1. Theoreteschen Test an Analyse
Vun den 3PneuventileBeispiller, déi vun der Firma geliwwert goufen, 2 sinn Ventiler, an 1 ass e Ventil, deen nach net benotzt gouf. Fir A an B ass de Ventil, deen net benotzt gouf, gro markéiert. Ëmfangräich Figur 1. Déi baussenzeg Uewerfläch vum Ventil A ass flaach, déi baussenzeg Uewerfläch vum Ventil B ass d'Uewerfläch, déi baussenzeg Uewerfläch vum Ventil C ass d'Uewerfläch, an déi baussenzeg Uewerfläch vum Ventil C ass d'Uewerfläch. D'Ventiler A an B si mat Korrosiounsprodukter bedeckt. De Ventil A an B si bei de Biegungen gerëss, den äusseren Deel vun der Biegung ass laanscht d'Ventil, d'Ventilrankmëndung B ass Richtung Enn gerëss, an de wäisse Pfeil tëscht de gerëssene Uewerflächen op der Uewerfläch vum Ventil A ass markéiert. Aus dem uewe genannten, sinn d'Rëss iwwerall, d'Rëss si méi grouss, an d'Rëss si iwwerall.
Eng Sektioun vun derPneuventilA-, B- a C-Prouwen goufen aus der Biegung geschnidden, an d'Uewerflächenmorphologie gouf mat engem ZEISS-SUPRA55 Rasterelektronemikroskop observéiert, an d'Zesummesetzung vun der Mikrofläch gouf mat EDS analyséiert. Figur 2 (a) weist d'Mikrostruktur vun der Ventil B-Uewerfläch. Et ass ze gesinn, datt et vill wäiss a hell Partikelen op der Uewerfläch gëtt (ugewise duerch déi wäiss Pfeiler an der Figur), an d'EDS-Analyse vun de wäisse Partikelen huet en héije S-Gehalt. D'Resultater vun der Energiespektrumanalyse vun de wäisse Partikelen sinn an der Figur 2(b) gewisen.
D'Figuren 2 (c) an (e) sinn d'Uewerflächenmikrostrukture vum Ventil B. Aus der Figur 2 (c) ass ze gesinn, datt d'Uewerfläch bal komplett mat Korrosiounsprodukter bedeckt ass, an d'korrosiv Elementer vun de Korrosiounsprodukter duerch Energiespektrumanalyse enthalen haaptsächlech S, Cl an O, den S-Gehalt an eenzelne Positiounen ass méi héich, an d'Resultater vun der Energiespektrumanalyse sinn an der Fig. 2(d) gewisen. Aus der Figur 2(e) ass ze gesinn, datt et Mikrorëss laanscht de Ventilrank op der Uewerfläch vum Ventil A gëtt. D'Figuren 2(f) an (g) sinn d'Uewerflächenmikromorphologien vum Ventil C, d'Uewerfläch ass och komplett mat Korrosiounsprodukter bedeckt, an d'korrosiv Elementer enthalen och S, Cl an O, ähnlech wéi an der Figur 2(e). De Grond fir d'Rëssbildung kéint Spannungskorrosiounsrëssbildung (SCC) aus der Korrosiounsproduktanalyse op der Ventiluewerfläch sinn. Abb. 2(h) ass och d'Uewerflächenmikrostruktur vum Ventil C. Et ass ze gesinn, datt d'Uewerfläch relativ propper ass, an d'chemesch Zesummesetzung vun der Uewerfläch, déi duerch EDS analyséiert gouf, ähnlech wéi déi vun der Kupferlegierung ass, wat drop hiweist, datt de Ventil net korrodéiert ass. Duerch de Verglach vun der mikroskopescher Morphologie an der chemescher Zesummesetzung vun den dräi Ventiluewerflächen, gëtt gewisen, datt et korrosiv Medien wéi S, O a Cl an der Ëmgéigend gëtt.
De Rëss vum Ventil B gouf duerch den Biegetest opgemaach, an et gouf festgestallt, datt de Rëss net de ganze Querschnitt vum Ventil duerchbrach huet, op der Säit vun der Réckbéiung gerëss ass, an net op der Säit vis-à-vis vun der Réckbéiung vum Ventil gerëss ass. Déi visuell Inspektioun vum Broch weist, datt d'Faarf vum Broch donkel ass, wat drop hiweist, datt de Broch korrodéiert ass, an e puer Deeler vum Broch sinn donkel gefierft, wat drop hiweist, datt d'Korrosioun an dësen Deeler méi eescht ass. De Broch vum Ventil B gouf ënner engem Rasterelektronemikroskop observéiert, wéi an der Figur 3 gewisen. Figur 3 (a) weist dat makroskopescht Ausgesinn vum Broch vum Ventil B. Et kann een gesinn, datt de baussenzege Broch beim Ventil mat Korrosiounsprodukter bedeckt war, wat erëm op d'Präsenz vu korrosive Medien an der Ëmgéigend hiweist. Laut der Energiespektrumanalyse sinn déi chemesch Komponenten vum Korrosiounsprodukt haaptsächlech S, Cl an O, an den Inhalt vun S an O ass relativ héich, wéi an der Fig. 3 (b) gewisen. Wann een d'Brochuewerfläch observéiert, stellt een fest, datt d'Rësswuesstumsmuster laanscht de Kristalltyp ass. Eng grouss Zuel vu sekundäre Rëss kann och gesi ginn, wann een de Broch bei méi héijer Vergréisserung observéiert, wéi an der Figur 3(c) gewisen. Déi sekundär Rëss sinn an der Figur mat wäisse Pfeiler markéiert. Korrosiounsprodukter a Rësswuesstumsmuster op der Brochuewerfläch weisen erëm d'Charakteristike vu Spannungskorrosiounsrëss.
Wann de Broch vum Ventil A net opgemaach gouf, gëtt eng Sektioun vum Ventil ewechgeholl (inklusiv der gerësser Positioun), den axialen Deel vum Ventil geschleeft a poléiert, an d'Léisung FeCl3 (5 g) + HCl (50 mL) + C2H5OH (100 mL) gouf geätzt, an d'metallographesch Struktur an d'Rësswuesstumsmorphologie goufen mam Zeiss Axio Observer A1m optesche Mikroskop observéiert. Figur 4 (a) weist d'metallographesch Struktur vum Ventil, déi eng α+β Duebelphasenstruktur huet, an β ass relativ fein a granular a verdeelt op der α-Phasenmatrix. D'Rëssausbreedungsmuster bei den Ëmfangsrëss sinn an der Figur 4 (a), (b) gewisen. Well d'Rëssflächen mat Korrosiounsprodukter gefëllt sinn, ass d'Lück tëscht den zwou Rëssflächen breet, an et ass schwéier d'Rëssausbreedungsmuster z'ënnerscheeden. Bifurkatiounsphänomen. Vill sekundär Rëss (markéiert mat wäisse Pfeiler an der Figur) goufen och op dësem primäre Rëss observéiert, kuckt Fig. 4 (c), an dës sekundär Rëss hunn sech laanscht d'Fräs propagéiert. Déi geätzt Ventilprobe gouf mat SEM observéiert, an et gouf festgestallt, datt et vill Mikrorëss op anere Positiounen parallel zum Haaptrëss gouf. Dës Mikrorëss sinn vun der Uewerfläch entstanen an hunn sech bis an d'Innere vum Ventil ausgebreet. D'Rëss haten eng Bifurkatioun a verlängert sech laanscht d'Fiederfaser, kuckt Figur 4 (c), (d). D'Ëmwelt an den Spannungszoustand vun dëse Mikrorëss sinn bal d'selwecht wéi déi vum Haaptrëss, sou datt een dovun ausgoe kann, datt d'Ausbreedungsform vum Haaptrëss och intergranulär ass, wat och duerch d'Brochobservatioun vum Ventil B bestätegt gëtt. De Bifurkatiounsphänomen vum Rëss weist erëm d'Charakteristike vun der Spannungskorrosiounsrëssbildung vum Ventil.
2. Analyse an Diskussioun
Zesummegefaasst kann een dovun ausgoen, datt de Schued um Ventil duerch Spannungskorrosiounsrëss verursaacht gëtt, déi duerch SO2 verursaacht ginn. D'Spannungskorrosiounsrëss mussen am Allgemengen dräi Konditioune erfëllen: (1) Materialien, déi empfindlech op Spannungskorrosioun reagéieren; (2) korrosivt Medium, dat empfindlech op Kupferlegierungen reagéiert; (3) bestëmmte Spannungsbedingungen.
Et gëtt allgemeng ugeholl, datt reng Metaller net ënner Spannungskorrosioun leiden, an all Legierungen a verschiddenem Grad ufälleg fir Spannungskorrosioun sinn. Fir Messingmaterialien gëtt allgemeng ugeholl, datt déi zweephaseg Struktur eng méi héich Spannungskorrosiounsufällegkeet huet wéi déi Eenphaseg Struktur. An der Literatur gouf bericht, datt wann den Zn-Gehalt am Messingmaterial iwwer 20% läit, et eng méi héich Spannungskorrosiounsufällegkeet huet, a wat méi héich den Zn-Gehalt ass, wat méi héich d'Spannungskorrosiounsufällegkeet ass. Déi metallographesch Struktur vun der Gasdüs ass an dësem Fall eng α+β Zweephaseg Legierung, an den Zn-Gehalt ass ongeféier 35%, wäit iwwer 20%, sou datt et eng héich Spannungskorrosiounsempfindlechkeet huet an d'Materialbedingungen erfëllt, déi fir Spannungskorrosiounsrëss erfuerderlech sinn.
Bei Messingmaterialien, wann d'Spannungsentlastungsglühung no der Kaltveraarbechtungsdeformatioun net duerchgefouert gëtt, trëtt Spannungskorrosioun ënner passenden Spannungsbedingungen an korrosiven Ëmfeld op. D'Spannung, déi Spannungskorrosiounsrëss verursaacht, ass am Allgemengen lokal Zuchspannung, déi ugewandte Spannung oder Reschtspannung ka sinn. Nodeems de Camionsreifen opgepompelt ass, gëtt eng Zuchspannung laanscht d'axial Richtung vun der Loftdüs wéinst dem héijen Drock am Pneu generéiert, wat zu ëmfangräiche Rëss an der Loftdüs féiert. D'Zuchspannung, déi duerch den banneschten Drock vum Pneu verursaacht gëtt, kann einfach no σ=p R/2t berechent ginn (woubei p den banneschten Drock vum Pneu ass, R den banneschten Duerchmiesser vum Ventil an t d'Wanddicke vum Ventil ass). Am Allgemengen ass awer d'Zuchspannung, déi duerch den banneschten Drock vum Pneu generéiert gëtt, net ze grouss, an den Effekt vun der Reschtspannung sollt berécksiichtegt ginn. D'Rësspositioune vun den Gasdüsen sinn all um Réckbéi, an et ass offensichtlech, datt d'Reschtverformung um Réckbéi grouss ass, an et gëtt do eng Reschtspannung. Tatsächlech gëtt a ville praktesche Komponenten aus Kofferlegierungen d'Spannungskorrosioun selten duerch Designspannungen verursaacht, an déi meescht dovun ginn duerch Reschtspannungen verursaacht, déi net gesi ginn a ignoréiert ginn. An dësem Fall ass d'Richtung vun der Zuchspannung, déi duerch den internen Drock vum Pneu generéiert gëtt, bei der Réckbéi vum Ventil konsequent mat der Richtung vun der Reschtspannung, an d'Iwwerlagerung vun dësen zwou Spannungen liwwert d'Spannungsbedingung fir den SCC.
3. Schlussfolgerung a Virschléi
Schlussfolgerung:
D'Rëssbildung vun derPneuventilgëtt haaptsächlech duerch Spannungskorrosioun, déi duerch SO2 verursaacht gëtt, verursaacht.
Virschlag
(1) Verfollegt d'Quell vum korrosiven Medium an der Ëmwelt ronderëm dePneuventil, a probéiert direkten Kontakt mam ëmleiende korrosiven Medium ze vermeiden. Zum Beispill kann eng Schicht Antikorrosiounsbeschichtung op d'Uewerfläch vum Ventil opgedroe ginn.
(2) Déi reschtlech Zugspannung vun der Kaltveraarbechtung kann duerch entspriechend Prozesser eliminéiert ginn, wéi zum Beispill Spannungsentlastungsglühung nom Biegen.
Zäitpunkt vun der Verëffentlechung: 23. September 2022
