1. Prueba teórica y análisis
De los 3válvulas de neumáticosmuestras proporcionadas por la empresa, 2 son válvulas, y 1 es una válvula que aún no se ha usado. Para A y B, la válvula que no se ha usado está marcada en gris. Figura integral 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 con 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 extremo, y la flecha blanca entre las superficies agrietadas en la superficie de la válvula A está marcada. De lo anterior, las grietas están por todas partes, las grietas son las más grandes, y las grietas están por todas partes.
Una sección de laválvula de neumáticoSe cortaron muestras A, B y C de la curvatura y se observó la morfología de la superficie con un microscopio electrónico de barrido ZEISS-SUPRA55. La composición de la microárea se analizó mediante EDS. La Figura 2(a) muestra la microestructura de la superficie de la válvula B. Se observa la presencia de numerosas partículas blancas y brillantes en la superficie (indicadas por las flechas blancas en la figura). El análisis EDS de estas partículas blancas revela un alto contenido de azufre (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) muestran las microestructuras superficiales de la válvula B. En la figura 2 (c) se observa que la superficie está casi completamente cubierta por productos de corrosión, cuyos elementos corrosivos, según el análisis del espectro de energía, incluyen principalmente S, Cl y O. El contenido de S es mayor en ciertas posiciones, como se muestra en la figura 2 (d). En la figura 2 (e) se aprecian microfisuras a lo largo del anillo de la válvula A. Las figuras 2 (f) y (g) muestran las micromorfologías superficiales de la válvula C. Esta también está completamente cubierta por productos de corrosión, cuyos elementos corrosivos incluyen S, Cl y O, al igual que en la figura 2 (e). El agrietamiento podría deberse a la corrosión bajo tensión (SCC), según el análisis de los productos de corrosión en la superficie de la válvula. La figura 2(h) muestra la microestructura superficial de la válvula C. Se observa que la superficie está relativamente limpia y que su composición química, analizada mediante EDS, es similar a la de la aleación de cobre, lo que indica que la válvula no está corroída. Al comparar la morfología microscópica y la composición química de las superficies de las tres válvulas, se observa la presencia de agentes 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 toda la sección transversal de la válvula, sino que se agrietó en el lado de la curvatura posterior, y no se agrietó en el lado opuesto a la curvatura posterior de la válvula. La inspección visual de la fractura muestra que el color de la fractura es oscuro, lo que indica que ha estado corroída, y algunas partes de la fractura son de color oscuro, lo que indica que la corrosión es más severa 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 externa 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 de energía, 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 es de tipo cristalino. Al observar la fractura con mayor aumento, también se aprecian numerosas grietas secundarias, como se muestra en la Figura 3(c). Estas grietas secundarias están señaladas con flechas blancas en la figura. Los productos de corrosión y los patrones de propagación de grietas en la superficie de fractura confirman las características de la corrosión bajo tensión.
La fractura de la válvula A no se ha abierto, se retira una sección de la válvula (incluida la posición agrietada), se esmerila y pule la sección axial de la válvula, y se utiliza una solución de Fe Cl3 (5 g) + HCl (50 mL) + C2H5OH (100 mL) que se grabó, y la estructura metalográfica y la morfología del crecimiento de la grieta se observaron con un microscopio óptico Zeiss Axio Observer A1m. La Figura 4 (a) muestra la estructura metalográfica de la válvula, que es una estructura de doble fase α+β, y β es relativamente fina y granular y se distribuye en la matriz de fase α. Los patrones de propagación de grietas en las grietas circunferenciales se muestran en la Figura 4 (a), (b). Debido a que las superficies de la grieta están llenas de productos de corrosión, el espacio entre las dos superficies de la grieta es amplio, y es difícil distinguir los patrones de propagación de la grieta. fenómeno de bifurcación. También se observaron muchas grietas secundarias (marcadas con flechas blancas en la figura) en esta grieta primaria, véase la Fig. 4(c), y estas grietas secundarias se propagaron a lo largo del grano. La muestra de válvula grabada se observó mediante SEM, y se encontró que había muchas microgrietas en otras posiciones paralelas a la grieta principal. Estas microgrietas se originaron en la superficie y se expandieron hacia el interior de la válvula. Las grietas tenían bifurcación y se extendían a lo largo del grano, véase la Figura 4 (c), (d). El entorno y el estado de tensión de estas microgrietas son casi los mismos que los de la grieta principal, por lo que se puede inferir que la forma de propagación de la grieta principal también es intergranular, lo cual también se confirma mediante la observación de la fractura de la válvula B. El fenómeno de bifurcación de la grieta muestra nuevamente las características de la fisuración 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 agrietamiento por corrosión bajo tensión provocado por SO2. El agrietamiento por corrosión bajo tensión generalmente requiere que se cumplan tres condiciones: (1) materiales sensibles a la corrosión bajo tensión; (2) medio corrosivo sensible a las aleaciones de cobre; (3) ciertas condiciones de tensión.
Generalmente se cree que los metales puros no sufren corrosión bajo tensión, mientras que todas las aleaciones son susceptibles a ella en diversos grados. En el caso del latón, se suele considerar que la estructura bifásica presenta una mayor susceptibilidad a la corrosión bajo tensión que la monofásica. Se ha documentado en la literatura que, cuando el contenido de zinc en el latón supera el 20%, la susceptibilidad a la corrosión bajo tensión es mayor, y a mayor contenido de zinc, mayor es dicha susceptibilidad. La estructura metalográfica de la boquilla de gas en este caso es una aleación bifásica α+β, con un contenido de zinc de aproximadamente el 35%, muy superior al 20%, lo que le confiere una alta sensibilidad a la corrosión bajo tensión y cumple las condiciones necesarias para la fisuración por corrosión bajo tensión.
En el caso de los materiales de latón, si no se realiza un recocido de alivio de tensiones tras la deformación por trabajo en frío, se producirá corrosión bajo tensión en condiciones de tensión y entornos corrosivos adecuados. La tensión que provoca el agrietamiento por corrosión bajo tensión suele ser una tensión de tracción localizada, que puede ser aplicada o residual. Tras inflar el neumático del camión, se genera una tensión de tracción a lo largo del eje de la boquilla de aire debido a la alta presión, lo que provoca grietas circunferenciales en la boquilla. La tensión de tracción causada por la presión interna del neumático se puede calcular fácilmente mediante la fórmula 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 de la válvula). Sin embargo, en general, la tensión de tracción generada por la presión interna del neumático no es muy grande, por lo que debe considerarse el efecto de la tensión residual. Las zonas de agrietamiento de las boquillas de gas se encuentran todas en la curvatura posterior, y es evidente que la deformación residual en dicha curvatura es grande, y existe una tensión de tracción residual en esa zona. De hecho, en muchos componentes prácticos de aleación de cobre, la fisuración por corrosión bajo tensión rara vez se debe a las tensiones de diseño, sino principalmente a tensiones residuales que no se detectan ni se tienen en cuenta. En este caso, en la curvatura posterior de la válvula, la dirección de la tensión de tracción generada por la presión interna del neumático coincide con la dirección de la tensión residual, y la superposición de estas dos tensiones crea las condiciones propicias para la fisuración por corrosión bajo tensión.
3. Conclusiones y sugerencias
Conclusión:
El agrietamiento de laválvula de neumáticoEsto se debe principalmente al agrietamiento por corrosión bajo tensión causado por el SO2.
Sugerencia
(1) Rastrear la fuente del medio corrosivo en el entorno que rodea alválvula de neumáticoy procure evitar el contacto directo con el medio corrosivo circundante. Por ejemplo, se puede aplicar una capa de recubrimiento anticorrosivo a la superficie de la válvula.
(2) La tensión residual de tracción del trabajo en frío puede eliminarse mediante procesos adecuados, como el recocido de alivio de tensiones después del doblado.
Fecha de publicación: 23 de septiembre de 2022
