1. Теоретичен тест и анализ
От 3-тевентили за гумимостри, предоставени от компанията, 2 са клапани, а 1 е клапан, който все още не е използван. За A и B, клапанът, който не е използван, е маркиран в сиво. Подробна фигура 1. Външната повърхност на клапан A е плитка, външната повърхност на клапан B е повърхността, външната повърхност на клапан C е повърхността, а външната повърхност на клапан C е повърхността. Клапани A и B са покрити с продукти от корозия. Клапаните A и B са напукани по завоите, външната част на завоя е по протежение на клапана, отворът на пръстена на клапана B е напукан към края, а бялата стрелка между напуканите повърхности на повърхността на клапан A е маркирана. От горното, пукнатините са навсякъде, пукнатините са най-големите и пукнатините са навсякъде.
Раздел отвентил за гумаПроби A, B и C бяха изрязани от огъването, а морфологията на повърхността беше наблюдавана със сканиращ електронен микроскоп ZEISS-SUPRA55, а съставът на микрообластта беше анализиран с EDS. Фигура 2 (a) показва микроструктурата на повърхността на клапан B. Вижда се, че на повърхността има много бели и ярки частици (обозначени с белите стрелки на фигурата), а EDS анализът на белите частици показва високо съдържание на S. Резултатите от енергийния спектрален анализ на белите частици са показани на Фигура 2(b).
Фигури 2 (c) и (e) показват микроструктурите на повърхността на клапан B. От Фигура 2 (c) се вижда, че повърхността е почти изцяло покрита с продукти от корозия, а корозивните елементи на продуктите от корозия, измерени чрез енергийно-спектърен анализ, включват главно S, Cl и O, като съдържанието на S в отделни позиции е по-високо, а резултатите от енергийно-спектърния анализ са показани на Фиг. 2(d). От Фигура 2(e) се вижда, че има микропукнатини по протежение на пръстена на клапана на повърхността на клапан A. Фигури 2(f) и (g) показват микроморфологиите на повърхността на клапан C, като повърхността също е изцяло покрита с продукти от корозия, а корозивните елементи включват също S, Cl и O, подобно на Фигура 2(e). Причината за напукване може да е корозионно пукнатини под напрежение (SCC) от анализа на продуктите от корозия на повърхността на клапана. Фиг. 2(h) показва и микроструктурата на повърхността на клапан C. Вижда се, че повърхността е относително чиста, а химичният състав на повърхността, анализирана чрез EDS, е подобен на този на медната сплав, което показва, че клапанът не е корозирал. Чрез сравняване на микроскопската морфология и химичния състав на трите повърхности на клапаните се вижда, че в околната среда има корозивни среди като S, O и Cl.
Пукнатината на клапан B беше отворена чрез тест за огъване и беше установено, че пукнатината не е проникнала през цялото напречно сечение на клапана, напукана е от страната на задния извив и не се е напукала от страната, противоположна на задния извив на клапана. Визуалният оглед на фрактурата показва, че цветът на фрактурата е тъмен, което показва, че фрактурата е корозирала, а някои части от фрактурата са с тъмен цвят, което показва, че корозията е по-сериозна в тези части. Фрактурата на клапан B е наблюдавана под сканиращ електронен микроскоп, както е показано на Фигура 3. Фигура 3 (а) показва макроскопския вид на фрактурата на клапан B. Вижда се, че външната фрактура близо до клапана е покрита с продукти от корозия, което отново показва наличието на корозивна среда в околната среда. Според енергийно-спектърния анализ, химичните компоненти на продукта от корозия са главно S, Cl и O, а съдържанието на S и O е относително високо, както е показано на Фиг. 3 (б). Наблюдавайки повърхността на фрактурата, се установява, че моделът на растеж на пукнатината е по кристален тип. Голям брой вторични пукнатини могат да се видят и при наблюдение на фрактурата при по-големи увеличения, както е показано на Фигура 3(c). Вторичните пукнатини са маркирани с бели стрелки на фигурата. Продуктите от корозия и моделите на растеж на пукнатини по повърхността на фрактурата отново показват характеристиките на корозионно пукнатини под напрежение.
Фрактурата на клапан А не е била отворена, отстранете част от клапана (включително мястото на пукнатината), шлайфайте и полирайте аксиалната част на клапана и използвайте разтвор FeCl3 (5 g) + HCl (50 mL) + C2H5OH (100 mL) за ецване, а металографската структура и морфологията на растежа на пукнатината са наблюдавани с оптичен микроскоп Zeiss Axio Observer A1m. Фигура 4 (a) показва металографската структура на клапана, която е α+β двуфазна структура, като β е относително фин и гранулиран и разпределен върху α-фазовата матрица. Моделите на разпространение на пукнатини при периферните пукнатини са показани на Фигура 4(a), (b). Тъй като повърхностите на пукнатините са запълнени с продукти от корозията, разстоянието между двете повърхности на пукнатините е широко и е трудно да се разграничат моделите на разпространение на пукнатината. Феномен на бифуркация. Много вторични пукнатини (маркирани с бели стрелки на фигурата) също са наблюдавани върху тази първична пукнатина, вижте Фиг. 4(c), и тези вторични пукнатини са се разпространили по дължината на влакната. Ецваната проба от клапан е била наблюдавана чрез SEM и е установено, че има много микропукнатини на други позиции, успоредни на основната пукнатина. Тези микропукнатини произхождат от повърхността и се разширяват към вътрешността на клапана. Пукнатините имат разклонение и се простират по дължината на влакната, виж Фигура 4 (c), (d). Средата и напрегнатото състояние на тези микропукнатини са почти същите като тези на основната пукнатина, така че може да се заключи, че формата на разпространение на основната пукнатина също е междукристална, което се потвърждава и от наблюдението на разрушаването на клапан B. Явлението на разклонение на пукнатината отново показва характеристиките на корозионно напукване под напрежение на клапана.
2. Анализ и дискусия
В обобщение, може да се заключи, че повредата на клапана е причинена от корозионно пукнатини под напрежение, причинени от SO2. Корозионното пукнатини под напрежение обикновено трябва да отговарят на три условия: (1) материали, чувствителни към корозия под напрежение; (2) корозивна среда, чувствителна към медни сплави; (3) определени условия на напрежение.
Общоприето е, че чистите метали не страдат от корозия под напрежение и всички сплави са податливи на корозия под напрежение в различна степен. За месинговите материали обикновено се смята, че двуфазната структура има по-висока чувствителност към корозия под напрежение, отколкото еднофазната структура. В литературата е съобщено, че когато съдържанието на Zn в месинговия материал надвишава 20%, той има по-висока чувствителност към корозия под напрежение и колкото по-високо е съдържанието на Zn, толкова по-висока е чувствителността към корозия под напрежение. Металографската структура на газовата дюза в този случай е α+β двуфазна сплав, а съдържанието на Zn е около 35%, което значително надвишава 20%, така че тя има висока чувствителност към корозия под напрежение и отговаря на материалните условия, необходими за напукване от корозия под напрежение.
При месинговите материали, ако след студено деформиране не се извърши отгряване за облекчаване на напрежението, при подходящи условия на напрежение и корозивна среда ще възникне корозия от напрежение. Напрежението, което причинява пукнатини от корозия от напрежение, обикновено е локално напрежение на опън, което може да бъде приложено напрежение или остатъчно напрежение. След напомпване на гумата на камиона, по аксиалната посока на дюзата за въздух ще се генерира напрежение на опън поради високото налягане в гумата, което ще причини периферни пукнатини във въздушната дюза. Напрежението на опън, причинено от вътрешното налягане в гумата, може просто да се изчисли съгласно σ=p R/2t (където p е вътрешното налягане в гумата, R е вътрешният диаметър на вентила, а t е дебелината на стената на вентила). Като цяло обаче напрежението на опън, генерирано от вътрешното налягане в гумата, не е твърде голямо и трябва да се вземе предвид ефектът от остатъчното напрежение. Позициите на пукнатини на газовите дюзи са всички в областта на задното огъване и е очевидно, че остатъчната деформация в областта на задното огъване е голяма и там има остатъчно напрежение на опън. Всъщност, в много практически използвани компоненти от медни сплави, корозионното напукване от напрежение рядко се причинява от проектни напрежения и повечето от тях са причинени от остатъчни напрежения, които не се виждат и се игнорират. В този случай, при задния завой на вентила, посоката на опънното напрежение, генерирано от вътрешното налягане в гумата, е съвместима с посоката на остатъчното напрежение, а суперпозицията на тези две напрежения осигурява условието за напрегнато напукване под напрежение (SCC).
3. Заключение и предложения
Заключение:
Напукването навентил за гумасе причинява главно от корозионно напукване под напрежение, причинено от SO2.
Предложение
(1) Проследете източника на корозивната среда в околната среда околовентил за гумаи се опитайте да избягвате директен контакт с околната корозивна среда. Например, върху повърхността на клапана може да се нанесе слой антикорозионно покритие.
(2) Остатъчното опънно напрежение от студената обработка може да се елиминира чрез подходящи процеси, като например отгряване за облекчаване на напрежението след огъване.
Време на публикуване: 23 септември 2022 г.
