1. الاختبار والتحليل النظري
من 3صمامات الإطاراتالعينات المقدمة من الشركة، 2 صمامات، و1 صمام لم يتم استخدامه بعد.بالنسبة للصمام A وB، يتم وضع علامة على الصمام الذي لم يتم استخدامه باللون الرمادي.الشكل الشامل 1. السطح الخارجي للصمام A ضحل، والسطح الخارجي للصمام B هو السطح، والسطح الخارجي للصمام C هو السطح، والسطح الخارجي للصمام C هو السطح.الصمامات A و B مغطاة بمنتجات التآكل.يتم تشقق الصمامين A وB عند الانحناءات، والجزء الخارجي من الانحناء على طول الصمام، والفوهة الدائرية للصمام B متشققة باتجاه النهاية، ويتم وضع علامة على السهم الأبيض بين الأسطح المتشققة على سطح الصمام A .ومما سبق فإن الشقوق موجودة في كل مكان، والشقوق هي الأكبر، والشقوق موجودة في كل مكان.
قسم منصمام الإطاراتتم قطع عينات A وB وC من الانحناء، وتمت ملاحظة شكل السطح باستخدام المجهر الإلكتروني الماسح ZEISS-SUPRA55، وتم تحليل تكوين المنطقة الدقيقة باستخدام EDS.يوضح الشكل 2 (أ) البنية المجهرية لسطح الصمام B.يمكن ملاحظة أن هناك العديد من الجزيئات البيضاء والمشرقة على السطح (المشار إليها بالأسهم البيضاء في الشكل)، ويحتوي تحليل EDS للجسيمات البيضاء على نسبة عالية من S. نتائج تحليل طيف الطاقة للجسيمات البيضاء تظهر في الشكل 2 (ب).
الشكلان 2 (ج) و (هـ) هما الهياكل المجهرية السطحية للصمام B. ويمكن أن نرى من الشكل 2 (ج) أن السطح مغطى بالكامل تقريبًا بمنتجات التآكل، والعناصر المسببة للتآكل لمنتجات التآكل عن طريق تحليل طيف الطاقة تشمل بشكل أساسي S وCl وO، ويكون محتوى S في المواضع الفردية أعلى، وتظهر نتائج تحليل طيف الطاقة في الشكل 2 (د).يمكن أن نرى من الشكل 2 (هـ) أن هناك شقوقًا صغيرة على طول حلقة الصمام على سطح الصمام A. الشكلان 2 (و) و (ز) هما الشكلان الدقيقان للسطح للصمام C، والسطح أيضًا مغطاة بالكامل بمنتجات التآكل، وتشمل العناصر المسببة للتآكل أيضًا S وCl وO، على غرار الشكل 2 (هـ).قد يكون سبب التشقق هو تكسير التآكل الإجهادي (SCC) الناتج عن تحليل منتج التآكل على سطح الصمام.الشكل 2 (ح) هو أيضًا البنية المجهرية لسطح الصمام C. ويمكن ملاحظة أن السطح نظيف نسبيًا، والتركيب الكيميائي للسطح الذي تم تحليله بواسطة EDS مشابه لتركيب سبائك النحاس، مما يشير إلى أن الصمام لا تتآكل.من خلال مقارنة الشكل المجهري والتركيب الكيميائي لأسطح الصمامات الثلاثة، تبين وجود وسائط مسببة للتآكل مثل S وO وCl في البيئة المحيطة.
تم فتح صدع الصمام B من خلال اختبار الانحناء، وتبين أن الشق لم يخترق المقطع العرضي للصمام بالكامل، وتشقق على جانب الانحناء الخلفي، ولم يتشقق على الجانب المقابل للانحناء الخلفي من الصمام.وبالفحص البصري للكسر يظهر أن لون الكسر غامق مما يدل على أن الكسر قد تعرض للتآكل، كما أن بعض أجزاء الكسر تكون داكنة اللون مما يدل على أن التآكل يكون أكثر خطورة في هذه الأجزاء.وقد لوحظ كسر الصمام B تحت المجهر الإلكتروني الماسح، كما هو مبين في الشكل 3. ويبين الشكل 3 (أ) المظهر العياني لكسر الصمام B.ويمكن ملاحظة أن الكسر الخارجي بالقرب من الصمام قد تمت تغطيته بمنتجات التآكل، مما يشير مرة أخرى إلى وجود الوسائط المسببة للتآكل في البيئة المحيطة.وفقًا لتحليل طيف الطاقة، فإن المكونات الكيميائية لمنتج التآكل هي بشكل أساسي S وCl وO، ومحتويات S وO مرتفعة نسبيًا، كما هو موضح في الشكل 3 (ب).وبملاحظة سطح الكسر، وجد أن نمط نمو الشق يكون على طول النوع البلوري.ويمكن أيضًا رؤية عدد كبير من الشقوق الثانوية من خلال ملاحظة الكسر عند التكبير الأعلى، كما هو موضح في الشكل 3(ج).يتم تمييز الشقوق الثانوية بأسهم بيضاء في الشكل.تظهر منتجات التآكل وأنماط نمو الشقوق على سطح الكسر مرة أخرى خصائص التشقق الناتج عن التآكل الإجهادي.
لم يتم فتح كسر الصمام A، قم بإزالة جزء من الصمام (بما في ذلك الموضع المتصدع)، وقم بطحن وتلميع القسم المحوري للصمام، واستخدم Fe Cl3 (5 جم) +HCl (50 مل) + C2H5OH ( تم حفر محلول 100 مل، وتم ملاحظة البنية المعدنية وتشكل نمو الكراك باستخدام المجهر الضوئي Zeiss Axio Observer A1m.يوضح الشكل 4 (أ) التركيب المعدني للصمام، وهو هيكل ثنائي الطور α+β، وβ ناعم وحبيبي نسبيًا وموزع على مصفوفة الطور α.تظهر أنماط انتشار الشقوق في الشقوق المحيطية في الشكل 4 (أ)، (ب).نظرًا لأن أسطح الشقوق مملوءة بمنتجات التآكل، فإن الفجوة بين سطحي الشقوق واسعة، ومن الصعب التمييز بين أنماط انتشار الشقوق.ظاهرة التشعب.وقد لوحظت أيضًا العديد من الشقوق الثانوية (المميزة بأسهم بيضاء في الشكل) على هذا الشق الأولي، انظر الشكل 4 (ج)، وتنتشر هذه الشقوق الثانوية على طول الحبوب.تمت ملاحظة عينة الصمام المحفور بواسطة SEM، وتبين وجود العديد من الشقوق الصغيرة في مواضع أخرى موازية للشق الرئيسي.نشأت هذه الشقوق الصغيرة من السطح وامتدت إلى داخل الصمام.كانت الشقوق متشعبة وممتدة على طول الحبوب، انظر الشكل 4 (ج)، (د).البيئة وحالة الضغط لهذه الشقوق الصغيرة هي تقريبًا نفس تلك الموجودة في الشق الرئيسي، لذلك يمكن استنتاج أن شكل انتشار الشق الرئيسي هو أيضًا بين الحبيبات، وهو ما تؤكده أيضًا ملاحظة الكسر للصمام B. ظاهرة التشعب يظهر الكراك مرة أخرى خصائص تكسير الصمام بسبب التآكل الإجهادي.
2. التحليل والمناقشة
خلاصة القول، يمكن استنتاج أن تلف الصمام ناتج عن التشقق الناتج عن التآكل الناتج عن ثاني أكسيد الكبريت.يحتاج التشقق الناتج عن التآكل الإجهادي عمومًا إلى تلبية ثلاثة شروط: (1) المواد الحساسة للتآكل الإجهادي؛(2) وسط أكال حساس لسبائك النحاس؛(3) بعض ظروف الإجهاد.
من المعتقد عمومًا أن المعادن النقية لا تعاني من التآكل الإجهادي، وجميع السبائك عرضة للتآكل الإجهادي بدرجات متفاوتة.بالنسبة للمواد النحاسية، يُعتقد عمومًا أن الهيكل ثنائي الطور لديه قابلية أعلى للتآكل الإجهادي مقارنة بالهيكل أحادي الطور.لقد ورد في الأدبيات أنه عندما يتجاوز محتوى الزنك في مادة النحاس 20٪، يكون لديه قابلية أعلى للتآكل الإجهادي، وكلما زاد محتوى الزنك، زادت قابلية التآكل الإجهادي.الهيكل المعدني لفوهة الغاز في هذه الحالة عبارة عن سبيكة α+β ثنائية الطور، ويبلغ محتوى الزنك حوالي 35%، وهو ما يتجاوز 20% بكثير، لذلك فهو يتمتع بحساسية عالية للتآكل الناتج عن الإجهاد ويلبي الظروف المادية المطلوبة للإجهاد تكسير التآكل.
بالنسبة للمواد النحاسية، إذا لم يتم إجراء التلدين لتخفيف الضغط بعد تشوه العمل البارد، فسوف يحدث التآكل الإجهادي في ظل ظروف الضغط المناسبة والبيئات المسببة للتآكل.الإجهاد الذي يسبب تشقق التآكل الإجهادي هو بشكل عام إجهاد الشد الموضعي، والذي يمكن تطبيقه على الإجهاد أو الإجهاد المتبقي.بعد نفخ إطار الشاحنة، سيتم توليد إجهاد الشد على طول الاتجاه المحوري لفوهة الهواء بسبب الضغط العالي في الإطار، مما سيؤدي إلى حدوث تشققات محيطية في فوهة الهواء.يمكن حساب إجهاد الشد الناتج عن الضغط الداخلي للإطار ببساطة وفقًا لـ σ=p R/2t (حيث p هو الضغط الداخلي للإطار، وR هو القطر الداخلي للصمام، وt هو سمك جدار الإطار صمام).ومع ذلك، بشكل عام، فإن إجهاد الشد الناتج عن الضغط الداخلي للإطار ليس كبيرًا جدًا، وينبغي أخذ تأثير الإجهاد المتبقي في الاعتبار.مواضع التشقق لفوهات الغاز كلها في المنحنى الخلفي، ومن الواضح أن التشوه المتبقي في المنحنى الخلفي كبير، وهناك إجهاد شد متبقي هناك.في الواقع، في العديد من مكونات سبائك النحاس العملية، نادرًا ما يحدث التشقق الناتج عن التآكل الإجهادي بسبب ضغوط التصميم، ومعظمها ناتج عن الضغوط المتبقية التي لا يمكن رؤيتها أو تجاهلها.في هذه الحالة، عند الانحناء الخلفي للصمام، يكون اتجاه إجهاد الشد الناتج عن الضغط الداخلي للإطار متوافقًا مع اتجاه الإجهاد المتبقي، كما أن تراكب هذين الضغطين يوفر حالة الإجهاد لـ SCC .
3. الخاتمة والاقتراحات
خاتمة:
تكسير الصمام الإطاراتيحدث بشكل رئيسي بسبب التشقق الناتج عن التآكل الناتج عن ثاني أكسيد الكبريت.
اقتراح
(1) تتبع مصدر الوسط المسببة للتآكل في البيئة المحيطةصمام الإطاراتوحاول تجنب الاتصال المباشر مع الوسط المسبب للتآكل المحيط.على سبيل المثال، يمكن تطبيق طبقة من الطلاء المضاد للتآكل على سطح الصمام.
(2) يمكن التخلص من إجهاد الشد المتبقي للعمل البارد عن طريق العمليات المناسبة، مثل التلدين لتخفيف الإجهاد بعد الثني.
وقت النشر: 23 سبتمبر 2022