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 uz ventil, otvor prstena ventila B je napuknut prema kraju, a bijela strelica između napuknutih površina na površini ventila A je označena. Iz gore navedenog, pukotine su posvuda, pukotine su najveće i pukotine su posvuda.
Dioventil za gumuUzorci A, B i C izrezani su iz zavoja, a morfologija površine promatrana je skenirajućim 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 postoji mnogo bijelih i svijetlih čestica (označeno bijelim strelicama na slici), a EDS analiza bijelih čestica pokazuje visok sadržaj S. Rezultati analize energetskog spektra bijelih čestica prikazani su na slici 2 (b).
Slike 2 (c) i (e) prikazuju površinske mikrostrukture ventila B. Iz slike 2 (c) vidljivo je da je površina gotovo u cijelosti prekrivena produktima korozije, a korozivni elementi produkata korozije prema analizi energetskog spektra uglavnom uključuju S, Cl i O, sadržaj S na pojedinačnim pozicijama je veći, a rezultati analize energetskog spektra prikazani su na slici 2 (d). Iz slike 2 (e) vidljivo je da postoje mikropukotine duž prstena ventila na površini ventila A. Slike 2 (f) i (g) prikazuju površinske mikromorfologije ventila C, površina je također u potpunosti prekrivena produktima korozije, a korozivni elementi također uključuju S, Cl i O, slično slici 2 (e). Razlog pucanja može biti pucanje od naponske korozije (SCC) prema analizi produkata korozije na površini ventila. Sl. 2(h) također prikazuje mikrostrukturu površine ventila C. Može se vidjeti da je površina relativno čista, a kemijski sastav površine analizirane EDS-om sličan je sastavu bakrene legure, što ukazuje na to da ventil nije korodirao. Usporedbom mikroskopske morfologije i kemijskog sastava triju površina ventila, pokazuje se da u okolnom okruženju postoje korozivni mediji poput S, O i Cl.
Pukotina ventila B otvorena je testom savijanja i utvrđeno je da pukotina nije prodrla cijelim presjekom ventila, pukotina je nastala na strani stražnjeg savijanja i nije pukla na strani suprotnoj od stražnjeg savijanja ventila. Vizualnim pregledom loma vidljivo je da je boja loma tamna, što ukazuje na to da je lom korodirao, a neki dijelovi loma su tamne boje, što ukazuje na to da je korozija ozbiljnija u tim dijelovima. Lom ventila B promatran je pod skenirajućim elektronskim mikroskopom, kao što je prikazano na slici 3. Slika 3 (a) prikazuje makroskopski izgled loma ventila B. Može se vidjeti da je vanjski lom u blizini ventila prekriven produktima korozije, što ponovno ukazuje na prisutnost korozivnog medija u okolnom okruženju. Prema analizi energetskog spektra, kemijske komponente produkta korozije uglavnom su S, Cl i O, a sadržaj S i O je relativno visok, kao što je prikazano na slici 3 (b). Promatrajući površinu loma, uočeno je da je uzorak rasta pukotine duž kristalnog tipa. Veliki broj sekundarnih pukotina može se vidjeti i promatranjem loma pri većim uvećanjima, kao što je prikazano na slici 3(c). Sekundarne pukotine su označene bijelim strelicama na slici. Produkti korozije i obrasci rasta pukotina na površini loma ponovno pokazuju karakteristike pucanja uzrokovanog napetosnom korozijom.
Lom ventila A nije otvoren, uklonite dio ventila (uključujući i mjesto pukotine), izbrusite i ispolirajte aksijalni dio ventila te upotrijebite otopinu FeCl3 (5 g) + HCl (50 mL) + C2H5OH (100 mL) koja je nagrizena, a metalografska struktura i morfologija rasta pukotine promatrane su optičkim mikroskopom Zeiss Axio Observer A1m. Slika 4 (a) prikazuje metalografsku strukturu ventila, koja ima α+β dvofaznu strukturu, a β je relativno fin i granuliran te raspoređen na α-faznoj matrici. Obrasci širenja pukotine na obodnim pukotinama prikazani su na slici 4(a), (b). Budući da su površine pukotine ispunjene produktima korozije, razmak između dvije površine pukotine je širok i teško je razlikovati obrasce širenja pukotine. Fenomen bifurkacije. Mnoge sekundarne pukotine (označene bijelim strelicama na slici) također su uočene na ovoj primarnoj pukotini, vidi sliku 4(c), a te sekundarne pukotine širile su se duž vlakana. Uzorak jetkanog ventila promatran je SEM-om i utvrđeno je da postoje mnoge mikropukotine na drugim položajima paralelnim s glavnom pukotinom. Ove mikropukotine potječu s površine i šire se prema unutrašnjosti ventila. Pukotine imaju bifurkaciju i protežu se duž vlakana, vidi sliku 4 (c), (d). Okolina i stanje naprezanja ovih mikropukotina gotovo su isti kao i kod glavne pukotine, pa se može zaključiti da je oblik širenja glavne pukotine također intergranularni, što je također potvrđeno promatranjem loma ventila B. Fenomen bifurkacije pukotine ponovno pokazuje karakteristike pucanja ventila uslijed naponske korozije.
2. Analiza i rasprava
Ukratko, može se zaključiti da je oštećenje ventila uzrokovano korozijskim pucanjem pod naponom uzrokovanim SO2. Korozijsko pucanje pod naponom općenito mora ispunjavati tri uvjeta: (1) materijali osjetljivi na koroziju pod naponom; (2) korozivni medij osjetljiv na bakrene legure; (3) određeni uvjeti naprezanja.
Općenito se smatra da čisti metali ne pate od korozije pod naponom, a sve legure su podložne koroziji pod naponom u različitim stupnjevima. Za mesingane materijale općenito se smatra da dvofazna struktura ima veću osjetljivost na koroziju pod naponom od jednofazne strukture. U literaturi je objavljeno da kada sadržaj Zn u mesinganom materijalu prelazi 20%, on ima veću osjetljivost na koroziju pod naponom, a što je veći sadržaj Zn, to je veća osjetljivost na koroziju pod naponom. Metalografska struktura plinske mlaznice u ovom slučaju je α+β dvofazna legura, a sadržaj Zn je oko 35%, što daleko prelazi 20%, tako da ima visoku osjetljivost na koroziju pod naponom i ispunjava materijalne uvjete potrebne za pucanje od korozije pod naponom.
Kod mesinganih materijala, ako se nakon hladne deformacije ne provede žarenje za ublažavanje naprezanja, doći će do korozije od naprezanja pod odgovarajućim uvjetima naprezanja i korozivnim okruženjima. Naprezanje koje uzrokuje pucanje od korozije od naprezanja općenito je lokalno vlačno naprezanje, koje može biti primijenjeno naprezanje ili zaostalo naprezanje. Nakon što se guma kamiona napuha, vlačno naprezanje će se stvoriti duž aksijalnog smjera zračne mlaznice zbog visokog tlaka u gumi, što će uzrokovati obodne 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 je unutarnji promjer ventila, a t je debljina stijenke ventila). Međutim, općenito, vlačno naprezanje uzrokovano unutarnjim tlakom gume nije preveliko i treba uzeti u obzir učinak zaostalog naprezanja. Položaji pukotina plinskih mlaznica nalaze se na stražnjem savijanju i očito je da je zaostala deformacija na stražnjem savijanju velika i tamo postoji zaostalo vlačno naprezanje. Zapravo, u mnogim praktičnim komponentama od bakrenih legura, pucanje uslijed naponske korozije rijetko je uzrokovano konstrukcijskim naprezanjima, a većinu njih uzrokuju zaostala naprezanja koja se ne vide i ignoriraju. U ovom slučaju, na stražnjem zavoju ventila, smjer vlačnog naprezanja generiranog unutarnjim tlakom gume u skladu je sa smjerom zaostalog naprezanja, a superpozicija ova dva naprezanja daje uvjet naprezanja za samokorozijski korozijski sloj.
3. Zaključak i prijedlozi
Zaključak:
Pucanjeventil za gumuuglavnom je uzrokovano pukotinama od korozije pod naponom uzrokovanim SO2.
Prijedlog
(1) Pratite izvor korozivnog medija u okolini okoventil za gumui pokušajte izbjeći izravan kontakt s okolnim korozivnim medijem. Na primjer, na površinu ventila može se nanijeti sloj antikorozivnog premaza.
(2) Preostala vlačna naprezanja hladne obrade mogu se ukloniti odgovarajućim postupcima, kao što je žarenje za ublažavanje naprezanja nakon savijanja.
Vrijeme objave: 23. rujna 2022.
