1. Test teoricu è analisi
Di i 3valvole di pneumaticiCampioni furniti da a cumpagnia, 2 sò valvule, è 1 hè una valvula chì ùn hè ancu stata aduprata. Per A è B, a valvula chì ùn hè ancu stata aduprata hè marcata cum'è grisgia. Figura cumpleta 1. A superficia esterna di a valvula A hè pocu prufonda, a superficia esterna di a valvula B hè a superficia, a superficia esterna di a valvula C hè a superficia, è a superficia esterna di a valvula C hè a superficia. E valvule A è B sò cuperte di prudutti di currusione. E valvule A è B sò crepate à e pieghe, a parte esterna di a curva hè longu a valvula, a bocca di l'anellu di a valvula B hè crepata versu a fine, è a freccia bianca trà e superfici crepate nantu à a superficia di a valvula A hè marcata. Da sopra, e crepe sò dappertuttu, e crepe sò e più grande, è e crepe sò dappertuttu.
Una sezione di uvalvula di pneumaticuI campioni A, B è C sò stati tagliati da a curva, è a morfologia di a superficia hè stata osservata cù un microscopiu elettronicu à scansione ZEISS-SUPRA55, è a cumpusizione di a microarea hè stata analizata cù EDS. A Figura 2 (a) mostra a microstruttura di a superficia di a valvula B. Si pò vede chì ci sò parechje particelle bianche è brillanti nantu à a superficia (indicate da e frecce bianche in a figura), è l'analisi EDS di e particelle bianche hà un altu cuntenutu di S. I risultati di l'analisi di u spettru energeticu di e particelle bianche sò mostrati in a Figura 2 (b).
E figure 2 (c) è (e) sò e microstrutture di a superficia di a valvula B. Si pò vede da a Figura 2 (c) chì a superficia hè guasi interamente cuperta da prudutti di corrosione, è l'elementi corrosivi di i prudutti di corrosione per analisi di u spettru energeticu includenu principalmente S, Cl è O, u cuntenutu di S in pusizioni individuali hè più altu, è i risultati di l'analisi di u spettru energeticu sò mostrati in a Fig. 2 (d). Si pò vede da a Figura 2 (e) chì ci sò micro-fessure longu l'anellu di a valvula nantu à a superficia di a valvula A. E figure 2 (f) è (g) sò e micro-murfologie di a superficia di a valvula C, a superficia hè ancu cumpletamente cuperta da prudutti di corrosione, è l'elementi corrosivi includenu ancu S, Cl è O, simile à a Figura 2 (e). A ragione di a fessura pò esse a fessura di corrosione sottu stress (SCC) da l'analisi di u pruduttu di corrosione nantu à a superficia di a valvula. A Fig. 2(h) hè ancu a microstruttura di a superficia di a valvula C. Si pò vede chì a superficia hè relativamente pulita, è a cumpusizione chimica di a superficia analizata da EDS hè simile à quella di a lega di rame, ciò chì indica chì a valvula ùn hè micca currusa. Paragunendu a morfologia microscopica è a cumpusizione chimica di e trè superfici di a valvula, si mostra chì ci sò mezi currusivi cum'è S, O è Cl in l'ambiente circundante.
A crepa di a valvula B hè stata aperta per via di a prova di piegatura, è hè statu trovu chì a crepa ùn hà micca penetratu tutta a sezione trasversale di a valvula, crepata da u latu di a curvatura posteriore, è ùn hà micca crepatu da u latu oppostu à a curvatura posteriore di a valvula. L'ispezione visuale di a frattura mostra chì u culore di a frattura hè scuru, chì indica chì a frattura hè stata currusa, è alcune parti di a frattura sò di culore scuru, chì indica chì a currusione hè più seria in queste parti. A frattura di a valvula B hè stata osservata sottu à un microscopiu elettronicu à scansione, cum'è mostratu in a Figura 3. A Figura 3 (a) mostra l'aspettu macroscopicu di a frattura di a valvula B. Si pò vede chì a frattura esterna vicinu à a valvula hè stata cuperta da prudutti di currusione, chì indica torna a presenza di mezi currusivi in l'ambiente circundante. Sicondu l'analisi di u spettru energeticu, i cumpunenti chimichi di u pruduttu di currusione sò principalmente S, Cl è O, è u cuntenutu di S è O hè relativamente altu, cum'è mostratu in a Fig. 3 (b). Osservendu a superficia di a frattura, si trova chì u mudellu di crescita di a crepa hè longu u tipu di cristallu. Un gran numeru di crepe secundarie pò ancu esse vistu osservendu a frattura à ingrandimenti più alti, cum'è mostratu in a Figura 3 (c). E crepe secundarie sò marcate cù frecce bianche in a figura. I prudutti di corrosione è i mudelli di crescita di e crepe nantu à a superficia di a frattura mostranu torna e caratteristiche di a crepatura per corrosione sottu stress.
A frattura di a valvula A ùn hè stata aperta, caccià una sezione di a valvula (cumprendu a pusizione crepata), macinà è lucidà a sezione assiale di a valvula, è aduprà una suluzione di Fe Cl3 (5 g) + HCl (50 mL) + C2H5OH (100 mL) hè stata incisa, è a struttura metallografica è a morfologia di a crescita di e crepe sò state osservate cù u microscopiu otticu Zeiss Axio Observer A1m. A Figura 4 (a) mostra a struttura metallografica di a valvula, chì hè una struttura à doppia fase α+β, è β hè relativamente fina è granulare è distribuita nantu à a matrice di fase α. I mudelli di propagazione di e crepe à e crepe circunferenziali sò mostrati in a Figura 4 (a), (b). Siccomu e superfici di e crepe sò piene di prudutti di corrosione, u spaziu trà e duie superfici di e crepe hè largu, è hè difficiule di distingue i mudelli di propagazione di e crepe. fenomenu di bifurcazione. Parechje crepe secundarie (marcate cù frecce bianche in a figura) sò state ancu osservate nantu à sta crepa primaria, vede Fig. 4 (c), è queste crepe secundarie si sò propagate longu à u granu. U campione di valvula incisa hè statu osservatu da SEM, è hè statu trovu chì ci eranu parechje micro-fessure in altre pusizioni parallele à a fessura principale. Queste micro-fessure sò uriginate da a superficia è si sò espanse versu l'internu di a valvula. E fessure avianu una bifurcazione è si sò estese longu à u granu, vede a Figura 4 (c), (d). L'ambiente è u statu di stress di queste micro-fessure sò guasi listessi à quelli di a fessura principale, dunque si pò deduce chì a forma di propagazione di a fessura principale hè ancu intergranulare, ciò chì hè ancu cunfirmatu da l'osservazione di a frattura di a valvula B. U fenomenu di bifurcazione di a fessura mostra torna e caratteristiche di a fessura per corrosione di stress di a valvula.
2. Analisi è discussione
In riassuntu, si pò deduce chì u dannu di a valvula hè causatu da a frattura di corrosione sottu stress causata da SO2. A frattura di corrosione sottu stress generalmente deve risponde à trè cundizioni: (1) materiali sensibili à a corrosione sottu stress; (2) mediu currusivu sensibile à e leghe di rame; (3) certe cundizioni di stress.
Si crede generalmente chì i metalli puri ùn soffrenu micca di corrosione da stress, è tutte e leghe sò suscettibili à a corrosione da stress à diversi gradi. Per i materiali in ottone, si crede generalmente chì a struttura à doppia fase hà una suscettibilità à a corrosione da stress più alta chè a struttura à fase singola. Hè statu signalatu in a literatura chì quandu u cuntenutu di Zn in u materiale in ottone supera u 20%, hà una suscettibilità à a corrosione da stress più alta, è più altu hè u cuntenutu di Zn, più alta hè a suscettibilità à a corrosione da stress. A struttura metallografica di l'ugellu di gas in questu casu hè una lega à doppia fase α+β, è u cuntenutu di Zn hè di circa 35%, superendu di gran lunga u 20%, dunque hà una alta sensibilità à a corrosione da stress è risponde à e cundizioni di materiale richieste per a cracking da corrosione da stress.
Per i materiali in ottone, se a ricottura di sollievu di a tensione ùn hè micca realizata dopu a deformazione di travagliu à fretu, a corrosione da tensione si verificarà in cundizioni di tensione adatte è ambienti corrosivi. A tensione chì provoca a frattura di a corrosione da tensione hè generalmente una tensione di trazione lucale, chì pò esse applicata à a tensione o à a tensione residuale. Dopu chì u pneumaticu di u camion hè gonfiatu, a tensione di trazione serà generata longu a direzzione assiale di l'ugellu d'aria per via di l'alta pressione in u pneumaticu, chì causerà crepe circunferenziali in l'ugellu d'aria. A tensione di trazione causata da a pressione interna di u pneumaticu pò esse calculata semplicemente secondu σ = p R / 2t (induve p hè a pressione interna di u pneumaticu, R hè u diametru internu di a valvula, è t hè u spessore di u muru di a valvula). Tuttavia, in generale, a tensione di trazione generata da a pressione interna di u pneumaticu ùn hè micca troppu grande, è l'effettu di a tensione residuale deve esse cunsideratu. E pusizioni di frattura di l'ugelli di gas sò tutte à u backbend, è hè evidenti chì a deformazione residuale à u backbend hè grande, è ci hè una tensione di trazione residuale quì. In fatti, in parechji cumpunenti pratichi di lega di rame, a frattura di a corrosione sottu stress hè raramente causata da tensioni di cuncepimentu, è a maiò parte di elle sò causate da tensioni residue chì ùn sò micca viste è ignorate. In questu casu, à a curva posteriore di a valvula, a direzzione di a tensione di trazione generata da a pressione interna di u pneumaticu hè coerente cù a direzzione di a tensione residua, è a superposizione di queste duie tensioni furnisce a cundizione di stress per u SCC.
3. Cunclusione è Suggerimenti
Cunclusione:
A screpolatura di uvalvula di pneumaticuhè principalmente causata da a frattura di corrosione sottu stress causata da SO2.
Suggerimentu
(1) Tracciate a fonte di u mediu currusivu in l'ambiente intornu à uvalvula di pneumaticu, è pruvate à evità u cuntattu direttu cù u mediu currusivu circundante. Per esempiu, un stratu di rivestimentu anticorrosione pò esse applicatu à a superficia di a valvula.
(2) A tensione di trazione residuale di a lavorazione à fretu pò esse eliminata da prucessi adatti, cum'è a ricottura di rilassamentu dopu a piegatura.
Data di publicazione: 23 di settembre di u 2022
