1. Теоретичний контроль та аналіз
з 3шинні клапанизразки, надані компанією, 2 - клапани, а 1 - клапан, який ще не використовувався.Для A і B клапан, який не використовувався, позначено сірим кольором.Загальний малюнок 1. Зовнішня поверхня клапана A неглибока, зовнішня поверхня клапана B є поверхнею, зовнішня поверхня клапана C є поверхнею, а зовнішня поверхня клапана C є поверхнею.Клапани A і B покриті продуктами корозії.Клапан A і B тріснули на вигинах, зовнішня частина вигину розташована вздовж клапана, отвір B кільця клапана тріснув у напрямку до кінця, а біла стрілка між тріснутими поверхнями на поверхні клапана A позначена .З вищесказаного, тріщини всюди, тріщини найбільші, і тріщини всюди.
Розділ зшинний клапанЗразки A, B і C вирізали з вигину, морфологію поверхні спостерігали за допомогою скануючого електронного мікроскопа ZEISS-SUPRA55, а склад мікрообластей аналізували за допомогою EDS.На рисунку 2 (а) показана мікроструктура поверхні клапана B.Можна побачити, що на поверхні є багато білих і яскравих частинок (позначено білими стрілками на малюнку), а EDS-аналіз білих частинок має високий вміст S. Результати аналізу енергетичного спектру білих частинок показані на малюнку 2(b).
На рисунках 2 (c) і (e) зображені мікроструктури поверхні клапана B. На рисунку 2 (c) видно, що поверхня майже повністю покрита продуктами корозії, а корозійні елементи продуктів корозії за аналізом енергетичного спектру в основному включають S, Cl і O, вміст S в окремих позиціях вищий, а результати аналізу енергетичного спектру показані на рис. 2 (d).На малюнку 2(e) видно, що на поверхні клапана A є мікротріщини вздовж кільця клапана. На малюнках 2(f) і (g) зображено мікроморфологію поверхні клапана C, поверхня також повністю покритий продуктами корозії, а корозійні елементи також включають S, Cl і O, подібно до малюнку 2(e).Причиною розтріскування може бути корозійне розтріскування під напругою (SCC) у результаті аналізу продуктів корозії на поверхні клапана.На рис. 2(h) також показана мікроструктура поверхні клапана C. Можна побачити, що поверхня є відносно чистою, а хімічний склад поверхні, проаналізованої за допомогою EDS, подібний до складу мідного сплаву, що вказує на те, що клапан є не піддається корозії.Порівнюючи мікроскопічну морфологію та хімічний склад трьох поверхонь клапанів, показано, що в навколишньому середовищі є корозійні середовища, такі як S, O та Cl.
Тріщина клапана B була відкрита під час випробування на вигин, і було виявлено, що тріщина не пронизує весь поперечний переріз клапана, тріснула на стороні заднього вигину та не тріснула на стороні, протилежній зворотному вигину. клапана.Візуальний огляд зламу показує, що колір зламу темний, що вказує на те, що злам піддався корозії, а деякі частини зламу мають темний колір, що вказує на більш серйозну корозію в цих частинах.Перелом клапана B спостерігали під скануючим електронним мікроскопом, як показано на малюнку 3. На малюнку 3 (a) показано макроскопічний вигляд перелому клапана B.Можна побачити, що зовнішня тріщина біля клапана була покрита продуктами корозії, що знову вказує на присутність корозійного середовища в навколишньому середовищі.Відповідно до аналізу енергетичного спектру, хімічні компоненти продукту корозії в основному S, Cl і O, а вміст S і O є відносно високим, як показано на рис. 3(b).Спостерігаючи за поверхнею зламу, виявлено, що тріщина росте по кристалічному типу.Велику кількість вторинних тріщин також можна побачити, спостерігаючи за розломом при більшому збільшенні, як показано на малюнку 3(c).Вторинні тріщини на малюнку позначені білими стрілками.Продукти корозії та форми росту тріщин на поверхні зламу знову демонструють характеристики корозійного розтріскування під напругою.
Перелом клапана A не був відкритий, видаліть частину клапана (включаючи тріщину), відшліфуйте та відполіруйте осьову частину клапана та використовуйте Fe Cl3 (5 г) +HCl (50 мл) + C2H5OH ( 100 мл) розчину травили, а металографічну структуру та морфологію росту тріщин спостерігали за допомогою оптичного мікроскопа Zeiss Axio Observer A1m.На малюнку 4 (a) показано металографічну структуру клапана, яка є двофазною структурою α+β, а β є відносно тонким і зернистим і розподіленим на матриці α-фази.Схеми поширення тріщини в окружних тріщинах показані на рисунку 4(a), (b).Оскільки поверхні тріщин заповнені продуктами корозії, проміжок між двома поверхнями тріщин великий, і важко розрізнити моделі поширення тріщини.явище біфуркації.На цій первинній тріщині також спостерігалося багато вторинних тріщин (позначених білими стрілками на малюнку), див. рис. 4(c), і ці вторинні тріщини поширювалися вздовж зерна.Витравлений зразок клапана спостерігали за допомогою СЕМ, і було виявлено багато мікротріщин в інших положеннях, паралельних основній тріщині.Ці мікротріщини виникли з поверхні та розширилися до внутрішньої частини клапана.Тріщини мали роздвоєння і поширювалися вздовж зерна, див. рис. 4 (c), (d).Навколишнє середовище та напружений стан цих мікротріщин майже такі ж, як і для основної тріщини, тому можна зробити висновок, що форма поширення основної тріщини також є міжкристалітною, що також підтверджується спостереженням руйнування клапана B. Явище біфуркації тріщина знову показує характеристики корозійного розтріскування клапана під напругою.
2. Аналіз та обговорення
Підводячи підсумок, можна зробити висновок, що пошкодження клапана спричинене корозійним розтріскуванням під напругою, викликаним SO2.Корозійне розтріскування під напругою зазвичай має відповідати трьом умовам: (1) матеріали, чутливі до корозії під напругою;(2) корозійне середовище, чутливе до мідних сплавів;(3) певні стресові умови.
Загальноприйнято вважати, що чисті метали не страждають від корозії під напругою, і всі сплави в різному ступені схильні до корозії під напругою.Для латунних матеріалів зазвичай вважається, що двофазна структура має вищу схильність до корозії під напругою, ніж однофазна структура.У літературі повідомлялося, що коли вміст Zn у латунному матеріалі перевищує 20%, він має вищу сприйнятливість до корозії під напругою, і чим вищий вміст Zn, тим вище сприйнятливість до корозії під напругою.Металографічна структура газового сопла в цьому випадку являє собою двофазний сплав α+β, а вміст Zn становить близько 35%, значно перевищує 20%, тому воно має високу корозійну чутливість під напругою та відповідає умовам матеріалу, необхідним для напруги корозійне розтріскування.
Для латунних матеріалів, якщо відпал для зняття напруги не виконується після деформації холодної обробки, корозія під напругою виникне за відповідних умов напруги та корозійного середовища.Напруга, яка викликає корозійне розтріскування під напругою, зазвичай є локальною напругою розтягування, яка може бути прикладеною напругою або залишковою напругою.Після того, як шина вантажівки буде накачана, вздовж осьового напрямку повітряного сопла виникне напруга розтягування через високий тиск у шині, що спричинить тріщини по окружності повітряного сопла.Розтягуючу напругу, спричинену внутрішнім тиском шини, можна просто розрахувати відповідно до σ=p R/2t (де p — внутрішній тиск шини, R — внутрішній діаметр клапана, а t — товщина стінки шини). клапан).Однак, загалом, напруга розтягування, створювана внутрішнім тиском шини, не є надто великою, і слід враховувати ефект залишкової напруги.Позиції розтріскування газових сопел знаходяться на задньому вигині, і очевидно, що залишкова деформація на задньому вигині є великою, і там є залишкова напруга розтягування.Фактично, у багатьох практичних компонентах мідних сплавів корозійне розтріскування під напругою рідко спричиняється проектними напругами, і більшість із них спричинені залишковими напругами, які не помічаються та ігноруються.У цьому випадку на задньому вигині клапана напрямок розтягуючої напруги, створеної внутрішнім тиском шини, узгоджується з напрямком залишкової напруги, а суперпозиція цих двох напруг забезпечує умову напруги для SCC .
3. Висновки та пропозиції
Висновок:
Розтріскуванняшинний клапанголовним чином спричинений корозійним розтріскуванням під напругою, викликаним SO2.
Пропозиція
(1) Відстежте джерело корозійного середовища в навколишньому середовищішинний клапан, і намагайтеся уникати прямого контакту з навколишнім корозійним середовищем.Наприклад, на поверхню клапана можна нанести шар антикорозійного покриття.
(2) Залишкова напруга розтягування холодної обробки може бути усунена відповідними процесами, такими як відпал для зняття напруги після згинання.
Час публікації: 23 вересня 2022 р