1. Teoretisk test og analyse
Af de 3dækventilerprøver leveret af virksomheden, 2 er ventiler, og 1 er en ventil, der ikke er blevet brugt endnu.For A og B er den ventil, der ikke har været brugt, markeret som grå.Omfattende figur 1. Den ydre overflade af ventil A er lavvandet, den ydre overflade af ventil B er overfladen, den ydre overflade af ventil C er overfladen, og den ydre overflade af ventil C er overfladen.Ventil A og B er dækket af korrosionsprodukter.Ventil A og B er revnet ved bøjningerne, den yderste del af bøjningen er langs ventilen, ventilringmundingen B er revnet mod enden, og den hvide pil mellem de revnede overflader på overfladen af ventil A er markeret. .Fra ovenstående er revnerne overalt, revnerne er de største, og revnerne er overalt.
Et afsnit afdækventilA-, B- og C-prøver blev skåret fra bøjningen, og overflademorfologien blev observeret med et ZEISS-SUPRA55 scanningselektronmikroskop, og mikroområdesammensætningen blev analyseret med EDS.Figur 2 (a) viser mikrostrukturen af ventil B-overfladen.Det kan ses, at der er mange hvide og lyse partikler på overfladen (angivet med de hvide pile i figuren), og EDS-analysen af de hvide partikler har et højt indhold af S. Energispektrumanalyseresultaterne af de hvide partikler er vist i figur 2(b).
Figur 2 (c) og (e) er overflademikrostrukturerne af ventil B. Det kan ses af figur 2 (c), at overfladen næsten helt er dækket af korrosionsprodukter, og korrosionsprodukternes korrosive elementer ved energispektrumanalyse omfatter hovedsageligt S, Cl og O, indholdet af S i individuelle positioner er højere, og energispektrumanalyseresultaterne er vist i fig. 2(d).Det kan ses af figur 2(e), at der er mikrorevner langs ventilringen på overfladen af ventil A. Figur 2(f) og (g) er overflademikromorfologierne af ventil C, overfladen er også fuldstændigt dækket af korrosionsprodukter, og de korrosive elementer omfatter også S, Cl og O, svarende til figur 2(e).Årsagen til revnedannelse kan være spændingskorrosionsrevner (SCC) fra korrosionsproduktanalysen på ventiloverfladen.Fig. 2(h) er også overflademikrostrukturen af ventil C. Det kan ses, at overfladen er relativt ren, og den kemiske sammensætning af overfladen analyseret af EDS svarer til kobberlegeringens, hvilket indikerer, at ventilen er ikke korroderet.Ved at sammenligne den mikroskopiske morfologi og kemiske sammensætning af de tre ventiloverflader, er det vist, at der er ætsende medier som S, O og Cl i det omgivende miljø.
Revnen på ventil B blev åbnet gennem bøjningstesten, og det viste sig, at revnen ikke trængte igennem hele ventilens tværsnit, revnede på siden af bagbøjningen og ikke revnede på siden modsat bagbøjningen. af ventilen.Den visuelle inspektion af bruddet viser, at bruddets farve er mørk, hvilket indikerer, at bruddet er tæret, og nogle dele af bruddet er mørke i farven, hvilket indikerer, at tæringen er mere alvorlig i disse dele.Bruddet af ventil B blev observeret under et scanningselektronmikroskop, som vist i figur 3. Figur 3 (a) viser det makroskopiske udseende af klap B-brud.Det kan ses, at det ydre brud nær ventilen er blevet dækket af korrosionsprodukter, hvilket igen indikerer tilstedeværelsen af korrosive medier i det omgivende miljø.Ifølge energispektrumanalyse er de kemiske komponenter i korrosionsproduktet hovedsageligt S, Cl og O, og indholdet af S og O er relativt højt, som vist i fig. 3(b).Ved at observere brudfladen viser det sig, at revnevækstmønsteret er langs krystaltypen.Et stort antal sekundære revner kan også ses ved at observere bruddet ved større forstørrelser, som vist i figur 3(c).De sekundære revner er markeret med hvide pile i figuren.Korrosionsprodukter og revnevækstmønstre på brudfladen viser igen karakteristika ved spændingskorrosionsrevner.
Bruddet på ventil A er ikke blevet åbnet, fjern en sektion af ventilen (inklusive den revnede position), slib og polér den aksiale sektion af ventilen, og brug Fe Cl3 (5 g) + HCl (50 mL) + C2H5OH ( 100 ml) opløsning blev ætset, og den metallografiske struktur og revnevækstmorfologi blev observeret med Zeiss Axio Observer A1m optisk mikroskop.Figur 4 (a) viser den metallografiske struktur af ventilen, som er α+β-dobbeltfasestruktur, og β er relativt fin og granulær og fordelt på α-fasematrixen.Revneudbredelsesmønstrene ved de periferiske revner er vist i figur 4(a), (b).Da revneoverfladerne er fyldt med korrosionsprodukter, er spalten mellem de to revneflader bred, og det er vanskeligt at skelne sprækkeudbredelsesmønstrene.bifurkationsfænomen.Mange sekundære revner (markeret med hvide pile i figuren) blev også observeret på denne primære revne, se fig. 4(c), og disse sekundære revner forplantede sig langs kornet.Den ætsede ventilprøve blev observeret ved SEM, og det viste sig, at der var mange mikrorevner i andre positioner parallelt med hovedrevnen.Disse mikrorevner stammede fra overfladen og udvidede sig til indersiden af ventilen.Revnerne havde bifurkation og strakte sig langs kornet, se figur 4 (c), (d).Disse mikrorevners miljø og spændingstilstand er næsten det samme som hovedrevnens, så det kan udledes, at hovedrevnens udbredelsesform også er intergranulær, hvilket også bekræftes af brudobservationen af ventil B. Bifurkationsfænomenet f.eks. revnen viser igen karakteristika for spændingskorrosion i ventilen.
2. Analyse og diskussion
Sammenfattende kan det udledes, at skaden på ventilen er forårsaget af spændingskorrosionsrevner forårsaget af SO2.Spændingskorrosionsrevner skal generelt opfylde tre betingelser: (1) materialer, der er følsomme over for spændingskorrosion;(2) ætsende medium, der er følsomt over for kobberlegeringer;(3) visse stressforhold.
Det antages generelt, at rene metaller ikke lider af spændingskorrosion, og alle legeringer er modtagelige for spændingskorrosion i varierende grad.For messingmaterialer antages det generelt, at den tofasede struktur har højere spændingskorrosionsfølsomhed end den enfasede struktur.Det er blevet rapporteret i litteraturen, at når Zn-indholdet i messingmaterialet overstiger 20%, har det en højere spændingskorrosionsfølsomhed, og jo højere Zn-indholdet er, jo højere spændingskorrosionsfølsomhed.Den metallografiske struktur af gasdysen er i dette tilfælde en α+β tofaset legering, og Zn-indholdet er omkring 35%, langt over 20%, så det har en høj spændingskorrosionsfølsomhed og opfylder de materialebetingelser, der kræves for stress korrosionsrevner.
For messingmaterialer, hvis spændingsudglødning ikke udføres efter koldbearbejdningsdeformation, vil spændingskorrosion forekomme under passende spændingsforhold og korrosive miljøer.Spændingen, der forårsager spændingskorrosionsrevner, er generelt lokal trækspænding, som kan være påført spænding eller restspænding.Efter at lastbildækket er oppustet, vil der blive genereret trækspænding langs luftdysens aksiale retning på grund af det høje tryk i dækket, hvilket vil forårsage periferiske revner i luftdysen.Trækspændingen forårsaget af dækkets indre tryk kan ganske enkelt beregnes i henhold til σ=p R/2t (hvor p er dækkets indre tryk, R er ventilens indre diameter, og t er vægtykkelsen af dækket. ventilen).Generelt er trækspændingen, der genereres af dækkets indre tryk, dog ikke for stor, og effekten af resterende spænding bør overvejes.Gasdysernes revnepositioner er alle ved bagbøjningen, og det er tydeligt, at den resterende deformation ved bagbøjningen er stor, og der er en resterende trækspænding der.Faktisk er spændingskorrosionsrevner i mange praktiske kobberlegeringskomponenter sjældent forårsaget af designspændinger, og de fleste af dem er forårsaget af resterende spændinger, der ikke ses og ignoreres.I dette tilfælde, ved den bagerste bøjning af ventilen, er retningen af trækspændingen genereret af dækkets indre tryk i overensstemmelse med retningen af restspændingen, og overlejringen af disse to spændinger giver spændingsbetingelserne for SCC .
3. Konklusion og forslag
Konklusion:
Revnen afdækventiler hovedsageligt forårsaget af spændingskorrosionsrevner forårsaget af SO2.
Forslag
(1) Spor kilden til det ætsende medium i miljøet omkringdækventil, og forsøg at undgå direkte kontakt med det omgivende ætsende medium.For eksempel kan et lag af anti-korrosionsbelægning påføres på ventilens overflade.
(2) Den resterende trækspænding ved koldbearbejdning kan elimineres ved passende processer, såsom spændingsudglødning efter bøjning.
Indlægstid: 23. september 2022