1. Teorik Test ve Analiz
3'ündenlastik valfleriŞirket tarafından sağlanan örneklerden 2'si vana, 1'i ise henüz kullanılmamış bir vanadır. A ve B vanaları için, kullanılmamış olan vana gri renkle işaretlenmiştir. Kapsamlı Şekil 1. A vanasının dış yüzeyi sığ, B vanasının dış yüzeyi düz, C vanasının dış yüzeyi düz ve C vanasının dış yüzeyi de düzdür. A ve B vanaları korozyon ürünleriyle kaplıdır. A ve B vanalarında bükülme yerlerinde çatlaklar vardır, bükülmenin dış kısmı vana boyunca uzanır, B vanasının halka ağzı ucuna doğru çatlamıştır ve A vanasının yüzeyindeki çatlak yüzeyler arasındaki beyaz okla işaretlenmiştir. Yukarıdakilerden de görüldüğü gibi, çatlaklar her yerdedir, çatlaklar en büyüktür ve çatlaklar her yerdedir.
Bir bölümülastik valfiA, B ve C örnekleri bükülme noktasından kesildi ve yüzey morfolojisi ZEISS-SUPRA55 taramalı elektron mikroskobu ile gözlemlendi ve mikro alan bileşimi EDS ile analiz edildi. Şekil 2(a), B valf yüzeyinin mikro yapısını göstermektedir. Yüzeyde birçok beyaz ve parlak parçacık olduğu görülebilir (şekildeki beyaz oklarla gösterilmiştir) ve beyaz parçacıkların EDS analizinde yüksek oranda S içeriği bulunmaktadır. Beyaz parçacıkların enerji spektrum analizi sonuçları Şekil 2(b)'de gösterilmiştir.
Şekil 2(c) ve (e), B vanasının yüzey mikro yapılarını göstermektedir. Şekil 2(c)'den görülebileceği gibi, yüzey neredeyse tamamen korozyon ürünleriyle kaplıdır ve enerji spektrum analizine göre korozyon ürünlerinin aşındırıcı elementleri esas olarak S, Cl ve O'dur; bazı pozisyonlardaki S içeriği daha yüksektir ve enerji spektrum analizi sonuçları Şekil 2(d)'de gösterilmiştir. Şekil 2(e)'den görülebileceği gibi, A vanasının yüzeyinde vana halkası boyunca mikro çatlaklar bulunmaktadır. Şekil 2(f) ve (g), C vanasının yüzey mikro morfolojilerini göstermektedir; yüzey de tamamen korozyon ürünleriyle kaplıdır ve aşındırıcı elementler de Şekil 2(e)'ye benzer şekilde S, Cl ve O'yu içermektedir. Vana yüzeyindeki korozyon ürünü analizine göre çatlamanın nedeni gerilim korozyonu çatlaması (SCC) olabilir. Şekil 2(h) aynı zamanda C vanasının yüzey mikroyapısını göstermektedir. Yüzeyin nispeten temiz olduğu ve EDS ile analiz edilen yüzeyin kimyasal bileşiminin bakır alaşımına benzer olduğu, vananın korozyona uğramadığını göstermektedir. Üç vana yüzeyinin mikroskobik morfolojisi ve kimyasal bileşimi karşılaştırıldığında, çevrede S, O ve Cl gibi aşındırıcı ortamların bulunduğu görülmektedir.
B vanasının çatlağı, bükme testi ile açılmış ve çatlağın vananın tüm kesitine nüfuz etmediği, arka büküm tarafında çatladığı ve vananın arka bükümünün karşısındaki tarafta çatlamadığı tespit edilmiştir. Kırığın görsel incelemesi, kırığın renginin koyu olduğunu, bunun da kırığın korozyona uğradığını gösterdiğini ve kırığın bazı kısımlarının koyu renkli olması, bu kısımlarda korozyonun daha ciddi olduğunu göstermektedir. B vanasının kırığı, Şekil 3'te gösterildiği gibi taramalı elektron mikroskobu altında incelenmiştir. Şekil 3(a), B vanasının kırığının makroskopik görünümünü göstermektedir. Vanaya yakın dış kırığın korozyon ürünleriyle kaplı olduğu görülebilir, bu da çevredeki ortamda aşındırıcı ortamın varlığını tekrar göstermektedir. Enerji spektrum analizine göre, korozyon ürününün kimyasal bileşenleri esas olarak S, Cl ve O'dur ve Şekil 3(b)'de gösterildiği gibi S ve O içerikleri nispeten yüksektir. Kırık yüzeyini incelediğimizde, çatlak büyüme deseninin kristal tipi boyunca olduğu bulunmuştur. Şekil 3(c)'de gösterildiği gibi, daha yüksek büyütmelerde kırığı gözlemleyerek çok sayıda ikincil çatlak da görülebilir. İkincil çatlaklar şekilde beyaz oklarla işaretlenmiştir. Kırık yüzeyindeki korozyon ürünleri ve çatlak büyüme desenleri, gerilim korozyonu çatlamasının özelliklerini tekrar göstermektedir.
A vanasının kırığı açılmamıştır; vananın bir bölümü (çatlak pozisyonu dahil) çıkarılmış, vananın eksenel bölümü taşlanmış ve parlatılmış, FeCl3 (5 g) + HCl (50 mL) + C2H5OH (100 mL) çözeltisi kullanılarak dağlama yapılmış ve metalografik yapı ve çatlak büyüme morfolojisi Zeiss Axio Observer A1m optik mikroskop ile gözlemlenmiştir. Şekil 4(a), vananın metalografik yapısını göstermektedir; bu yapı α+β çift fazlı bir yapıdır ve β nispeten ince ve tanecikli olup α faz matrisi üzerinde dağılmıştır. Çevresel çatlaklardaki çatlak yayılma desenleri Şekil 4(a), (b)'de gösterilmiştir. Çatlak yüzeyleri korozyon ürünleriyle dolu olduğundan, iki çatlak yüzeyi arasındaki boşluk geniştir ve çatlak yayılma desenlerini ayırt etmek zordur. Çatallanma fenomeni. Şekil 4(c)'de görüldüğü gibi, bu birincil çatlak üzerinde birçok ikincil çatlak (şekilde beyaz oklarla işaretlenmiştir) da gözlemlenmiştir ve bu ikincil çatlaklar tane boyunca yayılmıştır. Aşındırılmış valf numunesi SEM ile incelenmiş ve ana çatlağa paralel diğer konumlarda birçok mikro çatlak olduğu bulunmuştur. Bu mikro çatlaklar yüzeyden kaynaklanmış ve valfin içine doğru genişlemiştir. Çatlaklar çatallanma göstermiş ve tane boyunca uzanmıştır, Şekil 4(c), (d)'ye bakınız. Bu mikro çatlakların ortamı ve gerilme durumu ana çatlağınkine neredeyse aynıdır, bu nedenle ana çatlağın yayılma biçiminin de taneler arası olduğu çıkarılabilir; bu durum valf B'nin kırılma gözlemiyle de doğrulanmıştır. Çatlağın çatallanma fenomeni, valfin gerilme korozyonu çatlamasının özelliklerini tekrar göstermektedir.
2. Analiz ve Tartışma
Özetle, vananın hasarının SO2'nin neden olduğu gerilim korozyonu çatlamasından kaynaklandığı sonucuna varılabilir. Gerilim korozyonu çatlaması genellikle üç koşulu karşılamalıdır: (1) gerilim korozyonuna duyarlı malzemeler; (2) bakır alaşımlarına duyarlı aşındırıcı ortam; (3) belirli gerilim koşulları.
Genel olarak saf metallerin gerilim korozyonuna maruz kalmadığı ve tüm alaşımların değişen derecelerde gerilim korozyonuna duyarlı olduğu düşünülmektedir. Pirinç malzemeler için, çift fazlı yapının tek fazlı yapıya göre daha yüksek gerilim korozyonu duyarlılığına sahip olduğu genel olarak kabul edilmektedir. Literatürde, pirinç malzemedeki Zn içeriğinin %20'yi aştığında daha yüksek gerilim korozyonu duyarlılığına sahip olduğu ve Zn içeriği ne kadar yüksekse gerilim korozyonu duyarlılığının da o kadar yüksek olduğu bildirilmiştir. Bu durumda gaz nozulunun metalografik yapısı α+β çift fazlı bir alaşımdır ve Zn içeriği yaklaşık %35 olup %20'yi oldukça aşmaktadır; bu nedenle yüksek gerilim korozyonu duyarlılığına sahiptir ve gerilim korozyonu çatlaması için gerekli malzeme koşullarını karşılamaktadır.
Pirinç malzemelerde, soğuk işleme deformasyonundan sonra gerilim giderme tavlaması yapılmazsa, uygun gerilim koşulları ve aşındırıcı ortamlarda gerilim korozyonu meydana gelir. Gerilim korozyonu çatlamasına neden olan gerilim genellikle yerel çekme gerilimidir ve bu, uygulanan gerilim veya artık gerilim olabilir. Kamyon lastiği şişirildikten sonra, lastikteki yüksek basınç nedeniyle hava memesinin eksenel yönü boyunca çekme gerilimi oluşacak ve bu da hava memesinde çevresel çatlaklara neden olacaktır. Lastiğin iç basıncından kaynaklanan çekme gerilimi, σ=p R/2t formülüne göre basitçe hesaplanabilir (burada p lastiğin iç basıncı, R valfin iç çapı ve t valfin duvar kalınlığıdır). Bununla birlikte, genel olarak, lastiğin iç basıncından kaynaklanan çekme gerilimi çok büyük değildir ve artık gerilimin etkisi dikkate alınmalıdır. Gaz memelerinin çatlama noktalarının tamamı arka bükümdedir ve arka bükümdeki artık deformasyonun büyük olduğu ve orada artık çekme geriliminin bulunduğu açıktır. Aslında, birçok pratik bakır alaşımlı bileşende, gerilme korozyonu çatlaması nadiren tasarım gerilmelerinden kaynaklanır ve bunların çoğu görülmeyen ve göz ardı edilen artık gerilmelerden kaynaklanır. Bu durumda, valfin arka bükümünde, lastiğin iç basıncından kaynaklanan çekme gerilmesinin yönü, artık gerilmenin yönüyle tutarlıdır ve bu iki gerilmenin üst üste binmesi, gerilme korozyonu çatlaması için gerilme koşulunu sağlar.
3. Sonuç ve Öneriler
Çözüm:
çatlamasılastik valfiBu durumun temel nedeni SO2'nin neden olduğu gerilim korozyonu çatlamasıdır.
Telkin
(1) Çevredeki aşındırıcı ortamın kaynağını tespit edinlastik valfiAyrıca, çevredeki aşındırıcı ortamla doğrudan temastan kaçınmaya çalışın. Örneğin, vananın yüzeyine korozyon önleyici bir kaplama tabakası uygulanabilir.
(2) Soğuk işlemenin artık çekme gerilimi, bükme işleminden sonra gerilim giderme tavlaması gibi uygun işlemlerle ortadan kaldırılabilir.
Yayın tarihi: 23 Eylül 2022
