1. Prueba y análisis teóricos
de los 3válvulas de neumáticosmuestras proporcionadas por la empresa, 2 son válvulas y 1 es una válvula que aún no se ha utilizado.Para A y B, la válvula que no se ha utilizado está marcada en gris.Figura completa 1. La superficie exterior de la válvula A es poco profunda, la superficie exterior de la válvula B es la superficie, la superficie exterior de la válvula C es la superficie y la superficie exterior de la válvula C es la superficie.Las válvulas A y B están cubiertas de productos de corrosión.Las válvulas A y B están agrietadas en las curvas, la parte exterior de la curva está a lo largo de la válvula, la boca del anillo de la válvula B está agrietada hacia el final y la flecha blanca entre las superficies agrietadas en la superficie de la válvula A está marcada .De lo anterior, las grietas están en todas partes, las grietas son las más grandes y las grietas están en todas partes.
Una sección delválvula de neumáticoSe cortaron muestras A, B y C de la curvatura, se observó la morfología de la superficie con un microscopio electrónico de barrido ZEISS-SUPRA55 y se analizó la composición de las microáreas con EDS.La Figura 2 (a) muestra la microestructura de la superficie de la válvula B.Se puede ver que hay muchas partículas blancas y brillantes en la superficie (indicadas por las flechas blancas en la figura), y el análisis EDS de las partículas blancas tiene un alto contenido de S. Los resultados del análisis del espectro de energía de las partículas blancas se muestran en la Figura 2(b).
Las Figuras 2 (c) y (e) son las microestructuras de la superficie de la válvula B. Se puede ver en la Figura 2 (c) que la superficie está casi completamente cubierta por productos de corrosión y los elementos corrosivos de los productos de corrosión mediante análisis del espectro de energía. incluyen principalmente S, Cl y O, el contenido de S en posiciones individuales es mayor y los resultados del análisis del espectro de energía se muestran en la Fig. 2 (d).Se puede ver en la Figura 2 (e) que hay microfisuras a lo largo del anillo de la válvula en la superficie de la válvula A. Las Figuras 2 (f) y (g) son las micromorfologías de la superficie de la válvula C, la superficie también es completamente cubierto por productos de corrosión, y los elementos corrosivos también incluyen S, Cl y O, similar a la Figura 2 (e).El motivo del agrietamiento puede ser el agrietamiento por corrosión bajo tensión (SCC) debido al análisis del producto de corrosión en la superficie de la válvula.La Fig. 2 (h) es también la microestructura de la superficie de la válvula C. Se puede ver que la superficie está relativamente limpia y la composición química de la superficie analizada por EDS es similar a la de la aleación de cobre, lo que indica que la válvula está no corroído.Al comparar la morfología microscópica y la composición química de las tres superficies de la válvula, se muestra que existen medios corrosivos como S, O y Cl en el entorno circundante.
La grieta de la válvula B se abrió mediante la prueba de flexión y se encontró que la grieta no penetró en toda la sección transversal de la válvula, se agrietó en el lado de la flexión hacia atrás y no se agrietó en el lado opuesto a la flexión hacia atrás. de la válvula.La inspección visual de la fractura muestra que el color de la fractura es oscuro, lo que indica que la fractura ha sido corroída, y algunas partes de la fractura son de color oscuro, lo que indica que la corrosión es más grave en estas partes.La fractura de la válvula B se observó bajo un microscopio electrónico de barrido, como se muestra en la Figura 3. La Figura 3 (a) muestra la apariencia macroscópica de la fractura de la válvula B.Se puede ver que la fractura exterior cerca de la válvula ha sido cubierta por productos de corrosión, lo que nuevamente indica la presencia de medios corrosivos en el entorno circundante.Según el análisis del espectro energético, los componentes químicos del producto de corrosión son principalmente S, Cl y O, y los contenidos de S y O son relativamente altos, como se muestra en la Fig. 3 (b).Al observar la superficie de la fractura, se encuentra que el patrón de crecimiento de la grieta sigue el tipo de cristal.También se puede ver una gran cantidad de grietas secundarias al observar la fractura con mayores aumentos, como se muestra en la Figura 3 (c).Las grietas secundarias están marcadas con flechas blancas en la figura.Los productos de corrosión y los patrones de crecimiento de grietas en la superficie de la fractura muestran nuevamente las características del agrietamiento por corrosión bajo tensión.
La fractura de la válvula A no se ha abierto, retire una sección de la válvula (incluida la posición agrietada), muela y pula la sección axial de la válvula y use Fe Cl3 (5 g) + HCl (50 ml) + C2H5OH ( 100 ml) de solución y se observaron la estructura metalográfica y la morfología del crecimiento de grietas con un microscopio óptico Zeiss Axio Observer A1m.La Figura 4 (a) muestra la estructura metalográfica de la válvula, que es una estructura de fase dual α+β, y β es relativamente fina y granular y está distribuida en la matriz de fase α.Los patrones de propagación de grietas en las grietas circunferenciales se muestran en la Figura 4 (a), (b).Dado que las superficies de las grietas están llenas de productos de corrosión, el espacio entre las dos superficies de las grietas es amplio y es difícil distinguir los patrones de propagación de las grietas.fenómeno de bifurcación.También se observaron muchas grietas secundarias (marcadas con flechas blancas en la figura) en esta grieta primaria, ver Fig. 4 (c), y estas grietas secundarias se propagaron a lo largo de la fibra.La muestra de la válvula grabada se observó mediante SEM y se encontró que había muchas microfisuras en otras posiciones paralelas a la grieta principal.Estas microfisuras se originaron en la superficie y se expandieron hacia el interior de la válvula.Las grietas tenían bifurcación y se extendían a lo largo de la fibra, ver Figura 4 (c), (d).El entorno y el estado de tensión de estas microfisuras son casi los mismos que los de la fisura principal, por lo que se puede inferir que la forma de propagación de la fisura principal también es intergranular, lo que también se confirma mediante la observación de la fractura de la válvula B. El fenómeno de bifurcación de la grieta muestra nuevamente las características del agrietamiento por corrosión bajo tensión de la válvula.
2. Análisis y Discusión
En resumen, se puede inferir que el daño de la válvula es causado por corrosión bajo tensión causada por SO2.El agrietamiento por corrosión bajo tensión generalmente debe cumplir tres condiciones: (1) materiales sensibles a la corrosión bajo tensión;(2) medio corrosivo sensible a las aleaciones de cobre;(3) ciertas condiciones de estrés.
En general, se cree que los metales puros no sufren corrosión por tensión y que todas las aleaciones son susceptibles a la corrosión por tensión en diversos grados.Para los materiales de latón, generalmente se cree que la estructura de dos fases tiene una mayor susceptibilidad a la corrosión bajo tensión que la estructura monofásica.Se ha informado en la literatura que cuando el contenido de Zn en el material de latón excede el 20%, tiene una mayor susceptibilidad a la corrosión por tensión, y cuanto mayor es el contenido de Zn, mayor es la susceptibilidad a la corrosión por tensión.La estructura metalográfica de la boquilla de gas en este caso es una aleación de doble fase α+β, y el contenido de Zn es aproximadamente del 35 %, superando con creces el 20 %, por lo que tiene una alta sensibilidad a la corrosión por tensión y cumple con las condiciones del material requeridas para la tensión. agrietamiento por corrosión.
Para materiales de latón, si no se realiza el recocido de alivio de tensión después de la deformación por trabajo en frío, se producirá corrosión por tensión en condiciones de tensión adecuadas y ambientes corrosivos.La tensión que causa el agrietamiento por corrosión bajo tensión es generalmente una tensión de tracción local, que puede ser tensión aplicada o tensión residual.Después de inflar el neumático del camión, se generará tensión de tracción a lo largo de la dirección axial de la boquilla de aire debido a la alta presión en el neumático, lo que provocará grietas circunferenciales en la boquilla de aire.La tensión de tracción causada por la presión interna del neumático se puede calcular simplemente de acuerdo con σ=p R/2t (donde p es la presión interna del neumático, R es el diámetro interior de la válvula y t es el espesor de la pared del neumático). la válvula).Sin embargo, en general, la tensión de tracción generada por la presión interna del neumático no es demasiado grande y se debe considerar el efecto de la tensión residual.Todas las posiciones de agrietamiento de las boquillas de gas están en el pliegue hacia atrás, y es obvio que la deformación residual en el pliegue hacia atrás es grande y hay una tensión de tracción residual allí.De hecho, en muchos componentes prácticos de aleación de cobre, el agrietamiento por corrosión bajo tensión rara vez es causado por tensiones de diseño, y la mayoría de ellas son causadas por tensiones residuales que no se ven ni se ignoran.En este caso, en la curvatura posterior de la válvula, la dirección de la tensión de tracción generada por la presión interna del neumático es consistente con la dirección de la tensión residual, y la superposición de estas dos tensiones proporciona la condición de tensión para el SCC. .
3. Conclusión y sugerencias
Conclusión:
El agrietamiento delválvula de neumáticoEs causado principalmente por el agrietamiento por corrosión bajo tensión causado por SO2.
Sugerencia
(1) Rastree la fuente del medio corrosivo en el ambiente alrededor delválvula de neumático, y trate de evitar el contacto directo con el medio corrosivo circundante.Por ejemplo, se puede aplicar una capa de revestimiento anticorrosión a la superficie de la válvula.
(2) La tensión de tracción residual del trabajo en frío puede eliminarse mediante procesos adecuados, como el recocido para aliviar la tensión después de la flexión.
Hora de publicación: 23 de septiembre de 2022