1. Тэарэтычная праверка і аналіз
З 3шынныя клапаныУзоры, прадастаўленыя кампаніяй, 2 - гэта клапаны, а 1 - клапан, які яшчэ не выкарыстоўваўся. Для A і B клапан, які не выкарыстоўваўся, пазначаны шэрым колерам. Падрабязны малюнак 1. Знешняя паверхня клапана A неглыбокая, знешняя паверхня клапана B - паверхня, знешняя паверхня клапана C - паверхня, а знешняя паверхня клапана C - паверхня. Клапаны A і B пакрытыя прадуктамі карозіі. Клапаны A і B маюць расколіны на выгібах, знешняя частка выгібу знаходзіцца ўздоўж клапана, адтуліна клапана B мае расколіны да канца, і паміж расколінамі на паверхні клапана A пазначана белая стрэлка. З вышэйсказанага відаць, што расколіны паўсюль, расколіны найбольшыя і расколіны паўсюль.
Раздзелшынны клапанУзоры A, B і C былі выразаны з выгібу, марфалогія паверхні вывучалася з дапамогай сканіруючага электроннага мікраскопа ZEISS-SUPRA55, а склад мікразон быў прааналізаваны з дапамогай EDS. На малюнку 2 (a) паказана мікраструктура паверхні клапана B. Відаць, што на паверхні шмат белых і яркіх часціц (пазначана белымі стрэлкамі на малюнку), і EDS-аналіз белых часціц паказвае высокае ўтрыманне S. Вынікі аналізу энергетычнага спектру белых часціц паказаны на малюнку 2 (b).
На малюнках 2 (c) і (e) паказаны мікраструктуры паверхні клапана B. З малюнка 2 (c) відаць, што паверхня амаль цалкам пакрыта прадуктамі карозіі, і каразійныя элементы прадуктаў карозіі, паводле аналізу энергетычнага спектру, у асноўным уключаюць S, Cl і O, утрыманне S у асобных пазіцыях вышэйшае, і вынікі аналізу энергетычнага спектру паказаны на малюнку 2 (d). З малюнка 2 (e) відаць, што ўздоўж кольца клапана на паверхні клапана A ёсць мікратрэшчыны. На малюнках 2 (f) і (g) паказаны мікрамарфалогія паверхні клапана C, паверхня таксама цалкам пакрыта прадуктамі карозіі, і каразійныя элементы таксама ўключаюць S, Cl і O, падобна да малюнка 2 (e). Прычынай расколін можа быць каразійнае растрэскванне пад напружаннем (SCC) паводле аналізу прадуктаў карозіі на паверхні клапана. На мал. 2(h) таксама паказана мікраструктура паверхні клапана C. Відаць, што паверхня адносна чыстая, а хімічны склад паверхні, прааналізаванай з дапамогай EDS, падобны да складу меднага сплаву, што сведчыць аб адсутнасці карозіі клапана. Параўнанне мікраскапічнай марфалогіі і хімічнага складу трох паверхняў клапана паказвае на навакольнае асяроддзе, такое як S, O і Cl.
Расколіна клапана B была адкрыта падчас выпрабавання на выгіб, і было выяўлена, што расколіна не пранікае праз увесь папярочны сячэнне клапана, расколіна ёсць з боку задняга выгібу і не расколінаецца з боку, процілеглага задняму выгібу клапана. Візуальны агляд расколіны паказвае, што колер расколіны цёмны, што сведчыць аб карозіі расколіны, а некаторыя часткі расколіны маюць цёмны колер, што сведчыць аб больш сур'ёзнай карозіі ў гэтых частках. Расколіна клапана B назіралася пад сканіруючым электронным мікраскопам, як паказана на малюнку 3. На малюнку 3 (а) паказаны макраскапічны выгляд расколіны клапана B. Відаць, што знешняя расколіна паблізу клапана пакрыта прадуктамі карозіі, што зноў жа сведчыць аб наяўнасці каразійнага асяроддзя ў навакольным асяроддзі. Згодна з аналізам энергетычнага спектру, хімічныя кампаненты прадукту карозіі ў асноўным складаюцца з S, Cl і O, а ўтрыманне S і O адносна высокае, як паказана на малюнку 3 (б). Назіраючы за паверхняй расколіны, відаць, што схема росту расколіны мае крышталічны тып. Вялікая колькасць другасных расколін таксама можа быць заўважная пры назіранні за разломам пры большым павелічэнні, як паказана на малюнку 3(c). Другасныя расколіны пазначаны на малюнку белымі стрэлкамі. Прадукты карозіі і характар росту расколін на паверхні разлому зноў дэманструюць характарыстыкі каразійнага расколу пад напружаннем.
Калі расколіна клапана А не была адкрыта, выдаліце частку клапана (у тым ліку месца расколіны), адшліфуйце і адпаліруйце восевую частку клапана і пратравіце растворам FeCl3 (5 г) + HCl (50 мл) + C2H5OH (100 мл), а металаграфічная структура і марфалогія росту расколіны назіраліся з дапамогай аптычнага мікраскопа Zeiss Axio Observer A1m. На малюнку 4 (а) паказана металаграфічная структура клапана, якая мае двухфазную структуру α+β, прычым β адносна дробная і грануляваная і размеркавана па матрыцы α-фазы. Карцінкі распаўсюджвання расколін у кальцавых расколінах паказаны на малюнку 4 (а), (б). Паколькі паверхні расколін запоўнены прадуктамі карозіі, зазор паміж дзвюма паверхнямі расколін шырокі, і цяжка адрозніць карцінкі распаўсюджвання расколін. З'ява біфуркацыі. На гэтай першаснай расколіне таксама назіралася шмат другасных расколін (пазначаных белымі стрэлкамі на малюнку), гл. мал. 4 (в), і гэтыя другасныя расколіны распаўсюджваліся ўздоўж валокнаў. Узор пратраўленага клапана быў даследаваны з дапамогай SEM, і было выяўлена, што ў іншых месцах, паралельных асноўнай расколіне, прысутнічае мноства мікратрэшчынаў. Гэтыя мікратрэшчыны ўзнікалі на паверхні і пашыраліся ўнутр клапана. Расколіны мелі разгалінаванне і распаўсюджваліся ўздоўж валокнаў, гл. Малюнак 4 (c), (d). Асяроддзе і напружаны стан гэтых мікратрэшчынаў амаль такія ж, як і ў асноўнай расколіны, таму можна зрабіць выснову, што форма распаўсюджвання асноўнай расколіны таксама з'яўляецца міжкрышталітнай, што таксама пацвярджаецца назіраннем разбурэння клапана B. З'ява разгалінавання расколіны зноў дэманструе характарыстыкі каразійнага растрэсквання клапана пад напружаннем.
2. Аналіз і абмеркаванне
Падсумоўваючы, можна зрабіць выснову, што пашкоджанне клапана выклікана каразійным растрэсканнем пад напружаннем, выкліканым SO2. Каразійнае растрэсканне пад напружаннем звычайна павінна адпавядаць тром умовам: (1) матэрыялы, адчувальныя да каразіі пад напружаннем; (2) каразійнае асяроддзе, адчувальнае да медных сплаваў; (3) пэўныя ўмовы напружання.
Лічыцца, што чыстыя металы не схільныя да карозіі пад напружаннем, і ўсе сплавы ў рознай ступені схільныя да карозіі пад напружаннем. Што тычыцца латунных матэрыялаў, то звычайна лічыцца, што двухфазная структура мае больш высокую ўспрымальнасць да карозіі пад напружаннем, чым аднафазная структура. У літаратуры паведамлялася, што калі ўтрыманне Zn у латуневым матэрыяле перавышае 20%, яна мае больш высокую ўспрымальнасць да карозіі пад напружаннем, і чым вышэй утрыманне Zn, тым вышэйшая ўспрымальнасць да карозіі пад напружаннем. Металаграфічная структура газавага сопла ў гэтым выпадку ўяўляе сабой двухфазны сплаў α+β, а ўтрыманне Zn складае каля 35%, што значна перавышае 20%, таму яно мае высокую ўспрымальнасць да карозіі пад напружаннем і адпавядае ўмовам матэрыялу, неабходным для каразійнага растрэсквання пад напружаннем.
Для латуневых матэрыялаў, калі пасля халоднай дэфармацыі не праводзіцца адпал для зняцця напружання, пры адпаведных умовах напружання і агрэсіўным асяроддзі будзе ўзнікаць карозія пад напружаннем. Напружанне, якое выклікае каразійнае расколіны пад напружаннем, звычайна з'яўляецца лакальным напружаннем расцяжэння, якое можа быць прыкладзеным напружаннем або рэшткавым напружаннем. Пасля напампоўкі шыны грузавіка ўздоўж восевага кірунку паветранага сопла ўзнікае напружанне расцяжэння з-за высокага ціску ў шыне, што прывядзе да ўтварэння кальцавых расколін у паветраным сопле. Напружанне расцяжэння, выкліканае ўнутраным ціскам у шыне, можна проста разлічыць паводле формулы σ=p R/2t (дзе p - унутраны ціск у шыне, R - унутраны дыяметр вентыля, а t - таўшчыня сценкі вентыля). Аднак у цэлым напружанне расцяжэння, выкліканае ўнутраным ціскам у шыне, не занадта вялікае, і варта ўлічваць уплыў рэшткавага напружання. Месцы расколін газавых соплаў знаходзяцца на заднім выгібе, і відавочна, што рэшткавая дэфармацыя на заднім выгібе вялікая, і там ёсць рэшткавае напружанне расцяжэння. Насамрэч, у многіх практычных кампанентах з медных сплаваў каразійнае растрэскванне пад напружаннем рэдка выклікаецца разліковымі напружаннямі, і большасць з іх выклікана рэшткавымі напружаннямі, якія не заўважаюцца і ігнаруюцца. У гэтым выпадку, на заднім выгібе вентыля, кірунак расцяжнога напружання, якое ствараецца ўнутраным ціскам шыны, адпавядае кірунку рэшткавага напружання, і суперпазіцыя гэтых двух напружанняў забяспечвае ўмову напружання для разбуральнага расколу.
3. Высновы і прапановы
Выснова:
Расколінашынны клапану асноўным выклікана каразійным растрэсканнем пад напружаннем, выкліканым SO2.
Прапанова
(1) Прасачыць крыніцу каразійнага асяроддзя ў навакольным асяроддзішынны клапан, і паспрабуйце пазбягаць непасрэднага кантакту з навакольным агрэсіўным асяроддзем. Напрыклад, на паверхню клапана можна нанесці пласт антыкаразійнага пакрыцця.
(2) Рэшткавыя напружанні расцяжэння ад халоднай апрацоўкі можна ліквідаваць з дапамогай адпаведных працэсаў, такіх як адпал для зняцця напружання пасля выгібу.
Час публікацыі: 23 верасня 2022 г.
