαλβίδας C. Μπορεί να φανεί ότι η επιφάνεια είναι σχετικά καθαρή και η χημική σύνθεση της επιφάνειας που αναλύεται με EDS είναι παρόμοια με αυτή του κράματος χαλκού, υποδεικνύοντας ότι η βαλβίδα δεν έχει διαβρωθεί. Συγκρίνοντας τη μικροσκοπική μορφολογία και τη χημική σύνθεση των τριών επιφανειών της βαλβίδας, φαίνεται ότι υπάρχουν διαβρωτικά μέσα όπως S, O και Cl στο περιβάλλον περιβάλλον.
Η ρωγμή της βαλβίδας Β ανοίχτηκε μέσω της δοκιμής κάμψης και διαπιστώθηκε ότι η ρωγμή δεν διαπερνούσε ολόκληρη την εγκάρσια διατομή της βαλβίδας, ράγισε στην πλευρά της οπίσθιας καμπύλης και δεν ράγισε στην πλευρά απέναντι από την οπίσθια καμπύλη της βαλβίδας. Η οπτική επιθεώρηση του σπασίματος δείχνει ότι το χρώμα του σπασίματος είναι σκούρο, υποδεικνύοντας ότι το σπάσιμο έχει διαβρωθεί, και ορισμένα μέρη του σπασίματος έχουν σκούρο χρώμα, γεγονός που υποδηλώνει ότι η διάβρωση είναι πιο σοβαρή σε αυτά τα μέρη. Το σπάσιμο της βαλβίδας Β παρατηρήθηκε με ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης, όπως φαίνεται στο Σχήμα 3. Το Σχήμα 3 (α) δείχνει τη μακροσκοπική εμφάνιση του σπασίματος της βαλβίδας Β. Μπορεί να φανεί ότι το εξωτερικό σπάσιμο κοντά στη βαλβίδα έχει καλυφθεί από προϊόντα διάβρωσης, υποδεικνύοντας και πάλι την παρουσία διαβρωτικών μέσων στο περιβάλλον. Σύμφωνα με την ανάλυση ενεργειακού φάσματος, τα χημικά συστατικά του προϊόντος διάβρωσης είναι κυρίως S, Cl και O, και η περιεκτικότητα σε S και O είναι σχετικά υψηλή, όπως φαίνεται στο Σχήμα 3 (β). Παρατηρώντας την επιφάνεια του σπασίματος, διαπιστώνεται ότι το μοτίβο ανάπτυξης ρωγμής είναι κατά μήκος του κρυσταλλικού τύπου. Ένας μεγάλος αριθμός δευτερογενών ρωγμών μπορεί επίσης να παρατηρηθεί παρατηρώντας τη θραύση σε μεγαλύτερες μεγεθύνσεις, όπως φαίνεται στο Σχήμα 3(γ). Οι δευτερογενείς ρωγμές σημειώνονται με λευκά βέλη στο σχήμα. Τα προϊόντα διάβρωσης και τα μοτίβα ανάπτυξης ρωγμών στην επιφάνεια θραύσης δείχνουν και πάλι τα χαρακτηριστικά της ρωγμάτωσης λόγω διάβρωσης λόγω τάσης.
Το κάταγμα της βαλβίδας Α δεν έχει ανοιχτεί, αφαιρέστε ένα τμήμα της βαλβίδας (συμπεριλαμβανομένης της θέσης ρωγμής), τρίψτε και γυαλίστε το αξονικό τμήμα της βαλβίδας και χρησιμοποιήστε διάλυμα FeCl3 (5 g) +HCl (50 mL) + C2H5OH (100 mL) που χαράχθηκε και η μεταλλογραφική δομή και η μορφολογία ανάπτυξης ρωγμών παρατηρήθηκαν με οπτικό μικροσκόπιο Zeiss Axio Observer A1m. Το Σχήμα 4 (α) δείχνει τη μεταλλογραφική δομή της βαλβίδας, η οποία έχει α+β διπλής φάσης δομή, και το β είναι σχετικά λεπτό και κοκκώδες και κατανεμημένο στον πίνακα α-φάσης. Τα μοτίβα διάδοσης ρωγμών στις περιφερειακές ρωγμές φαίνονται στο Σχήμα 4 (α), (β). Δεδομένου ότι οι επιφάνειες ρωγμών είναι γεμάτες με προϊόντα διάβρωσης, το κενό μεταξύ των δύο επιφανειών ρωγμών είναι μεγάλο και είναι δύσκολο να διακριθούν τα μοτίβα διάδοσης ρωγμών. Φαινόμενο διακλάδωσης. Πολλές δευτερογενείς ρωγμές (σημειωμένες με λευκά βέλη στο σχήμα) παρατηρήθηκαν επίσης σε αυτήν την κύρια ρωγμή, βλέπε Σχήμα 4 (γ), και αυτές οι δευτερογενείς ρωγμές διαδόθηκαν κατά μήκος των ινών. Το χαραγμένο δείγμα βαλβίδας παρατηρήθηκε με SEM και διαπιστώθηκε ότι υπήρχαν πολλές μικρορωγμές σε άλλες θέσεις παράλληλες με την κύρια ρωγμή. Αυτές οι μικρορωγμές προέρχονταν από την επιφάνεια και επεκτάθηκαν στο εσωτερικό της βαλβίδας. Οι ρωγμές είχαν διακλάδωση και εκτείνονταν κατά μήκος των ινών, βλέπε Σχήμα 4 (γ), (δ). Το περιβάλλον και η κατάσταση τάσης αυτών των μικρορωγμών είναι σχεδόν ίδιες με εκείνες της κύριας ρωγμής, επομένως μπορεί να συναχθεί ότι η μορφή διάδοσης της κύριας ρωγμής είναι επίσης διακρυσταλλική, κάτι που επιβεβαιώνεται και από την παρατήρηση θραύσης της βαλβίδας Β. Το φαινόμενο διακλάδωσης της ρωγμής δείχνει και πάλι τα χαρακτηριστικά της ρωγμής λόγω διάβρωσης λόγω τάσης της βαλβίδας.
2. Ανάλυση και Συζήτηση
Συνοψίζοντας, μπορεί να συναχθεί ότι η ζημιά της βαλβίδας προκαλείται από ρωγμές λόγω διάβρωσης λόγω καταπόνησης που προκαλούνται από το SO2. Η ρωγμή λόγω διάβρωσης λόγω καταπόνησης πρέπει γενικά να πληροί τρεις προϋποθέσεις: (1) υλικά ευαίσθητα στη διάβρωση λόγω καταπόνησης· (2) διαβρωτικό μέσο ευαίσθητο στα κράματα χαλκού· (3) ορισμένες συνθήκες καταπόνησης.
Πιστεύεται γενικά ότι τα καθαρά μέταλλα δεν υποφέρουν από διάβρωση λόγω τάσης και όλα τα κράματα είναι ευαίσθητα σε διάβρωση λόγω τάσης σε ποικίλους βαθμούς. Για τα υλικά ορείχαλκου, πιστεύεται γενικά ότι η διφασική δομή έχει υψηλότερη ευαισθησία στη διάβρωση λόγω τάσης από τη μονοφασική δομή. Έχει αναφερθεί στη βιβλιογραφία ότι όταν η περιεκτικότητα σε Zn στο υλικό ορείχαλκου υπερβαίνει το 20%, έχει υψηλότερη ευαισθησία στη διάβρωση λόγω τάσης και όσο υψηλότερη είναι η περιεκτικότητα σε Zn, τόσο υψηλότερη είναι η ευαισθησία στη διάβρωση λόγω τάσης. Η μεταλλογραφική δομή του ακροφυσίου αερίου σε αυτή την περίπτωση είναι ένα κράμα α+β διφασικού τύπου και η περιεκτικότητα σε Zn είναι περίπου 35%, ξεπερνώντας κατά πολύ το 20%, επομένως έχει υψηλή ευαισθησία στη διάβρωση λόγω τάσης και πληροί τις προϋποθέσεις του υλικού που απαιτούνται για τη ρωγμάτωση λόγω διάβρωσης λόγω τάσης.
Για τα ορειχάλκινα υλικά, εάν δεν πραγματοποιηθεί ανόπτηση ανακούφισης τάσης μετά από παραμόρφωση ψυχρής κατεργασίας, θα συμβεί διάβρωση τάσης υπό κατάλληλες συνθήκες τάσης και διαβρωτικά περιβάλλοντα. Η τάση που προκαλεί ρωγμές λόγω διάβρωσης τάσης είναι γενικά τοπική τάση εφελκυσμού, η οποία μπορεί να είναι εφαρμοζόμενη τάση ή υπολειμματική τάση. Αφού φουσκωθεί το ελαστικό του φορτηγού, θα δημιουργηθεί τάση εφελκυσμού κατά μήκος της αξονικής κατεύθυνσης του ακροφυσίου αέρα λόγω της υψηλής πίεσης στο ελαστικό, η οποία θα προκαλέσει περιφερειακές ρωγμές στο ακροφύσιο αέρα. Η τάση εφελκυσμού που προκαλείται από την εσωτερική πίεση του ελαστικού μπορεί να υπολογιστεί απλά σύμφωνα με σ=p R/2t (όπου p είναι η εσωτερική πίεση του ελαστικού, R είναι η εσωτερική διάμετρος της βαλβίδας και t είναι το πάχος τοιχώματος της βαλβίδας). Ωστόσο, γενικά, η τάση εφελκυσμού που παράγεται από την εσωτερική πίεση του ελαστικού δεν είναι πολύ μεγάλη και πρέπει να ληφθεί υπόψη η επίδραση της υπολειμματικής τάσης. Οι θέσεις ρωγμής των ακροφυσίων αερίου είναι όλες στην οπίσθια κάμψη και είναι προφανές ότι η υπολειμματική παραμόρφωση στην οπίσθια κάμψη είναι μεγάλη και υπάρχει υπολειμματική τάση εφελκυσμού εκεί. Στην πραγματικότητα, σε πολλά πρακτικά εξαρτήματα κραμάτων χαλκού, η ρωγμή λόγω διάβρωσης λόγω τάσης σπάνια προκαλείται από σχεδιαστικές τάσεις και οι περισσότερες από αυτές προκαλούνται από υπολειμματικές τάσεις που δεν παρατηρούνται και αγνοούνται. Σε αυτήν την περίπτωση, στην πίσω καμπή της βαλβίδας, η κατεύθυνση της εφελκυστικής τάσης που παράγεται από την εσωτερική πίεση του ελαστικού είναι σύμφωνη με την κατεύθυνση της υπολειμματικής τάσης και η υπέρθεση αυτών των δύο τάσεων παρέχει την κατάσταση τάσης για το SCC.
3. Συμπέρασμα και Προτάσεις
Σύναψη:
Το ράγισμα τουβαλβίδα ελαστικούπροκαλείται κυρίως από ρωγμές λόγω διάβρωσης λόγω τάσης που προκαλούνται από το SO2.
Πρόταση
(1) Εντοπίστε την πηγή του διαβρωτικού μέσου στο περιβάλλον γύρω από τοβαλβίδα ελαστικούκαι προσπαθήστε να αποφύγετε την άμεση επαφή με το περιβάλλον διαβρωτικό μέσο. Για παράδειγμα, μπορεί να εφαρμοστεί ένα στρώμα αντιδιαβρωτικής επίστρωσης στην επιφάνεια της βαλβίδας.
(2) Η υπολειμματική τάση εφελκυσμού της ψυχρής κατεργασίας μπορεί να εξαλειφθεί με κατάλληλες διαδικασίες, όπως η ανόπτηση ανακούφισης τάσης μετά την κάμψη.
Ώρα δημοσίευσης: 23 Σεπτεμβρίου 2022
