1. Teoretisk test og analyse
Av de 3dekkventilerPrøver levert av selskapet, 2 er ventiler, og 1 er en ventil som ikke har vært brukt ennå. For A og B er ventilen som ikke har vært brukt merket med grått. 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. Ventilene A og B er dekket av korrosjonsprodukter. Ventil A og B er sprukket ved bøyene, den ytre delen av bøyen er langs ventilen, ventilringens munning B er sprukket mot enden, og den hvite pilen mellom de sprukne overflatene på overflaten av ventil A er markert. Ut fra det ovenstående er sprekkene overalt, sprekkene er størst, og sprekkene er overalt.
En del avdekkventilA-, B- og C-prøver ble kuttet fra bøyen, og overflatemorfologien ble observert med et ZEISS-SUPRA55 skanningselektronmikroskop, og mikroarealsammensetningen ble analysert med EDS. Figur 2 (a) viser mikrostrukturen til ventil B-overflaten. Det kan sees 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. Resultatene av energispektrumanalysen av 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 nesten er fullstendig dekket av korrosjonsprodukter, og de korrosive elementene i korrosjonsproduktene ved energispektrumanalyse inkluderer hovedsakelig S, Cl og O. Innholdet av S i individuelle posisjoner er høyere, og resultatene av energispektrumanalysen er vist i figur 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, i likhet med figur 2 (e). Årsaken til sprekkdannelsen kan være spenningskorrosjonssprekker (SCC) fra korrosjonsproduktanalysen på ventiloverflaten. Fig. 2(h) viser 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 ikke er korrodert. Ved å sammenligne den mikroskopiske morfologien og den kjemiske sammensetningen av de tre ventiloverflatene, vises det at det finnes korrosive medier som S, O og Cl i det omkringliggende miljøet.
Sprekken i ventil B ble åpnet gjennom bøyetesten, og det ble funnet at sprekken ikke penetrerte hele tverrsnittet av ventilen, men sprakk på siden av bakbøyningen, og ikke på siden motsatt av ventilens bakbøyning. Den visuelle inspeksjonen av bruddet viser at fargen på bruddet er mørk, noe som indikerer at bruddet har blitt korrodert, og noen deler av bruddet er mørke i fargen, noe som indikerer at korrosjonen er mer alvorlig i disse delene. Bruddet i ventil B ble observert under et skanningselektronmikroskop, som vist i figur 3. Figur 3 (a) viser det makroskopiske utseendet til ventil B-bruddet. Det kan sees at det ytre bruddet nær ventilen har blitt dekket av korrosjonsprodukter, noe som igjen indikerer tilstedeværelsen av korrosivt medium 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 figur 3 (b). Ved å observere bruddflaten finner man 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). Sekundærsprekkene er markert med hvite piler i figuren. Korrosjonsprodukter og sprekkvekstmønstre på bruddflaten viser igjen egenskapene til spenningskorrosjonssprekker.
Hvis bruddet i ventil A ikke har blitt åpnet, fjern en del av ventilen (inkludert den sprukne posisjonen), slip og poler den aksiale delen av ventilen, og bruk FeCl3 (5 g) + HCl (50 ml) + C2H5OH (100 ml) løsning som 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. Sprekkforplantningsmønstrene ved de omkretssprekkene er vist i figur 4 (a), (b). Siden sprekkoverflatene er fylt med korrosjonsprodukter, er gapet mellom de to sprekkoverflatene bredt, og det er vanskelig å skille sprekkforplantningsmønstrene. Bifurkasjonsfenomen. Mange sekundære sprekker (merket med hvite piler i figuren) ble også observert på denne primære sprekken, se figur 4 (c), og disse sekundære sprekkene forplantet seg langs fiberretningen. Den etsede ventilprøven ble observert med SEM, og det ble funnet mange mikrosprekker i andre posisjoner parallelt med hovedsprekken. Disse mikrosprekkene oppsto fra overflaten og utvidet seg til innsiden av ventilen. Sprekkene hadde en bifurkasjon og strakte seg langs fiberretningen, se figur 4 (c), (d). Miljøet og spenningstilstanden til disse mikrosprekkene er nesten den samme som for hovedsprekken, så det kan utledes at hovedsprekkens forplantningsform også er intergranulær, noe som også bekreftes av bruddobservasjonen av ventil B. Bifurkasjonsfenomenet til sprekken viser igjen egenskapene til spenningskorrosjonssprekker i ventilen.
2. Analyse og diskusjon
Oppsummert kan det utledes at skaden på ventilen er forårsaket av spenningskorrosjon forårsaket av SO2. Spenningskorrosjonssprekker må generelt oppfylle tre betingelser: (1) materialer som er følsomme for spenningskorrosjon; (2) korrosivt medium som er følsomt for kobberlegeringer; (3) visse spenningsforhold.
Det er en generell oppfatning at rene metaller ikke lider av spenningskorrosjon, og alle legeringer er utsatt for spenningskorrosjon i varierende grad. For messingmaterialer er det generelt antatt at tofasestrukturen har høyere spenningskorrosjonsmottakelighet enn enfasestrukturen. Det har blitt rapportert i litteraturen at når Zn-innholdet i messingmaterialet overstiger 20 %, har det en høyere spenningskorrosjonsmottakelighet, og jo høyere Zn-innhold, desto høyere er spenningskorrosjonsmottakeligheten. Den metallografiske strukturen til gassdysen er i dette tilfellet en α+β tofaselegering, og Zn-innholdet er omtrent 35 %, langt over 20 %, så den har en høy spenningskorrosjonsfølsomhet og oppfyller materialbetingelsene som kreves for spenningskorrosjonssprekker.
For messingmaterialer, hvis spenningsavlastningsgløding ikke utføres etter kaldbearbeidingsdeformasjon, 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 fylt opp, vil det genereres strekkspenning langs luftdysens aksiale retning på grunn av det høye trykket i dekket, noe som vil forårsake omkretssprekker i luftdysen. Strekkspenningen forårsaket av dekkets indre trykk kan enkelt beregnes i henhold til σ = p R / 2t (der p er dekkets indre trykk, R er ventilens indre diameter og t er ventilens veggtykkelse). Generelt sett er imidlertid ikke strekkspenningen generert av dekkets indre trykk for stor, og effekten av restspenning bør tas i betraktning. Sprekkposisjonene til gassdysene er alle ved bakbøyningen, og det er åpenbart at restdeformasjonen ved bakbøyningen er stor, og det er en reststrekkspenning der. Faktisk er spenningskorrosjonssprekker sjelden forårsaket av designspenninger i mange praktiske kobberlegeringskomponenter, og de fleste av dem er forårsaket av restspenninger som ikke sees og ignoreres. I dette tilfellet, ved ventilens bakbøyning, er retningen på strekkspenningen generert av dekkets indre trykk i samsvar med retningen på restspenningen, og superposisjonen av disse to spenningene gir spenningsbetingelsen for SCC.
3. Konklusjon og forslag
Konklusjon:
Sprekkingen avdekkventiler hovedsakelig forårsaket av spenningskorrosjon forårsaket av SO2.
Forslag
(1) Spor kilden til det korrosive mediet i miljøet rundtdekkventil, og prøv å unngå direkte kontakt med det omkringliggende korrosive mediet. For eksempel kan et lag med korrosjonsbeskyttelse påføres overflaten av ventilen.
(2) Den gjenværende strekkspenningen fra kaldbearbeiding kan elimineres ved hjelp av passende prosesser, som for eksempel spenningsgløding etter bøying.
Publisert: 23. september 2022
