1. Теоријски тест и анализа
Од 3вентили за гумеузорке које је обезбедила компанија, 2 су вентили, а 1 је вентил који још није коришћен. За А и Б, вентил који није коришћен је означен сивом бојом. Свеобухватна слика 1. Спољна површина вентила А је плитка, спољња површина вентила Б је површина, спољња површина вентила Ц је површина, а спољња површина вентила Ц је површина. Вентили А и Б су прекривени производима корозије. Вентил А и Б су напукли на кривинама, спољњи део кривине је дуж вентила, отвор прстена вентила Б је напукао према крају, а бела стрелица између напуклих површина на површини вентила А је означена. Из наведеног, пукотине су свуда, пукотине су највеће и пукотине су свуда.
Деовентил за гумуУзорци А, Б и Ц су исечени из кривине, а морфологија површине је посматрана помоћу ZEISS-SUPRA55 скенирајућег електронског микроскопа, а састав микроподручја је анализиран EDS-ом. Слика 2 (а) приказује микроструктуру површине вентила Б. Може се видети да на површини постоји много белих и светлих честица (означено белим стрелицама на слици), а EDS анализа белих честица показује висок садржај S. Резултати анализе енергетског спектра белих честица приказани су на слици 2(б).
Слике 2 (ц) и (е) приказују површинске микроструктуре вентила Б. Са слике 2 (ц) се види да је површина скоро у потпуности прекривена производима корозије, а корозивни елементи производа корозије, према анализи енергетског спектра, углавном укључују S, Cl и O, садржај S у појединачним позицијама је већи, а резултати анализе енергетског спектра приказани су на слици 2(д). Са слике 2(е) се види да постоје микропукотине дуж прстена вентила на површини вентила А. Слике 2(ф) и (г) приказују површинске микроморфологије вентила Ц, површина је такође потпуно прекривена производима корозије, а корозивни елементи такође укључују S, Cl и O, слично као на слици 2(е). Разлог за пуцање може бити пуцање услед напонске корозије (SCC) према анализи производа корозије на површини вентила. Слика 2(h) такође приказује микроструктуру површине вентила C. Може се видети да је површина релативно чиста, а хемијски састав површине анализиране EDS-ом је сличан саставу легуре бакра, што указује да вентил није кородирао. Поређењем микроскопске морфологије и хемијског састава три површине вентила, показано је да у околном окружењу постоје корозивне средине као што су S, O и Cl.
Пукотина вентила Б је отворена тестом савијања и утврђено је да пукотина није продрла кроз цео попречни пресек вентила, да је пукла на страни задњег савијања и да није пукла на страни супротној од задњег савијања вентила. Визуелним прегледом прелома се види да је боја прелома тамна, што указује на то да је прелом кородирао, а неки делови прелома су тамне боје, што указује на то да је корозија озбиљнија у тим деловима. Прелом вентила Б је посматран под скенирајућим електронским микроскопом, као што је приказано на слици 3. Слика 3 (а) приказује макроскопски изглед прелома вентила Б. Може се видети да је спољашњи прелом близу вентила прекривен производима корозије, што поново указује на присуство корозивних медија у околном окружењу. Према анализи енергетског спектра, хемијске компоненте производа корозије су углавном S, Cl и O, а садржај S и O је релативно висок, као што је приказано на слици 3 (б). Посматрањем површине прелома, утврђено је да је образац раста пукотине дуж кристалног типа. Велики број секундарних пукотина може се видети и посматрањем прелома при већим увећањима, као што је приказано на слици 3(ц). Секундарне пукотине су означене белим стрелицама на слици. Продукти корозије и обрасци раста пукотина на површини прелома поново показују карактеристике пуцања услед напонске корозије.
Прелом вентила А није отворен, уклоните део вентила (укључујући и место пукотине), избрусите и полирајте аксијални део вентила и користите раствор FeCl3 (5 g) + HCl (50 mL) + C2H5OH (100 mL) који је нагризан, а металографска структура и морфологија раста пукотине су посматране помоћу оптичког микроскопа Zeiss Axio Observer A1m. Слика 4 (а) приказује металографску структуру вентила, која има α+β двофазну структуру, а β је релативно фин и гранулиран и распоређен на α-фазној матрици. Обрасци ширења пукотине на кружним пукотинама приказани су на слици 4(а), (б). Пошто су површине пукотина испуњене производима корозије, размак између две површине пукотина је широк и тешко је разликовати обрасце ширења пукотине. Феномен бифуркације. Многе секундарне пукотине (означене белим стрелицама на слици) су такође примећене на овој примарној пукотини, видети слику 4(c), и ове секундарне пукотине су се шириле дуж зрна. Узорак нагризаног вентила је посматран СЕМ-ом и утврђено је да постоји много микропукотина на другим позицијама паралелним са главном пукотином. Ове микропукотине су потекле од површине и шириле су се ка унутрашњости вентила. Пукотине су имале бифуркацију и протезале су се дуж зрна, видети слику 4 (ц), (д). Околина и стање напона ових микропукотина су готово исти као и код главне пукотине, тако да се може закључити да је облик ширења главне пукотине такође интергрануларни, што је такође потврђено посматрањем лома вентила Б. Феномен бифуркације пукотине поново показује карактеристике пуцања вентила услед корозије под напоном.
2. Анализа и дискусија
Укратко, може се закључити да је оштећење вентила узроковано пуцањем услед корозије под напоном изазваним SO2. Пуцање услед корозије под напоном генерално мора да испуњава три услова: (1) материјали осетљиви на корозију под напоном; (2) корозивна средина осетљива на легуре бакра; (3) одређени услови напрезања.
Генерално се сматра да чисти метали не пате од корозије под напоном, а све легуре су подложне корозији под напоном у различитом степену. За месингане материјале, генерално се сматра да двофазна структура има већу подложност корозији под напоном него једнофазна структура. У литератури је објављено да када садржај Zn у месинганом материјалу прелази 20%, он има већу подложност корозији под напоном, и што је већи садржај Zn, већа је подложност корозији под напоном. Металографска структура гасне млазнице у овом случају је α+β двофазна легура, а садржај Zn је око 35%, што далеко прелази 20%, тако да има високу осетљивост на корозију под напоном и испуњава материјалне услове потребне за пуцање услед корозије под напоном.
Код месинганих материјала, ако се жарење за ублажавање напона не изврши након хладне деформације, доћи ће до корозије услед напона под одговарајућим условима напона и корозивним окружењима. Напон који изазива пуцање услед корозије услед напона је генерално локални затезни напон, који може бити примењени напон или заостали напон. Након што се гума камиона надува, дуж аксијалног правца ваздушне млазнице ће се створити затезни напон због високог притиска у гуми, што ће изазвати кружне пукотине у ваздушној млазници. Затезни напон изазван унутрашњим притиском гуме може се једноставно израчунати према σ=p R/2t (где је p унутрашњи притисак гуме, R је унутрашњи пречник вентила, а t је дебљина зида вентила). Међутим, генерално, затезни напон изазван унутрашњим притиском гуме није превелик и треба узети у обзир ефекат заосталог напона. Положаји пуцања гасних млазница су сви на задњем савијању и очигледно је да је заостала деформација на задњем савијању велика и да тамо постоји заостали затезни напон. У ствари, код многих практичних компоненти од легура бакра, пуцање услед корозије под напоном ретко је узроковано пројектним напонима, а већину њих изазивају заостали напони који се не виде и игноришу. У овом случају, на задњем савијању вентила, смер затезног напона генерисаног унутрашњим притиском гуме је у складу са смером заосталог напона, а суперпозиција ова два напона обезбеђује услов напона за корозију под напоном.
3. Закључак и сугестије
Закључак:
Пуцањевентил за гумује углавном узроковано пуцањем од корозије под напоном изазваним SO2.
Предлог
(1) Пратите извор корозивне средине у околинивентил за гуму, и покушајте да избегнете директан контакт са околним корозивним медијумом. На пример, слој антикорозивног премаза може се нанети на површину вентила.
(2) Заостали затезни напон хладне обраде може се елиминисати одговарајућим поступцима, као што је жарење за отпуштање напона након савијања.
Време објаве: 23. септембар 2022.
