1. Testare și analiză teoretică
Dintre cei 3valve de anvelopeDin mostrele furnizate de companie, 2 sunt valve, iar 1 este o valvă care nu a fost încă utilizată. Pentru A și B, valva care nu a fost utilizată este marcată cu gri. Figura 1 completă. Suprafața exterioară a valvei A este superficială, suprafața exterioară a valvei B este suprafața, suprafața exterioară a valvei C este suprafața, iar suprafața exterioară a valvei C este suprafața. Valvele A și B sunt acoperite cu produse de coroziune. Valvele A și B sunt fisurate la îndoiri, partea exterioară a îndoirii este de-a lungul valvei, gura inelului valvei B este fisurată spre capăt, iar săgeata albă dintre suprafețele fisurate de pe suprafața valvei A este marcată. Din cele de mai sus, fisurile sunt peste tot, fisurile sunt cele mai mari și fisurile sunt peste tot.
O secțiune avalvă de anvelopăProbele A, B și C au fost decupate din îndoire, iar morfologia suprafeței a fost observată cu un microscop electronic cu scanare ZEISS-SUPRA55, iar compoziția microzonei a fost analizată cu EDS. Figura 2 (a) prezintă microstructura suprafeței valvei B. Se poate observa că există multe particule albe și strălucitoare pe suprafață (indicate de săgețile albe din figură), iar analiza EDS a particulelor albe arată un conținut ridicat de S. Rezultatele analizei spectrului de energie al particulelor albe sunt prezentate în Figura 2 (b).
Figurile 2 (c) și (e) prezintă microstructurile de suprafață ale valvei B. Din Figura 2 (c) se poate observa că suprafața este aproape în întregime acoperită de produse de coroziune, iar elementele corozive ale produselor de coroziune, determinate prin analiza spectrului energetic, includ în principal S, Cl și O, conținutul de S în poziții individuale fiind mai mare, iar rezultatele analizei spectrului energetic sunt prezentate în Fig. 2 (d). Din Figura 2 (e) se poate observa că există microfisuri de-a lungul inelului valvei pe suprafața valvei A. Figurile 2 (f) și (g) reprezintă micromorfologiile de suprafață ale valvei C, suprafața fiind, de asemenea, complet acoperită de produse de coroziune, iar elementele corozive includ și S, Cl și O, similar cu Figura 2 (e). Motivul fisurării poate fi fisurarea prin coroziune sub stres (SCC) determinată de analiza produselor de coroziune de pe suprafața valvei. Fig. 2(h) prezintă, de asemenea, microstructura suprafeței valvei C. Se poate observa că suprafața este relativ curată, iar compoziția chimică a suprafeței analizate prin EDS este similară cu cea a aliajului de cupru, ceea ce indică faptul că valva nu este corodată. Prin compararea morfologiei microscopice și a compoziției chimice a celor trei suprafețe ale valvei, se arată că există medii corozive precum S, O și Cl în mediul înconjurător.
Fisura valvei B a fost deschisă prin testul de încovoiere și s-a constatat că fisura nu a penetrat întreaga secțiune transversală a valvei, ci a fisurat pe partea curburii inverse și nu a fisurat pe partea opusă curburii inverse a valvei. Inspecția vizuală a fracturii arată că fractura este închisă la culoare, indicând faptul că fractura a fost corodată, iar unele părți ale fracturii sunt închise la culoare, ceea ce indică faptul că coroziunea este mai gravă în aceste părți. Fractura valvei B a fost observată la microscopul electronic cu scanare, așa cum se arată în Figura 3. Figura 3 (a) prezintă aspectul macroscopic al fracturii valvei B. Se poate observa că fractura exterioară din apropierea valvei a fost acoperită de produse de coroziune, indicând din nou prezența unor medii corozive în mediul înconjurător. Conform analizei spectrului energetic, componentele chimice ale produsului de coroziune sunt în principal S, Cl și O, iar conținutul de S și O este relativ ridicat, așa cum se arată în Fig. 3 (b). Observând suprafața fracturii, se constată că modelul de creștere a fisurii este de tip cristalin. Un număr mare de fisuri secundare pot fi observate și prin observarea fracturii la măriri mai mari, așa cum se arată în Figura 3(c). Fisurile secundare sunt marcate cu săgeți albe în figură. Produșii de coroziune și modelele de creștere a fisurilor pe suprafața fracturii prezintă din nou caracteristicile fisurării prin coroziune sub tensiune.
Dacă fractura valvei A nu a fost deschisă, se îndepărtează o secțiune a valvei (inclusiv poziția fisurată), se șlefuiește și se lustruiește secțiunea axială a valvei și se utilizează o soluție de FeCl3 (5 g) +HCl (50 mL) + C2H5OH (100 mL) pentru gravare, iar structura metalografică și morfologia creșterii fisurilor au fost observate cu microscopul optic Zeiss Axio Observer A1m. Figura 4 (a) prezintă structura metalografică a valvei, care are o structură bifazică α+β, iar β este relativ fin și granular și distribuit pe matricea fazei α. Modelele de propagare a fisurilor la fisurile circumferențiale sunt prezentate în Figura 4(a), (b). Deoarece suprafețele fisurilor sunt umplute cu produse de coroziune, spațiul dintre cele două suprafețe ale fisurilor este mare și este dificil să se distingă modelele de propagare a fisurilor. Există fenomen de bifurcație. Multe fisuri secundare (marcate cu săgeți albe în figură) au fost observate și pe această fisură primară, vezi Fig. 4(c), iar aceste fisuri secundare s-au propagat de-a lungul fibrei. Proba de valvă gravată a fost observată prin SEM și s-a constatat existența multor microfisuri în alte poziții paralele cu fisura principală. Aceste microfisuri au provenit de la suprafață și s-au extins spre interiorul valvei. Fisurile aveau bifurcație și se extindeau de-a lungul fibrei, vezi Figura 4 (c), (d). Mediul și starea de solicitare a acestor microfisuri sunt aproape aceleași cu cele ale fisurii principale, astfel încât se poate deduce că forma de propagare a fisurii principale este, de asemenea, intergranulară, ceea ce este confirmat și de observarea fracturii valvei B. Fenomenul de bifurcație al fisurii arată din nou caracteristicile fisurării prin coroziune sub tensiune a valvei.
2. Analiză și discuții
În concluzie, se poate deduce că deteriorarea valvei este cauzată de fisurarea prin coroziune sub tensiune cauzată de SO2. Fisurarea prin coroziune sub tensiune trebuie, în general, să îndeplinească trei condiții: (1) materiale sensibile la coroziunea sub tensiune; (2) mediu coroziv sensibil la aliajele de cupru; (3) anumite condiții de solicitare.
În general, se consideră că metalele pure nu suferă de coroziune sub tensiune și toate aliajele sunt susceptibile la coroziune sub tensiune în grade diferite. În cazul materialelor din alamă, se consideră, în general, că structura bifazică are o susceptibilitate mai mare la coroziune sub tensiune decât structura monofazică. În literatura de specialitate s-a raportat că atunci când conținutul de Zn din materialul din alamă depășește 20%, acesta are o susceptibilitate mai mare la coroziune sub tensiune, iar cu cât conținutul de Zn este mai mare, cu atât susceptibilitatea la coroziune sub tensiune este mai mare. Structura metalografică a duzei de gaz în acest caz este un aliaj bifazic α+β, iar conținutul de Zn este de aproximativ 35%, depășind cu mult 20%, deci are o sensibilitate ridicată la coroziune sub tensiune și îndeplinește condițiile materiale necesare pentru fisurarea prin coroziune sub tensiune.
În cazul materialelor din alamă, dacă recoacerea de detensionare nu este efectuată după deformarea la rece, coroziunea sub tensiune va apărea în condiții de solicitare adecvate și în medii corozive. Tensiunea care provoacă fisurarea prin coroziune sub tensiune este, în general, tensiunea de tracțiune locală, care poate fi aplicată ca tensiune sau tensiune reziduală. După umflarea anvelopei camionului, se va genera o tensiune de tracțiune de-a lungul direcției axiale a duzei de aer datorită presiunii ridicate din anvelopă, ceea ce va provoca fisuri circumferențiale în duza de aer. Tensiunea de tracțiune cauzată de presiunea internă a anvelopei poate fi calculată simplu conform σ=p R/2t (unde p este presiunea internă a anvelopei, R este diametrul interior al valvei și t este grosimea peretelui valvei). Cu toate acestea, în general, tensiunea de tracțiune generată de presiunea internă a anvelopei nu este prea mare și trebuie luat în considerare efectul tensiunii reziduale. Pozițiile de fisurare ale duzelor de gaz sunt toate la îndoirea inversă și este evident că deformarea reziduală la îndoirea inversă este mare și există o tensiune de tracțiune reziduală acolo. De fapt, în multe componente practice din aliaje de cupru, fisurarea prin coroziune sub tensiune este rareori cauzată de solicitări de proiectare, iar majoritatea acestora sunt cauzate de solicitări reziduale care nu sunt observate și ignorate. În acest caz, la curbura din spate a valvei, direcția solicitării de tracțiune generate de presiunea internă a anvelopei este în concordanță cu direcția solicitării reziduale, iar suprapunerea acestor două solicitări oferă condiția de solicitare pentru coroziunea sub tensiune (SCC).
3. Concluzie și sugestii
Concluzie:
Crăpareavalvă de anvelopăeste cauzată în principal de fisurarea prin coroziune sub stres cauzată de SO2.
Sugestie
(1) Urmăriți sursa mediului coroziv în mediul din jurulvalvă de anvelopăși încercați să evitați contactul direct cu mediul coroziv din jur. De exemplu, pe suprafața valvei se poate aplica un strat de acoperire anticorozivă.
(2) Tensiunea reziduală de tracțiune rezultată în urma prelucrării la rece poate fi eliminată prin procese adecvate, cum ar fi recoacerea de detensionare după îndoire.
Data publicării: 23 septembrie 2022
