1. Teorijski test i analiza
od 3ventili za gumeuzorke koje je dostavila tvrtka, 2 su ventili, a 1 je ventil koji još nije korišten.Za A i B, ventil koji nije korišten označen je sivo.Sveobuhvatna slika 1. Vanjska površina ventila A je plitka, vanjska površina ventila B je površina, vanjska površina ventila C je površina, a vanjska površina ventila C je površina.Ventili A i B prekriveni su produktima korozije.Ventil A i B su napukli na zavojima, vanjski dio zavoja je duž ventila, otvor prstena ventila B je napuknut prema kraju, a bijela strelica između napuknutih površina na površini ventila A je označena .Iz navedenog, pukotine su posvuda, pukotine su najveće, a pukotine su posvuda.
Dio odventil gumeUzorci A, B i C izrezani su iz zavoja, a morfologija površine promatrana je pretražnim elektronskim mikroskopom ZEISS-SUPRA55, a sastav mikropodručja analiziran je EDS-om.Slika 2 (a) prikazuje mikrostrukturu površine ventila B.Može se vidjeti da na površini ima mnogo bijelih i svijetlih čestica (označenih bijelim strelicama na slici), a EDS analiza bijelih čestica ima visok sadržaj S. Rezultati analize energetskog spektra bijelih čestica prikazani su na slici 2(b).
Slike 2 (c) i (e) su površinske mikrostrukture ventila B. Na slici 2 (c) može se vidjeti da je površina gotovo u cijelosti prekrivena produktima korozije, a korozivni elementi proizvoda korozije analizom energetskog spektra uglavnom uključuju S, Cl i O, sadržaj S u pojedinim položajima je veći, a rezultati analize energetskog spektra prikazani su na sl. 2(d).Na slici 2(e) može se vidjeti da postoje mikropukotine duž prstena ventila na površini ventila A. Slike 2(f) i (g) su površinske mikromorfologije ventila C, površina je također potpuno prekriven produktima korozije, a korozivni elementi također uključuju S, Cl i O, slično slici 2(e).Razlog za pucanje može biti pucanje od korozije na naprezanje (SCC) iz analize proizvoda korozije na površini ventila.Slika 2(h) je također mikrostruktura površine ventila C. Može se vidjeti da je površina relativno čista, a kemijski sastav površine analizirane EDS-om sličan je onom legure bakra, što ukazuje da je ventil nije korodirao.Usporedbom mikroskopske morfologije i kemijskog sastava triju površina ventila, pokazano je da u okolnom okolišu postoje korozivni mediji kao što su S, O i Cl.
Pukotina ventila B otvorena je testom savijanja, te je utvrđeno da pukotina nije probila cijeli presjek ventila, pukla je na strani stražnjeg zavoja, a nije pukla na strani suprotnoj od zavoja ventila.Vizualnim pregledom loma vidljivo je da je boja loma tamna, što ukazuje da je lom korodirao, a pojedini dijelovi loma su tamne boje, što ukazuje da je na tim dijelovima korozija ozbiljnija.Prijelom zaliska B promatran je pod skenirajućim elektronskim mikroskopom, kao što je prikazano na slici 3. Slika 3 (a) prikazuje makroskopski izgled prijeloma zaliska B.Može se vidjeti da je vanjski prijelom u blizini ventila prekriven produktima korozije, što opet ukazuje na prisutnost korozivnog medija u okolnom okruženju.Prema analizi energetskog spektra, kemijske komponente proizvoda korozije su uglavnom S, Cl i O, a sadržaji S i O su relativno visoki, kao što je prikazano na slici 3(b).Promatrajući površinu prijeloma, utvrđuje se da je uzorak rasta pukotine duž kristalnog tipa.Veliki broj sekundarnih pukotina također se može vidjeti promatranjem prijeloma pri većim povećanjima, kao što je prikazano na slici 3(c).Sekundarne pukotine su na slici označene bijelim strelicama.Produkti korozije i obrasci rasta pukotina na površini loma ponovno pokazuju karakteristike pucanja uslijed korozije pod naponom.
Prijelom ventila A nije otvoren, uklonite dio ventila (uključujući i napuklinu), izbrusite i polirajte aksijalni presjek ventila i upotrijebite Fe Cl3 (5 g) +HCl (50 mL) + C2H5OH ( 100 mL) otopina je jetkana, a metalografska struktura i morfologija rasta pukotina promatrani su optičkim mikroskopom Zeiss Axio Observer A1m.Slika 4 (a) prikazuje metalografsku strukturu ventila, koja je α+β dvofazna struktura, a β je relativno fina i zrnata i raspoređena na matrici α-faze.Obrasci širenja pukotine na obodnim pukotinama prikazani su na slici 4(a), (b).Budući da su površine pukotina ispunjene produktima korozije, razmak između dviju površina pukotina je širok i teško je razlikovati obrasce širenja pukotina.fenomen bifurkacije.Mnoge sekundarne pukotine (označene bijelim strelicama na slici) također su primijećene na ovoj primarnoj pukotini, vidi sliku 4(c), a te sekundarne pukotine su se širile duž zrna.Uzorak ugraviranog ventila promatran je pomoću SEM-a i otkriveno je da postoji mnogo mikropukotina u drugim položajima paralelnim s glavnom pukotinom.Ove mikropukotine potječu s površine i šire se prema unutrašnjosti ventila.Pukotine su imale bifurkaciju i pružale su se duž zrna, vidi sliku 4 (c), (d).Okruženje i stanje naprezanja ovih mikropukotina gotovo su isti kao i kod glavne pukotine, pa se može zaključiti da je oblik širenja glavne pukotine također intergranularan, što je također potvrđeno promatranjem loma ventila B. Fenomen bifurkacije pukotina ponovno pokazuje karakteristike pucanja ventila od naponske korozije.
2. Analiza i rasprava
Ukratko, može se zaključiti da je oštećenje ventila uzrokovano korozijskim pucanjem uzrokovanim SO2.Pukotine uzrokovane naponskom korozijom općenito moraju zadovoljiti tri uvjeta: (1) materijali osjetljivi na naponsku koroziju;(2) korozivni medij osjetljiv na bakrene legure;(3) određeni uvjeti naprezanja.
Općenito se vjeruje da čisti metali ne pate od naponske korozije, a sve legure su osjetljive na naponsku koroziju u različitim stupnjevima.Za mjedene materijale općenito se vjeruje da dvofazna struktura ima veću osjetljivost na naponsku koroziju od jednofazne strukture.U literaturi je objavljeno da kada sadržaj Zn u materijalu od mesinga prelazi 20%, on ima veću osjetljivost na naponsku koroziju, a što je veći sadržaj Zn, to je veća osjetljivost na naponsku koroziju.Metalografska struktura plinske mlaznice u ovom slučaju je α+β dvofazna legura, a sadržaj Zn je oko 35%, daleko veći od 20%, tako da ima visoku osjetljivost na koroziju na naprezanje i ispunjava materijalne uvjete potrebne za naprezanje korozijsko pucanje.
Za mjedene materijale, ako se nakon deformacije hladnom obradom ne izvrši žarenje za ublažavanje naprezanja, pod odgovarajućim uvjetima naprezanja i korozivnim okruženjima doći će do korozije na naprezanje.Naprezanje koje uzrokuje pucanje uslijed korozije općenito je lokalno vlačno naprezanje, koje može biti primijenjeno naprezanje ili zaostalo naprezanje.Nakon što se guma kamiona napuha, vlačno naprezanje će se generirati duž aksijalnog smjera zračne mlaznice zbog visokog tlaka u gumi, što će uzrokovati periferne pukotine u zračnoj mlaznici.Vlačno naprezanje uzrokovano unutarnjim tlakom gume može se jednostavno izračunati prema σ=p R/2t (gdje je p unutarnji tlak gume, R unutarnji promjer ventila, a t debljina stijenke gume ventil).Međutim, općenito, vlačno naprezanje koje stvara unutarnji tlak gume nije preveliko i treba uzeti u obzir učinak zaostalog naprezanja.Svi položaji pucanja plinskih mlaznica su na stražnjem zavoju i očito je da je zaostala deformacija na stražnjem zavoju velika, te da tamo postoji zaostalo vlačno naprezanje.U stvari, u mnogim praktičnim komponentama od bakrenih legura, pucanje uslijed korozije rijetko je uzrokovano projektiranim naprezanjima, a većinu njih uzrokuju zaostala naprezanja koja se ne vide i zanemaruju.U ovom slučaju, na stražnjem zavoju ventila, smjer vlačnog naprezanja generiranog unutarnjim tlakom gume je u skladu sa smjerom zaostalog naprezanja, a superpozicija ovih dvaju naprezanja osigurava uvjet naprezanja za SCC .
3. Zaključak i prijedlozi
Zaključak:
Pucanjeventil gumeuglavnom je uzrokovano pucanjem uslijed korozije uzrokovano SO2.
Prijedlog
(1) Pratite izvor korozivnog medija u okolini okoventil gume, i pokušajte izbjeći izravan kontakt s okolnim korozivnim medijem.Na primjer, sloj antikorozivnog premaza može se nanijeti na površinu ventila.
(2) Preostalo vlačno naprezanje kod hladne obrade može se ukloniti odgovarajućim postupcima, kao što je žarenje nakon savijanja za ublažavanje naprezanja.
Vrijeme objave: 23. rujna 2022