1. Теоретический тест и анализ
Из 3вентили шинобразцы, предоставленные компанией, 2 — клапана, а 1 — клапан, который еще не использовался.Для A и B неиспользованный клапан отмечен серым цветом.Комплексный рисунок 1. Внешняя поверхность клапана A неглубокая, внешняя поверхность клапана B является поверхностью, внешняя поверхность клапана C является поверхностью, а внешняя поверхность клапана C является поверхностью.Клапаны А и Б покрыты продуктами коррозии.Клапан А и Б треснут на сгибах, наружная часть изгиба идет вдоль клапана, устье кольца клапана Б треснуто к торцу, на поверхности клапана А отмечена белая стрелка между треснутыми поверхностями. .Судя по вышесказанному, трещины повсюду, трещины самые большие, и трещины повсюду.
Разделвентиль шиныОбразцы A, B и C вырезали из изгиба, морфологию поверхности наблюдали с помощью сканирующего электронного микроскопа ZEISS-SUPRA55, а состав микроплощадей анализировали с помощью EDS.На рис. 2 (а) представлена микроструктура поверхности клапана Б.Видно, что на поверхности много белых и ярких частиц (обозначено белыми стрелками на рисунке), а ЭДС-анализ белых частиц имеет высокое содержание S. Результаты анализа энергетического спектра белых частиц показаны на рисунке 2 (б).
На рисунках 2 (в) и (д) показаны микроструктуры поверхности клапана Б. Из рисунка 2 (в) видно, что поверхность почти полностью покрыта продуктами коррозии, а коррозионные элементы продуктов коррозии по данным энергетического спектрального анализа в основном включают S, Cl и O, содержание S в отдельных позициях выше, а результаты анализа энергетического спектра показаны на рис. 2(г).На рисунке 2(e) видно, что вдоль кольца клапана на поверхности клапана A имеются микротрещины. На рисунках 2(f) и (g) показаны микроморфологии поверхности клапана C, поверхность также полностью покрыт продуктами коррозии, а коррозионные элементы также включают S, Cl и O, как показано на рисунке 2(e).Причиной растрескивания может быть коррозионное растрескивание под напряжением (SCC), выявленное при анализе продуктов коррозии на поверхности клапана.На рис. 2(h) также представлена микроструктура поверхности клапана C. Видно, что поверхность относительно чистая, а химический состав поверхности, анализируемый с помощью EDS, аналогичен составу поверхности медного сплава, что указывает на то, что клапан не подвержен коррозии.Сравнивая микроскопическую морфологию и химический состав трех поверхностей клапана, показано, что в окружающей среде присутствуют агрессивные среды, такие как S, O и Cl.
Трещина клапана B была открыта при испытании на изгиб, и было обнаружено, что трещина не проникла во все поперечное сечение клапана, треснула на стороне обратного изгиба и не раскололась на стороне, противоположной обратному изгибу. клапана.Визуальный осмотр излома показывает, что цвет излома темный, что указывает на коррозию излома, а некоторые части излома имеют темный цвет, что указывает на более серьезную коррозию в этих частях.Перелом клапана B наблюдался под сканирующим электронным микроскопом, как показано на рисунке 3. На рисунке 3 (a) показан макроскопический вид перелома клапана B.Видно, что внешняя трещина возле клапана покрыта продуктами коррозии, что еще раз указывает на наличие агрессивных сред в окружающей среде.Согласно анализу энергетического спектра, химическими компонентами продукта коррозии являются в основном S, Cl и O, а содержание S и O относительно высокое, как показано на рис. 3 (б).При осмотре поверхности излома установлено, что характер роста трещины имеет характер кристаллического типа.Большое количество вторичных трещин также можно увидеть, наблюдая за изломом при большем увеличении, как показано на рисунке 3(c).Вторичные трещины отмечены на рисунке белыми стрелками.Продукты коррозии и характер роста трещин на поверхности излома снова демонстрируют характеристики коррозионного растрескивания под напряжением.
Перелом клапана А не вскрылся, удалите часть клапана (включая место с трещиной), отшлифуйте и отполируйте осевой участок клапана и используйте Fe Cl3 (5 г) + HCl (50 мл) + C2H5OH ( 100 мл) раствора травили и металлографическую структуру и морфологию роста трещин наблюдали с помощью оптического микроскопа Zeiss Axio Observer A1m.На рисунке 4 (а) показана металлографическая структура клапана, которая представляет собой двухфазную структуру α + β, а β является относительно мелкой и зернистой и распределена в матрице α-фазы.Схема распространения трещин по окружным трещинам показана на рисунке 4 (а), (б).Поскольку поверхности трещин заполнены продуктами коррозии, зазор между двумя поверхностями трещины велик и трудно различить характер распространения трещин.явление бифуркации.На этой первичной трещине также наблюдалось множество вторичных трещин (отмеченных белыми стрелками на рисунке), см. рис. 4 (в), и эти вторичные трещины распространялись вдоль зерна.Образец протравленного клапана был осмотрен с помощью СЭМ, и было обнаружено множество микротрещин в других положениях, параллельных основной трещине.Эти микротрещины возникли на поверхности и распространились внутрь клапана.Трещины имели раздвоение и простирались вдоль зерна, см. рис. 4, в, г.Окружающая среда и напряженное состояние этих микротрещин практически такие же, как и у основной трещины, поэтому можно сделать вывод, что форма распространения основной трещины также является межкристаллитной, что также подтверждается наблюдением разрушения клапана Б. Явление бифуркации трещина снова демонстрирует характеристики коррозионного растрескивания клапана под напряжением.
2. Анализ и обсуждение
Подводя итог, можно сделать вывод, что повреждение клапана вызвано коррозионным растрескиванием под напряжением, вызванным SO2.Коррозионное растрескивание под напряжением обычно должно отвечать трем условиям: (1) материалы чувствительны к коррозии под напряжением;(2) агрессивная среда, чувствительная к медным сплавам;(3) определенные стрессовые состояния.
Принято считать, что чистые металлы не подвержены коррозии под напряжением, а все сплавы в разной степени подвержены коррозии под напряжением.Что касается латунных материалов, обычно считается, что двухфазная структура имеет более высокую восприимчивость к коррозии под напряжением, чем однофазная структура.В литературе сообщалось, что когда содержание Zn в латунном материале превышает 20%, он имеет более высокую восприимчивость к коррозии под напряжением, и чем выше содержание Zn, тем выше восприимчивость к коррозии под напряжением.Металлографическая структура газового сопла в данном случае представляет собой двухфазный сплав α+β, а содержание Zn составляет около 35%, что намного превышает 20%, поэтому оно обладает высокой чувствительностью к коррозии под напряжением и соответствует условиям материала, необходимым для напряжения. коррозионное растрескивание.
Для латунных материалов, если отжиг для снятия напряжений не проводится после холодной деформации, коррозия под напряжением произойдет в подходящих условиях напряжения и в агрессивной среде.Напряжение, вызывающее коррозионное растрескивание под напряжением, обычно представляет собой локальное растягивающее напряжение, которое может быть приложенным напряжением или остаточным напряжением.После накачивания шины грузового автомобиля в осевом направлении воздушного сопла будет создаваться растягивающее напряжение из-за высокого давления в шине, что приведет к образованию трещин по окружности воздушного сопла.Растягивающее напряжение, вызванное внутренним давлением шины, можно просто рассчитать по формуле σ=p R/2t (где p — внутреннее давление шины, R — внутренний диаметр клапана, а t — толщина стенки шины). клапан).Однако, как правило, растягивающее напряжение, создаваемое внутренним давлением шины, не слишком велико, и следует учитывать влияние остаточного напряжения.Все места растрескивания газовых сопел находятся на обратном изгибе, и очевидно, что остаточная деформация на обратном изгибе велика и там имеется остаточное растягивающее напряжение.Фактически, во многих практических компонентах из медных сплавов коррозионное растрескивание под напряжением редко вызывается расчетными напряжениями, а большинство из них вызвано остаточными напряжениями, которые не видны и не игнорируются.В этом случае при обратном изгибе клапана направление растягивающего напряжения, создаваемого внутренним давлением шины, соответствует направлению остаточного напряжения, а суперпозиция этих двух напряжений обеспечивает напряженное состояние для SCC. .
3. Заключение и предложения.
Заключение:
Растрескиваниевентиль шиныв основном вызвано коррозионным растрескиванием под напряжением, вызванным SO2.
Предположение
(1) Отследите источник коррозионной среды в окружающей среде вокругвентиль шиныи старайтесь избегать прямого контакта с окружающей агрессивной средой.Например, на поверхность клапана можно нанести слой антикоррозионного покрытия.
(2) Остаточное растягивающее напряжение при холодной обработке можно устранить с помощью соответствующих процессов, таких как отжиг для снятия напряжений после гибки.
Время публикации: 23 сентября 2022 г.