1. Teorik Test ve Analiz
3'ünlastik valfleriŞirket tarafından sağlanan örneklerde 2 vana, 1 ise henüz kullanılmamış vanadır. A ve B için kullanılmamış vana gri olarak işaretlenmiştir. Kapsamlı Şekil 1. Vana A'nın dış yüzeyi sığdır, vana B'nin dış yüzeyi yüzeydir, vana C'nin dış yüzeyi yüzeydir ve vana C'nin dış yüzeyi yüzeydir. Vana A ve B korozyon ürünleriyle kaplıdır. Vana A ve B kıvrımlarda çatlamıştır, kıvrımın dış kısmı vana boyuncadır, vana halkası ağzı B uca doğru çatlamıştır ve vana A'nın yüzeyindeki çatlak yüzeyler arasındaki beyaz ok işaretlenmiştir. Yukarıdakilerden, çatlaklar her yerdedir, çatlaklar en büyüğüdür ve çatlaklar her yerdedir.
Bir bölümülastik valfiA, B ve C örnekleri bükülmeden kesildi ve yüzey morfolojisi bir ZEISS-SUPRA55 taramalı elektron mikroskobu ile gözlendi ve mikro alan bileşimi EDS ile analiz edildi. Şekil 2 (a), valf B yüzeyinin mikro yapısını göstermektedir. Yüzeyde çok sayıda beyaz ve parlak parçacık olduğu görülebilir (şekildeki beyaz oklarla gösterilmiştir) ve beyaz parçacıkların EDS analizi yüksek bir S içeriğine sahiptir. Beyaz parçacıkların enerji spektrumu analiz sonuçları Şekil 2 (b)'de gösterilmiştir.
Şekil 2 (c) ve (e), vana B'nin yüzey mikro yapılarıdır. Şekil 2 (c)'den görülebileceği gibi, yüzey neredeyse tamamen korozyon ürünleriyle kaplıdır ve enerji spektrumu analizine göre korozyon ürünlerinin aşındırıcı elemanları esas olarak S, Cl ve O'yu içerir, bireysel konumlardaki S içeriği daha yüksektir ve enerji spektrumu analizi sonuçları Şekil 2 (d)'de gösterilmiştir. Şekil 2 (e)'den, vana A'nın yüzeyindeki vana halkası boyunca mikro çatlaklar olduğu görülebilir. Şekil 2 (f) ve (g), vana C'nin yüzey mikro morfolojileridir, yüzey de tamamen korozyon ürünleriyle kaplıdır ve aşındırıcı elemanlar ayrıca Şekil 2 (e)'ye benzer şekilde S, Cl ve O'yu içerir. Çatlamanın nedeni, vana yüzeyindeki korozyon ürünü analizinden kaynaklanan gerilim korozyon çatlağı (SCC) olabilir. Şekil 2(h) ayrıca C vanasının yüzey mikro yapısıdır. Yüzeyin nispeten temiz olduğu ve EDS ile analiz edilen yüzeyin kimyasal bileşiminin bakır alaşımınınkine benzer olduğu görülebilir, bu da vananın aşınmadığını gösterir. Üç vana yüzeyinin mikroskobik morfolojisi ve kimyasal bileşimi karşılaştırılarak, çevreleyen ortamda S, O ve Cl gibi aşındırıcı ortamların olduğu gösterilir.
Valf B'nin çatlağı bükme testi ile açıldı ve çatlağın valfin tüm kesitine nüfuz etmediği, arka eğimin tarafında çatladığı ve valfin arka eğiminin zıt tarafında çatlamadığı bulundu. Kırığın görsel muayenesi, kırığın renginin koyu olduğunu, bunun da kırığın aşınmış olduğunu gösterdiğini ve kırığın bazı kısımlarının koyu renkte olduğunu, bunun da bu kısımlarda korozyonun daha ciddi olduğunu gösterdiğini göstermektedir. Valf B'nin kırığı, Şekil 3'te gösterildiği gibi taramalı elektron mikroskobu altında gözlendi. Şekil 3 (a), valf B kırığının makroskobik görünümünü göstermektedir. Valf yakınındaki dış kırığın korozyon ürünleriyle kaplandığı görülebilir, bu da yine çevredeki ortamda aşındırıcı ortam bulunduğunu gösterir. Enerji spektrumu analizine göre, korozyon ürününün kimyasal bileşenleri esas olarak S, Cl ve O'dur ve S ve O içerikleri, Şekil 3(b)'de gösterildiği gibi nispeten yüksektir. Kırık yüzeyini inceleyerek, çatlak büyüme deseninin kristal tipi boyunca olduğu görülür. Şekil 3(c)'de gösterildiği gibi, kırığı daha yüksek büyütmelerde gözlemleyerek çok sayıda ikincil çatlak da görülebilir. İkincil çatlaklar şekilde beyaz oklarla işaretlenmiştir. Kırık yüzeyindeki korozyon ürünleri ve çatlak büyüme desenleri yine gerilim korozyon çatlamasının özelliklerini gösterir.
Valf A'nın kırığı açılmamışsa, valfin bir bölümünü (çatlak konumu dahil) çıkarın, valfin eksenel bölümünü zımparalayın ve parlatın ve Fe Cl3 (5 g) + HCl (50 mL) + C2H5OH (100 mL) çözeltisi kullanarak aşındırın ve metalografik yapı ve çatlak büyüme morfolojisi Zeiss Axio Observer A1m optik mikroskobu ile gözlendi. Şekil 4 (a), valfin metalografik yapısını gösterir; bu, α+β çift fazlı yapıdır ve β, nispeten ince ve granülerdir ve α fazı matrisi üzerinde dağılmıştır. Çevresel çatlaklardaki çatlak yayılma desenleri Şekil 4 (a), (b)'de gösterilmiştir. Çatlak yüzeyleri korozyon ürünleriyle dolduğundan, iki çatlak yüzeyi arasındaki boşluk geniştir ve çatlak yayılma desenlerini ayırt etmek zordur. çatallaşma olayı. Bu birincil çatlakta ayrıca birçok ikincil çatlak (şekilde beyaz oklarla işaretlenmiştir) gözlemlendi, bkz. Şekil 4(c) ve bu ikincil çatlaklar tane boyunca yayıldı. Aşındırılmış valf örneği SEM ile gözlendi ve ana çatlağa paralel diğer pozisyonlarda birçok mikro çatlak olduğu bulundu. Bu mikro çatlaklar yüzeyden kaynaklandı ve valfin içine doğru genişledi. Çatlaklar çatallanmaya sahipti ve tane boyunca uzanıyordu, bkz. Şekil 4(c),(d). Bu mikro çatlakların ortamı ve stres durumu ana çatlağınkilerle hemen hemen aynıdır, bu nedenle ana çatlağın yayılma biçiminin de taneler arası olduğu çıkarılabilir, bu da valf B'nin kırılma gözlemiyle doğrulanmıştır. Çatlağın çatallanma olayı yine valfin stres korozyon çatlağının özelliklerini göstermektedir.
2. Analiz ve Tartışma
Özetle, valf hasarının SO2'nin neden olduğu gerilim korozyon çatlamasından kaynaklandığı sonucuna varılabilir. Gerilim korozyon çatlaması genellikle üç koşulu karşılamalıdır: (1) gerilim korozyonuna duyarlı malzemeler; (2) bakır alaşımlarına duyarlı aşındırıcı ortam; (3) belirli gerilim koşulları.
Saf metallerin gerilim korozyonundan etkilenmediğine ve tüm alaşımların çeşitli derecelerde gerilim korozyonuna duyarlı olduğuna genel olarak inanılmaktadır. Pirinç malzemeler için, çift fazlı yapının tek fazlı yapıdan daha yüksek gerilim korozyon duyarlılığına sahip olduğuna genel olarak inanılmaktadır. Literatürde, pirinç malzemedeki Zn içeriği %20'yi aştığında daha yüksek gerilim korozyon duyarlılığına sahip olduğu ve Zn içeriği ne kadar yüksekse gerilim korozyon duyarlılığının da o kadar yüksek olduğu bildirilmiştir. Bu durumda gaz nozulunun metalografik yapısı bir α+β çift fazlı alaşımdır ve Zn içeriği yaklaşık %35'tir, %20'yi çok aşmaktadır, bu nedenle yüksek gerilim korozyon duyarlılığına sahiptir ve gerilim korozyon çatlaması için gereken malzeme koşullarını karşılamaktadır.
Pirinç malzemeler için, soğuk işleme deformasyonundan sonra gerilim giderme tavlaması yapılmazsa, uygun gerilim koşulları ve aşındırıcı ortamlarda gerilim korozyonu meydana gelir. Gerilim korozyon çatlamasına neden olan gerilim genellikle uygulanan gerilim veya kalıntı gerilim olabilen yerel çekme gerilimidir. Kamyon lastiği şişirildikten sonra, lastikteki yüksek basınç nedeniyle hava nozulunun eksenel yönü boyunca çekme gerilimi oluşacak ve bu da hava nozulunda çevresel çatlaklara neden olacaktır. Lastiğin iç basıncının neden olduğu çekme gerilimi, σ=p R/2t'ye göre basitçe hesaplanabilir (burada p lastiğin iç basıncı, R valfin iç çapı ve t valfin duvar kalınlığıdır). Ancak, genel olarak, lastiğin iç basıncı tarafından oluşturulan çekme gerilimi çok büyük değildir ve kalıntı gerilimin etkisi dikkate alınmalıdır. Gaz nozullarının çatlama pozisyonlarının hepsi arka virajdadır ve arka virajdaki kalıntı deformasyonun büyük olduğu ve orada kalıntı bir çekme gerilimi olduğu açıktır. Aslında, birçok pratik bakır alaşımlı bileşende, gerilim korozyon çatlağı nadiren tasarım gerilimlerinden kaynaklanır ve bunların çoğu görülmeyen ve göz ardı edilen kalıntı gerilimlerden kaynaklanır. Bu durumda, valfin arka kıvrımında, lastiğin iç basıncı tarafından oluşturulan çekme geriliminin yönü, kalıntı gerilimin yönüyle tutarlıdır ve bu iki gerilimin üst üste gelmesi, SCC için gerilim koşulunu sağlar.
3. Sonuç ve Öneriler
Çözüm:
Çatlamalastik valfiesas olarak SO2'nin neden olduğu gerilim korozyon çatlamasından kaynaklanır.
Telkin
(1) Çevredeki aşındırıcı ortamın kaynağını izleyinlastik valfive çevredeki aşındırıcı ortamla doğrudan temastan kaçınmaya çalışın. Örneğin, vananın yüzeyine bir korozyon önleyici kaplama tabakası uygulanabilir.
(2) Soğuk işlemeden kaynaklanan kalıntı çekme gerilimi, bükme sonrası gerilim giderme tavlaması gibi uygun işlemlerle ortadan kaldırılabilir.
Gönderi zamanı: 23-Eyl-2022
