1. Proba teórica e análise
Das 3válvulas de pneumáticosmostras proporcionadas pola empresa, 2 son válvulas e 1 é unha válvula que aínda non se utilizou. Para A e B, a válvula que non se utilizou está marcada como gris. Figura completa 1. A superficie exterior da chave A é pouco profunda, a superficie exterior da chave B é a superficie, a superficie exterior da chave C é a superficie e a superficie exterior da chave C é a superficie. As válvulas A e B están cubertas con produtos de corrosión. A válvula A e B están rachadas nas curvas, a parte exterior da curva está ao longo da válvula, a boca do anel da chave B está rachada cara ao final e a frecha branca entre as superficies rachadas na superficie da válvula A está marcada. . Polo anterior, as fendas están en todas partes, as fendas son as máis grandes e as fendas están en todas partes.
Unha sección doválvula do pneumáticoCortáronse mostras A, B e C da curva e observouse a morfoloxía da superficie cun microscopio electrónico de varrido ZEISS-SUPRA55 e analizouse a composición da microárea con EDS. A figura 2 (a) mostra a microestrutura da superficie da válvula B. Pódese ver que hai moitas partículas brancas e brillantes na superficie (indicadas polas frechas brancas da figura), e a análise EDS das partículas brancas ten un alto contido de S. Os resultados da análise do espectro de enerxía das partículas brancas móstranse na Figura 2(b).
As figuras 2 (c) e (e) son as microestruturas da superficie da válvula B. A partir da figura 2 (c) pódese ver que a superficie está case enteiramente cuberta por produtos de corrosión e os elementos corrosivos dos produtos da corrosión mediante a análise do espectro de enerxía. inclúen principalmente S, Cl e O, o contido de S en posicións individuais é maior e os resultados da análise do espectro de enerxía móstranse na figura 2 (d). Pódese ver na figura 2(e) que hai microgrietas ao longo do anel da válvula na superficie da válvula A. As figuras 2(f) e (g) son as micromorfoloxías da superficie da válvula C, a superficie tamén é totalmente cuberto por produtos de corrosión, e os elementos corrosivos tamén inclúen S, Cl e O, semellante á Figura 2(e). O motivo da rachadura pode ser a fisuración por corrosión por tensión (SCC) a partir da análise do produto de corrosión na superficie da válvula. A figura 2(h) tamén é a microestrutura da superficie da válvula C. Pódese ver que a superficie está relativamente limpa e que a composición química da superficie analizada por EDS é similar á da aliaxe de cobre, o que indica que a válvula é relativamente limpa. non corroída. Ao comparar a morfoloxía microscópica e a composición química das tres superficies da válvula, móstrase que hai medios corrosivos como S, O e Cl no ambiente circundante.
A fenda da válvula B abriuse a través da proba de flexión e comprobouse que a fenda non penetrou toda a sección transversal da válvula, rachou no lado da curvatura traseira e non se rachou no lado oposto á curva posterior. da válvula. A inspección visual da fractura mostra que a cor da fractura é escura, o que indica que a fractura foi corroída, e algunhas partes da fractura son de cor escura, o que indica que a corrosión é máis grave nestas partes. A fractura da válvula B observouse baixo un microscopio electrónico de varrido, como se mostra na figura 3. A figura 3 (a) mostra o aspecto macroscópico da fractura da válvula B. Pódese ver que a fractura exterior preto da válvula foi cuberta por produtos de corrosión, indicando de novo a presenza de medios corrosivos no ambiente circundante. Segundo a análise do espectro enerxético, os compoñentes químicos do produto da corrosión son principalmente S, Cl e O, e os contidos de S e O son relativamente altos, como se mostra na figura 3(b). Observando a superficie da fractura, atópase que o patrón de crecemento da fenda está ao longo do tipo cristal. Tamén se poden ver un gran número de gretas secundarias observando a fractura con aumentos máis elevados, como se mostra na Figura 3(c). As gretas secundarias están marcadas con frechas brancas na figura. Os produtos de corrosión e os patróns de crecemento de fisuras na superficie da fractura mostran de novo as características da fisuración por corrosión por tensión.
Non se abriu a fractura da válvula A, retire unha sección da válvula (incluída a posición rachada), esmerila e pule a sección axial da válvula e use Fe Cl3 (5 g) + HCl (50 ml) + C2H5OH ( Gravouse unha solución de 100 ml) e observouse a estrutura metalográfica e a morfoloxía do crecemento da fisura cun microscopio óptico Zeiss Axio Observer A1m. A figura 4 (a) mostra a estrutura metalográfica da válvula, que é unha estrutura de fase dual α+β, e β é relativamente fino e granular e distribúese na matriz da fase α. Os patróns de propagación de fendas nas fendas circunferenciais móstranse na Figura 4(a), (b). Dado que as superficies de fendas están cheas de produtos de corrosión, a brecha entre as dúas superficies de fendas é ampla e é difícil distinguir os patróns de propagación das fendas. fenómeno de bifurcación. Tamén se observaron moitas fendas secundarias (marcadas con frechas brancas na figura) nesta fenda primaria, véxase a figura 4(c), e estas fendas secundarias propagábanse ao longo do gran. A mostra da válvula gravada foi observada por SEM, e comprobouse que había moitas microgrietas noutras posicións paralelas á fenda principal. Estas microgrietas orixináronse na superficie e expandíronse cara ao interior da válvula. As gretas tiñan bifurcación e estendéronse ao longo do gran, ver a figura 4 (c), (d). O ambiente e o estado de tensión destas microfisuras son case os mesmos que os da fenda principal, polo que se pode inferir que a forma de propagación da fenda principal tamén é intergranular, o que tamén se confirma pola observación da fractura da válvula B. O fenómeno de bifurcación de a fenda mostra de novo as características da fisuración por corrosión por tensión da válvula.
2. Análise e Discusión
En resumo, pódese deducir que o dano da válvula é causado pola fisuración por corrosión por tensión causada polo SO2. A fisuración por corrosión por tensión xeralmente debe cumprir tres condicións: (1) materiais sensibles á corrosión por tensión; (2) medio corrosivo sensible ás aliaxes de cobre; (3) determinadas condicións de estrés.
En xeral, crese que os metais puros non sofren corrosión por tensión, e todas as aliaxes son susceptibles á corrosión por tensión en diferentes graos. Para os materiais de latón, en xeral, crese que a estrutura de dobre fase ten unha maior susceptibilidade á corrosión por tensión que a estrutura monofásica. Na literatura informouse de que cando o contido de Zn no material de latón supera o 20%, ten unha maior susceptibilidade á corrosión por tensión, e canto maior sexa o contido en Zn, maior será a susceptibilidade á corrosión por tensión. A estrutura metalográfica da boquilla de gas neste caso é unha aliaxe de dobre fase α + β, e o contido de Zn é de preto do 35%, superando con creces o 20%, polo que ten unha alta sensibilidade á corrosión por estrés e cumpre as condicións materiais requiridas para o estrés. fisuración por corrosión.
Para materiais de latón, se o recocido de alivio de tensión non se realiza despois da deformación de traballo en frío, producirase corrosión por tensión en condicións de tensión adecuadas e ambientes corrosivos. O estrés que provoca a fisuración por corrosión por tensión é xeralmente a tensión de tracción local, que pode aplicarse a tensión ou tensión residual. Despois de inflar o pneumático do camión, xerarase unha tensión de tracción ao longo da dirección axial da boquilla de aire debido á alta presión do pneumático, o que provocará gretas circunferenciais na boquilla de aire. O esforzo de tracción causado pola presión interna do pneumático pódese calcular simplemente segundo σ=p R/2t (onde p é a presión interna do pneumático, R é o diámetro interno da válvula e t é o espesor da parede do pneumático). a válvula). Non obstante, en xeral, a tensión de tracción xerada pola presión interna do pneumático non é demasiado grande e debe considerarse o efecto da tensión residual. As posicións de rachadura das boquillas de gas están todas na curva traseira, e é obvio que a deformación residual na curva traseira é grande e hai un esforzo de tracción residual alí. De feito, en moitos compoñentes prácticos de aliaxe de cobre, a rachadura por corrosión por tensión é raramente causada por tensións de deseño, e a maioría delas son causadas por tensións residuais que non se ven nin se ignoran. Neste caso, na curva traseira da válvula, a dirección da tensión de tracción xerada pola presión interna do pneumático é consistente coa dirección da tensión residual, e a superposición destes dous esforzos proporciona a condición de tensión para o SCC. .
3. Conclusión e suxestións
Conclusión:
O rachado doválvula do pneumáticoé causada principalmente pola fisuración por corrosión por tensión causada polo SO2.
Suxestión
(1) Rastrexar a fonte do medio corrosivo no ambiente ao redor doválvula do pneumático, e intente evitar o contacto directo co medio corrosivo circundante. Por exemplo, pódese aplicar unha capa de revestimento anticorrosión á superficie da válvula.
(2) O esforzo de tracción residual do traballo en frío pódese eliminar mediante procesos adecuados, como o recocido de alivio de tensións despois da flexión.
Hora de publicación: 23-09-2022