1. Teorijski test i analiza
Od 3ventili za gumeuzorke koje je dostavila kompanija, 2 su ventili, a 1 je ventil koji još nije korišten. Za A i B, ventil koji nije korišten označen je sivom bojom. 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 su prekriveni produktima korozije. Ventil A i B su napukli na pregibima, vanjski dio pregiba je duž ventila, otvor prstena ventila B je napukao prema kraju, a bijela strelica između napuklih površina na površini ventila A je označena. Iz gore navedenog, pukotine su svuda, pukotine su najveće i pukotine su svuda.
Dioventil za gumuUzorci A, B i C su izrezani iz savijanja, a morfologija površine je posmatrana pomoću ZEISS-SUPRA55 skenirajućeg elektronskog mikroskopa, a sastav mikropodručja je analiziran 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) se vidi da je površina gotovo u potpunosti prekrivena produktima korozije, a korozivni elementi produkata korozije prema analizi energetskog spektra uglavnom uključuju S, Cl i O, sadržaj S u pojedinačnim pozicijama je veći, a rezultati analize energetskog spektra prikazani su na slici 2(d). Iz slike 2(e) se vidi 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 hemijski sastav površine analizirane EDS-om sličan je sastavu legure bakra, što ukazuje na to da ventil nije korodirao. Poređenjem mikroskopske morfologije i hemijskog sastava tri površine ventila, pokazuje se da u okolnom okruženju postoje korozivni mediji poput S, O i Cl.
Pukotina ventila B je otvorena testom savijanja i utvrđeno je da pukotina nije prodrla kroz cijeli poprečni presjek ventila, da je pukotina nastala na strani zadnjeg savijanja i da nije pukla na strani suprotnoj od zadnjeg savijanja ventila. Vizuelnim pregledom loma pokazuje se 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 je posmatran 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 ponovo ukazuje na prisustvo korozivnih medija u okolnom okruženju. Prema analizi energetskog spektra, hemijske komponente produkta korozije su uglavnom S, Cl i O, a sadržaj S i O je relativno visok, kao što je prikazano na slici 3 (b). Posmatrajući površinu loma, uočeno je da je obrazac rasta pukotine duž kristalnog tipa. Veliki broj sekundarnih pukotina može se vidjeti i posmatranjem 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 ponovo pokazuju karakteristike pucanja usljed naponske korozije.
Lom ventila A nije otvoren, uklonite dio ventila (uključujući i mjesto pukotine), izbrusite i ispolirajte aksijalni dio ventila, te koristite rastvor FeCl3 (5 g) + HCl (50 mL) + C2H5OH (100 mL) koji je nagrizen, a metalografska struktura i morfologija rasta pukotine su posmatrane 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 i 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 ove sekundarne pukotine su se širile duž vlakana. Uzorak nagrizenog ventila je posmatran SEM-om i utvrđeno je da postoji mnogo mikropukotina na drugim pozicijama paralelnim s glavnom pukotinom. Ove mikropukotine su poticale od površine i širile se prema unutrašnjosti ventila. Pukotine su imale bifurkaciju i protezale se duž vlakana, vidi Sliku 4 (c), (d). Okruženje i stanje napona ovih mikropukotina su gotovo isti kao i kod glavne pukotine, tako da se može zaključiti da je oblik širenja glavne pukotine također intergranularni, što je također potvrđeno posmatranjem loma ventila B. Fenomen bifurkacije pukotine ponovo pokazuje karakteristike pucanja ventila usljed naponske korozije.
2. Analiza i diskusija
Ukratko, može se zaključiti da je oštećenje ventila uzrokovano pucanjem usljed korozije pod naponom uzrokovanim SO2. Pukotine usljed korozije pod naponom uglavnom moraju ispunjavati tri uslova: (1) materijali osjetljivi na koroziju pod naponom; (2) korozivni medij osjetljiv na legure bakra; (3) određeni uslovi napona.
Općenito se vjeruje da čisti metali ne pate od korozije pod naponom, a sve legure su podložne koroziji pod naponom u različitom stepenu. Za mesingane materijale, općenito se vjeruje 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, veća je i 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 uslove potrebne za pucanje od korozije pod naponom.
Kod mesinganih materijala, ako se nakon hladne deformacije ne izvrši žarenje za ublažavanje napona, doći će do korozije od napona pod odgovarajućim uslovima napona i korozivnim okruženjima. Napon koji uzrokuje pucanje od korozije od napona je uglavnom lokalni zatezni napon, koji može biti primijenjeni napon ili zaostali napon. Nakon što se guma kamiona napumpa, zatezni napon će se generirati duž aksijalnog smjera zračne mlaznice zbog visokog pritiska u gumi, što će uzrokovati obodne pukotine u zračnoj mlaznici. Zatezni napon uzrokovan unutrašnjim pritiskom gume može se jednostavno izračunati prema σ=p R/2t (gdje je p unutrašnji pritisak gume, R je unutrašnji prečnik ventila, a t je debljina stijenke ventila). Međutim, općenito, zatezni napon generiran unutrašnjim pritiskom gume nije prevelik i treba uzeti u obzir učinak zaostalog napona. Položaji pucanja plinskih mlaznica su svi na zadnjem savijanju i očigledno je da je zaostala deformacija na zadnjem savijanju velika i da tamo postoji zaostali zatezni napon. U stvari, kod mnogih praktičnih komponenti od legura bakra, pucanje usljed korozije napona rijetko je uzrokovano konstrukcijskim naprezanjima, a većinu njih uzrokuju zaostala naprezanja koja se ne vide i ignoriraju. U ovom slučaju, na zadnjem savijanju ventila, smjer zateznog napona generiranog unutrašnjim pritiskom gume je u skladu sa smjerom zaostalog napona, a superpozicija ova dva napona pruža uvjet napona za SCC.
3. Zaključak i prijedlozi
Zaključak:
Pucanjeventil za gumuje uglavnom uzrokovano pucanjem od korozije pod naponom uzrokovanim SO2.
Prijedlog
(1) Pratiti izvor korozivnog medija u okolini okoventil za gumu, i pokušajte izbjeći direktan kontakt s okolnim korozivnim medijem. Na primjer, na površinu ventila može se nanijeti sloj antikorozivnog premaza.
(2) Preostali zatezni napon hladne obrade može se eliminirati odgovarajućim postupcima, kao što je žarenje za ublažavanje napona nakon savijanja.
Vrijeme objave: 23. septembar 2022.
