1. Teoretisk test og analyse
Af de 3dækventilerPrøver leveret af virksomheden, 2 er ventiler, og 1 er en ventil, der endnu ikke har været brugt. For A og B er den ventil, der ikke har været brugt, markeret med grå. Omfattende figur 1. Den ydre overflade af ventil A er lav, 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. Ventiler A og B er dækket af korrosionsprodukter. Ventil A og B er revnede ved bøjningerne, den ydre del af bøjningen er langs ventilen, ventilringens munding B er revnet mod enden, og den hvide pil mellem de revnede overflader på overfladen af ventil A er markeret. Ud fra ovenstående er revnerne overalt, revnerne er størst, og revnerne er overalt.
En sektion afdækventilA-, B- og C-prøver blev skåret fra bøjningen, og overflademorfologien blev observeret med et ZEISS-SUPRA55 scanningselektronmikroskop, og mikroarealets sammensætning 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. Resultaterne af energispektrumanalysen af de hvide partikler er vist i figur 2 (b).
Figur 2 (c) og (e) viser overflademikrostrukturerne af ventil B. Det kan ses fra figur 2 (c), at overfladen næsten er fuldstændig dækket af korrosionsprodukter, og de korrosive elementer i korrosionsprodukterne ved energispektrumanalyse omfatter hovedsageligt S, Cl og O. Indholdet af S i individuelle positioner er højere, og resultaterne af energispektrumanalysen er vist i figur 2 (d). Det kan ses fra figur 2 (e), at der er mikrorevner langs ventilringen på overfladen af ventil A. Figur 2 (f) og (g) viser overflademikromorfologien af ventil C. Overfladen er også fuldstændig dækket af korrosionsprodukter, og de korrosive elementer omfatter også S, Cl og O, svarende til figur 2 (e). Årsagen til revnen kan være spændingskorrosion (SCC) fra korrosionsproduktanalysen på ventiloverfladen. Fig. 2(h) viser også overflademikrostrukturen af ventil C. Det kan ses, at overfladen er relativt ren, og den kemiske sammensætning af den overflade, der er analyseret ved hjælp af EDS, ligner kobberlegeringens, hvilket indikerer, at ventilen ikke er korroderet. Ved at sammenligne den mikroskopiske morfologi og den kemiske sammensætning af de tre ventiloverflader, vises det, at der er korrosive medier såsom S, O og Cl i det omgivende miljø.
Revnen i ventil B blev åbnet ved hjælp af bøjningstesten, og det blev konstateret, at revnen ikke trængte igennem hele ventilens tværsnit, men revnede på siden af bagbøjningen og ikke på den modsatte side af ventilens bagbøjning. Den visuelle inspektion af bruddet viser, at bruddets farve er mørk, hvilket indikerer, at bruddet er blevet korroderet, og nogle dele af bruddet er mørke i farven, hvilket indikerer, at korrosionen er mere alvorlig i disse dele. Bruddet i ventil B blev observeret under et scanningselektronmikroskop, som vist i figur 3. Figur 3 (a) viser det makroskopiske udseende af ventil B-bruddet. Det kan ses, at den ydre brud nær ventilen er blevet dækket af korrosionsprodukter, hvilket igen indikerer tilstedeværelsen af korrosivt medium 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 figur 3 (b). Ved at observere brudoverfladen konstateres det, at revnevækstmønsteret er langs krystaltypen. Et stort antal sekundære revner kan også ses ved at observere bruddet ved højere forstørrelser, som vist i figur 3(c). De sekundære revner er markeret med hvide pile i figuren. Korrosionsprodukter og revnevækstmønstre på brudoverfladen viser igen karakteristika for spændingskorrosion.
Hvis bruddet på ventil A ikke er blevet åbnet, fjernes en del af ventilen (inklusive den revnede position), ventilens aksiale del slibes og poleres, og der anvendes en opløsning af FeCl3 (5 g) + HCl (50 ml) + C2H5OH (100 ml) til ætsning, og den metallografiske struktur og revnevækstmorfologi observeres med et Zeiss Axio Observer A1m optisk mikroskop. Figur 4 (a) viser ventilens metallografiske struktur, som har en α+β tofasestruktur, og β er relativt fin og granulær og fordelt på α-fasematricen. Revneudbredelsesmønstrene ved de omkredsmæssige revner er vist i figur 4 (a), (b). Da revneoverfladerne er fyldt med korrosionsprodukter, er mellemrummet mellem de to revneoverflader bredt, og det er vanskeligt at skelne revneudbredelsesmønstrene. Bifurkationsfænomen. Mange sekundære revner (markeret med hvide pile i figuren) blev også observeret på denne primære revne, se figur 4 (c), og disse sekundære revner udbredte sig langs fiberretningen. Den ætsede ventilprøve blev observeret ved hjælp af SEM, og det blev konstateret, at der var mange mikrorevner på andre positioner parallelt med hovedrevnen. Disse mikrorevner stammede fra overfladen og udvidede sig til indersiden af ventilen. Revnerne havde en bifurkation og strakte sig langs fiberretningen, se figur 4 (c), (d). Miljøet og spændingstilstanden for disse mikrorevner er næsten de samme som for hovedrevnen, så det kan udledes, at hovedrevnens udbredelsesform også er intergranulær, hvilket også bekræftes af brudobservationen af ventil B. Revnens bifurkationsfænomen viser igen karakteristikaene for spændingskorrosionsrevnedannelse i ventilen.
2. Analyse og diskussion
Kort sagt kan det udledes, at skaden på ventilen skyldes spændingskorrosion forårsaget af SO2. Spændingskorrosion skal generelt opfylde tre betingelser: (1) materialer, der er følsomme over for spændingskorrosion; (2) korrosivt medium, der er følsomt over for kobberlegeringer; (3) visse spændingsbetingelser.
Det er en generel opfattelse, at rene metaller ikke lider af spændingskorrosion, og alle legeringer er modtagelige for spændingskorrosion i varierende grad. For messingmaterialer er det en generel opfattelse, at tofasestrukturen har en højere spændingskorrosionsmodtagelighed end enfasestrukturen. Det er blevet rapporteret i litteraturen, at når Zn-indholdet i messingmaterialet overstiger 20%, har det en højere spændingskorrosionsmodtagelighed, og jo højere Zn-indholdet er, desto højere er spændingskorrosionsmodtageligheden. Gasdysens metallografiske struktur er i dette tilfælde en α+β tofaselegering, og Zn-indholdet er omkring 35%, langt over 20%, så den har en høj spændingskorrosionsfølsomhed og opfylder de materialebetingelser, der kræves for spændingskorrosionsrevnedannelse.
For messingmaterialer vil der opstå spændingskorrosion under passende spændingsforhold og korrosive miljøer, hvis spændingsudglødning ikke udføres efter koldbearbejdning af deformation. Den spænding, der forårsager spændingskorrosionsrevnedannelse, 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 omkredsrevner i luftdysen. Trækspændingen forårsaget af dækkets indre tryk kan nemt beregnes i henhold til σ = p R / 2t (hvor p er dækkets indre tryk, R er ventilens indre diameter, og t er ventilens vægtykkelse). Generelt er trækspændingen, der genereres af dækkets indre tryk, dog ikke for stor, og effekten af restspænding bør tages i betragtning. Revnepositionerne for gasdyserne er alle ved bagbøjningen, og det er tydeligt, at den resterende deformation ved bagbøjningen er stor, og der er en resttrækspænding der. Faktisk er spændingskorrosion i mange praktiske kobberlegeringskomponenter sjældent forårsaget af designspændinger, og de fleste af dem er forårsaget af restspændinger, der ikke ses og ignoreres. I dette tilfælde, ved ventilens bagbøjning, er retningen af trækspændingen, der genereres af dækkets indre tryk, i overensstemmelse med retningen af restspændingen, og superpositionen af disse to spændinger giver spændingsbetingelsen for SCC.
3. Konklusion og forslag
Konklusion:
Revnen afdækventilskyldes primært spændingskorrosion forårsaget af SO2.
Forslag
(1) Spor kilden til det korrosive medium i miljøet omkringdækventil, og prøv at undgå direkte kontakt med det omgivende korrosive medium. For eksempel kan et lag antikorrosionsbelægning påføres ventilens overflade.
(2) Den resterende trækspænding fra koldbearbejdning kan elimineres ved passende processer, såsom spændingsaflastningsglødning efter bøjning.
Opslagstidspunkt: 23. september 2022
