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 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 en 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 da fenda.fenómeno de bifurcación.Tamén se observaron moitas fendas secundarias (marcadas con frechas brancas na figura) nesta fenda primaria, ver 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 o mesmo 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 aproximadamente o 35%, superando con moito o 20%, polo que ten unha alta sensibilidade á corrosión por tensión 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