1. Teoretisk test og analyse
Av de 3dekkventilerprøver levert av selskapet, 2 er ventiler, og 1 er en ventil som ikke er brukt ennå. For A og B er ventilen som ikke er brukt markert som grå. Omfattende figur 1. Den ytre overflaten av ventil A er grunn, den ytre overflaten av ventil B er overflaten, den ytre overflaten av ventil C er overflaten, og den ytre overflaten av ventil C er overflaten. Ventil A og B er dekket med korrosjonsprodukter. Ventil A og B er sprukket ved bendene, den ytre delen av benden er langs ventilen, ventilringmunningen B er sprukket mot enden, og den hvite pilen mellom de sprukne flatene på overflaten av ventil A er merket. . Fra ovenstående er sprekkene overalt, sprekkene er størst, og sprekkene er overalt.
En del avdekkventilA-, B- og C-prøver ble kuttet fra bøyningen, og overflatemorfologien ble observert med et ZEISS-SUPRA55 skanningselektronmikroskop, og mikroområdesammensetningen ble analysert med EDS. Figur 2 (a) viser mikrostrukturen til ventil B-overflaten. Det kan ses at det er mange hvite og lyse partikler på overflaten (indikert med de hvite pilene i figuren), og EDS-analysen av de hvite partiklene har et høyt innhold av S. Energispektrumanalyseresultatene til de hvite partiklene er vist i figur 2(b).
Figur 2 (c) og (e) er overflatemikrostrukturene til ventil B. Det kan sees fra figur 2 (c) at overflaten er nesten helt dekket av korrosjonsprodukter, og de korrosive elementene i korrosjonsproduktene ved energispektrumanalyse omfatter hovedsakelig S, Cl og O, innholdet av S i individuelle posisjoner er høyere, og energispektrumanalyseresultatene er vist i fig. 2(d). Det kan sees fra figur 2(e) at det er mikrosprekker langs ventilringen på overflaten av ventil A. Figur 2(f) og (g) er overflatemikromorfologiene til ventil C, overflaten er også fullstendig dekket av korrosjonsprodukter, og de korrosive elementene inkluderer også S, Cl og O, tilsvarende figur 2(e). Årsaken til sprekkdannelse kan være spenningskorrosjonssprekker (SCC) fra korrosjonsproduktanalysen på ventiloverflaten. Fig. 2(h) er også overflatemikrostrukturen til ventil C. Det kan sees at overflaten er relativt ren, og den kjemiske sammensetningen av overflaten analysert av EDS er lik den til kobberlegeringen, noe som indikerer at ventilen er ikke korrodert. Ved å sammenligne den mikroskopiske morfologien og den kjemiske sammensetningen til de tre ventiloverflatene, vises det at det finnes etsende medier som S, O og Cl i miljøet rundt.
Sprekken til ventil B ble åpnet gjennom bøyetesten, og det ble funnet at sprekken ikke penetrerte hele tverrsnittet av ventilen, sprakk på siden av bakbenden og ikke sprakk på siden motsatt bakbenden av ventilen. Den visuelle inspeksjonen av bruddet viser at fargen på bruddet er mørk, noe som indikerer at bruddet er korrodert, og enkelte deler av bruddet er mørkt i fargen, noe som indikerer at korrosjonen er mer alvorlig i disse delene. Bruddet til ventil B ble observert under et skanningselektronmikroskop, som vist i figur 3. Figur 3 (a) viser det makroskopiske utseendet til brudd på ventil B. Det kan sees at det ytre bruddet nær ventilen har blitt dekket av korrosjonsprodukter, noe som igjen indikerer tilstedeværelsen av etsende medier i det omkringliggende miljøet. I følge energispektrumanalyse er de kjemiske komponentene i korrosjonsproduktet hovedsakelig S, Cl og O, og innholdet av S og O er relativt høyt, som vist i fig. 3(b). Når man observerer bruddoverflaten, er det funnet at sprekkvekstmønsteret er langs krystalltypen. Et stort antall sekundære sprekker kan også sees ved å observere bruddet ved høyere forstørrelser, som vist i figur 3(c). De sekundære sprekkene er markert med hvite piler i figuren. Korrosjonsprodukter og sprekkvekstmønstre på bruddflaten viser igjen egenskapene til spenningskorrosjonssprekker.
Bruddet på ventil A er ikke åpnet, fjern en del av ventilen (inkludert den sprukkede posisjonen), slip og poler den aksiale delen av ventilen, og bruk Fe Cl3 (5 g) +HCl (50 mL) + C2H5OH ( 100 ml) løsning ble etset, og den metallografiske strukturen og sprekkvekstmorfologien ble observert med Zeiss Axio Observer A1m optisk mikroskop. Figur 4 (a) viser den metallografiske strukturen til ventilen, som er α+β tofasestruktur, og β er relativt fin og granulær og fordelt på α-fasematrisen. Sprekkeforplantningsmønstrene ved de periferiske sprekkene er vist i figur 4(a), (b). Siden sprekkflatene er fylt med korrosjonsprodukter, er gapet mellom de to sprekkflatene stort, og det er vanskelig å skille sprekkforplantningsmønstrene. bifurkasjonsfenomen. Mange sekundære sprekker (merket med hvite piler i figuren) ble også observert på denne primærsprekken, se fig. 4(c), og disse sekundære sprekkene forplantet seg langs kornet. Den etsede ventilprøven ble observert av SEM, og det ble funnet at det var mange mikrosprekker i andre posisjoner parallelt med hovedsprekken. Disse mikrosprekkene stammet fra overflaten og utvidet seg til innsiden av ventilen. Sprekkene hadde bifurkasjon og strakte seg langs kornet, se figur 4 (c), (d). Miljøet og spenningstilstanden til disse mikrosprekkene er nesten de samme som hovedsprekkene, så det kan utledes at hovedsprekkens forplantningsform også er intergranulær, noe som også bekreftes av bruddobservasjonen av ventil B. Bifurkasjonsfenomenet sprekken viser igjen egenskapene til spenningskorrosjonssprekking av ventilen.
2. Analyse og diskusjon
For å oppsummere kan det utledes at skaden på ventilen er forårsaket av spenningskorrosjonssprekker forårsaket av SO2. Spenningskorrosjonssprekker må generelt oppfylle tre betingelser: (1) materialer som er følsomme for spenningskorrosjon; (2) etsende medium som er følsomt for kobberlegeringer; (3) visse stressforhold.
Det antas generelt at rene metaller ikke lider av spenningskorrosjon, og alle legeringer er utsatt for spenningskorrosjon i varierende grad. For messingmaterialer antas det generelt at den tofasede strukturen har høyere spenningskorrosjonsfølsomhet enn enfasestrukturen. Det er rapportert i litteraturen at når Zn-innholdet i messingmaterialet overstiger 20 %, har det en høyere spenningskorrosjonsmottakelighet, og jo høyere Zn-innhold, desto høyere spenningskorrosjonsmottakelighet. Den metallografiske strukturen til gassdysen er i dette tilfellet en α+β tofaselegering, og Zn-innholdet er omtrent 35%, langt over 20%, så det har en høy spenningskorrosjonsfølsomhet og oppfyller materialforholdene som kreves for stress. korrosjonssprekker.
For messingmaterialer, hvis spenningsavlastende gløding ikke utføres etter kaldarbeidsdeformasjon, vil spenningskorrosjon oppstå under passende spenningsforhold og korrosive miljøer. Spenningen som forårsaker spenningskorrosjonssprekker er vanligvis lokal strekkspenning, som kan være påført spenning eller restspenning. Etter at lastebildekket er oppblåst, vil det genereres strekkspenninger langs luftdysen i aksialretningen på grunn av det høye trykket i dekket, noe som vil forårsake omkretssprekker i luftdysen. Strekkspenningen forårsaket av det indre trykket i dekket kan ganske enkelt beregnes i henhold til σ=p R/2t (der p er det indre trykket i dekket, R er den indre diameteren til ventilen, og t er veggtykkelsen til dekket. ventilen). Generelt er imidlertid strekkspenningen som genereres av det indre trykket i dekket ikke for stor, og effekten av gjenværende spenning bør vurderes. Sprekkeposisjonene til gassdysene er alle ved bakbenden, og det er åpenbart at restdeformasjonen ved bakbenden er stor, og det er en gjenværende strekkspenning der. Faktisk, i mange praktiske kobberlegeringskomponenter, er spenningskorrosjonssprekker sjelden forårsaket av designspenninger, og de fleste av dem er forårsaket av restspenninger som ikke blir sett og ignorert. I dette tilfellet, ved den bakre bøyningen av ventilen, er retningen til strekkspenningen generert av det indre trykket i dekket i samsvar med retningen til restspenningen, og overlagringen av disse to spenningene gir spenningstilstanden for SCC .
3. Konklusjon og forslag
Konklusjon:
Sprekkingen avdekkventiler hovedsakelig forårsaket av spenningskorrosjonssprekker forårsaket av SO2.
Forslag
(1) Spor kilden til det etsende mediet i miljøet rundtdekkventil, og prøv å unngå direkte kontakt med det omkringliggende etsende mediet. For eksempel kan et lag med anti-korrosjonsbelegg påføres på overflaten av ventilen.
(2) Den gjenværende strekkspenningen ved kaldbearbeiding kan elimineres ved hensiktsmessige prosesser, for eksempel spenningsavlastning etter bøying.
Innleggstid: 23. september 2022