1. מבחן תיאורטי וניתוח
מבין ה-3שסתומי צמיגיםדוגמאות שסופקו על ידי החברה, 2 הם שסתומים, ו-1 הוא שסתום שעדיין לא נעשה בו שימוש.עבור A ו-B, השסתום שלא נעשה בו שימוש מסומן כאפור.איור מקיף 1. המשטח החיצוני של שסתום A הוא רדוד, המשטח החיצוני של שסתום B הוא פני השטח, המשטח החיצוני של שסתום C הוא פני השטח, והמשטח החיצוני של שסתום C הוא פני השטח.שסתומים A ו-B מכוסים במוצרי קורוזיה.השסתום A ו-B סדוקים בעיקולים, החלק החיצוני של העיקול נמצא לאורך השסתום, פתח טבעת השסתום B נסדק לקראת הקצה, והחץ הלבן בין המשטחים הסדוקים על פני השסתום A מסומן .מלמעלה, הסדקים נמצאים בכל מקום, הסדקים הם הגדולים ביותר, והסדקים בכל מקום.
קטע שלשסתום צמיגדגימות A, B ו-C נחתכו מהעיקול, והמורפולוגיה של פני השטח נצפתה עם מיקרוסקופ אלקטרונים סורק ZEISS-SUPRA55, והרכב המיקרו-אזור נותח עם EDS.איור 2 (א) מציג את המבנה המיקרו של משטח שסתום B.ניתן לראות כי ישנם חלקיקים לבנים ובהירים רבים על פני השטח (מסומנים על ידי החצים הלבנים באיור), ולניתוח ה-EDS של החלקיקים הלבנים יש תכולה גבוהה של S. תוצאות ניתוח ספקטרום האנרגיה של החלקיקים הלבנים מוצגים באיור 2(ב).
איורים 2(ג) ו-(ה) הם המיקרו-מבנים פני השטח של שסתום B. ניתן לראות מאיור 2(ג) שהשטח מכוסה כמעט כולו במוצרי קורוזיה, והאלמנטים המאכלים של מוצרי הקורוזיה על ידי ניתוח ספקטרום אנרגיה כוללים בעיקר S, Cl ו-O, התוכן של S בעמדות בודדות גבוה יותר, ותוצאות ניתוח ספקטרום האנרגיה מוצגות באיור 2(ד).ניתן לראות מאיור 2(ה) כי ישנם מיקרו-סדקים לאורך טבעת השסתום על פני השטח של שסתום A. איורים 2(f) ו-(g) הם מיקרו-מורפולוגיות פני השטח של שסתום C, המשטח הוא גם מכוסה לחלוטין במוצרי קורוזיה, והאלמנטים המאכלים כוללים גם S, Cl ו-O, בדומה לתמונה 2(ה).הסיבה לסדק עשויה להיות פיצוח קורוזיה במתח (SCC) מניתוח תוצר קורוזיה על פני השסתום.איור 2(h) הוא גם מבנה המיקרו של שסתום C. ניתן לראות שהמשטח נקי יחסית, וההרכב הכימי של המשטח המנותח על ידי EDS דומה לזה של סגסוגת הנחושת, מה שמעיד על כך שהשסתום הוא לא חלודה.על ידי השוואת המורפולוגיה המיקרוסקופית וההרכב הכימי של שלושת משטחי השסתומים, הוכח שיש מדיה קורוזיבית כמו S, O ו-Cl בסביבה שמסביב.
הסדק של שסתום B נפתח באמצעות בדיקת הכיפוף, ונמצא שהסדק לא חדר לכל חתך השסתום, נסדק בצד הכיפוף לאחור ולא נסדק בצד הנגדי לכיפוף האחורי. של השסתום.הבדיקה החזותית של השבר מעלה שצבע השבר כהה, המעיד על כך שהשבר עבר קורוזיה, וחלקים מהשבר בצבע כהה, מה שמעיד על כך שהקורוזיה חמורה יותר בחלקים אלו.השבר של שסתום B נצפה תחת מיקרוסקופ אלקטרוני סורק, כפי שמוצג באיור 3. איור 3 (א) מציג את המראה המקרוסקופי של שבר במסתום B.ניתן לראות כי השבר החיצוני ליד השסתום כוסה על ידי מוצרי קורוזיה, דבר המצביע שוב על נוכחות של מדיה קורוזיבית בסביבה הסובבת.לפי ניתוח ספקטרום האנרגיה, הרכיבים הכימיים של תוצר הקורוזיה הם בעיקר S, Cl ו-O, ותכולת S ו-O גבוהה יחסית, כפי שמוצג באיור 3(ב).בהתבוננות במשטח השבר, נמצא שדפוס הצמיחה של הסדק הוא לאורך סוג הגביש.ניתן לראות מספר רב של סדקים משניים גם על ידי התבוננות בשבר בהגדלות גבוהות יותר, כפי שמוצג באיור 3(ג).הסדקים המשניים מסומנים בחצים לבנים באיור.מוצרי קורוזיה ודפוסי צמיחת סדקים על פני השבר מראים שוב את המאפיינים של פיצוח קורוזיה במתח.
השבר של שסתום A לא נפתח, הסר חלק מהשסתום (כולל מצב הסדוק), טחן והבריק את הקטע הצירי של השסתום, והשתמש ב-Fe Cl3 (5 גרם) +HCl (50 מ"ל) + C2H5OH ( תמיסת 100 מ"ל) נחרטה, והמבנה המטאלוגרפי ומורפולוגיה של צמיחת הסדקים נצפו במיקרוסקופ אופטי של Zeiss Axio Observer A1m.איור 4(א) מציג את המבנה המטאלוגרפי של השסתום, שהוא מבנה α+β דו-פאזי, ו-β עדין וגרגירי יחסית ומפוזר על מטריצת ה-α-פאזית.דפוסי התפשטות הסדקים בסדקים ההיקפיים מוצגים באיור 4(א), (ב).מכיוון שמשטחי הסדקים מלאים במוצרי קורוזיה, הרווח בין שני משטחי הסדקים רחב, וקשה להבחין בין דפוסי התפשטות הסדקים.תופעת התפצלות.בסדק ראשוני זה נצפו גם סדקים משניים רבים (מסומנים בחצים לבנים באיור, ראה איור 4(ג), וסדקים משניים אלו התפשטו לאורך התבואה.דגימת השסתום החרוט נצפתה על ידי SEM, ונמצא כי היו הרבה סדקים מיקרו במיקומים אחרים במקביל לסדק הראשי.מיקרו-סדקים אלו מקורם מפני השטח והתרחבו אל פנים השסתום.הסדקים התפצלו לאורך התבואה, ראה איור 4 (ג), (ד).הסביבה ומצב הלחץ של המיקרו-סדקים הללו כמעט זהים לאלו של הסדק הראשי, ולכן ניתן להסיק שצורת ההתפשטות של הסדק הראשי היא גם בין-גרנולרית, דבר המאושר גם על ידי צפייה בשבר של שסתום B. תופעת ההתפצלות של הסדק הראשי. הסדק שוב מראה את המאפיינים של פיצוח קורוזיה במתח של השסתום.
2. ניתוח ודיון
לסיכום, ניתן להסיק שהנזק של השסתום נגרם מסדיקת קורוזיה במתח שנגרמה על ידי SO2.פיצוח קורוזיה במתח צריך בדרך כלל לעמוד בשלושה תנאים: (1) חומרים רגישים לקורוזיית מתח;(2) מדיום מאכל רגיש לסגסוגות נחושת;(3) תנאי לחץ מסוימים.
נהוג לחשוב שמתכות טהורות אינן סובלות מקורוזית מתח, וכל הסגסוגות רגישות לקורוזיה של מתח בדרגות שונות.עבור חומרי פליז, מאמינים בדרך כלל שלמבנה הדו-פאזי יש רגישות גבוהה יותר לקורוזיה למתח מאשר למבנה החד-פאזי.דווח בספרות שכאשר תכולת ה-Zn בחומר הפליז עולה על 20%, יש לו רגישות גבוהה יותר לקורוזיה למתח, וככל שתכולת ה-Zn גבוהה יותר, כך הרגישות לקורוזיה למתח גבוהה יותר.המבנה המטאלוגרפי של פיית הגז במקרה זה הוא סגסוגת דו-פאזית α+β, ותכולת ה-Zn היא כ-35%, הרבה יותר מ-20%, כך שיש לה רגישות גבוהה לקורוזיה של מתח ועומדת בתנאי החומר הנדרשים ללחץ. פיצוח קורוזיה.
עבור חומרי פליז, אם חישול לא מבוצע לאחר עיוות עבודה קרה, תתרחש קורוזיה במתח בתנאי לחץ מתאימים ובסביבות קורוזיביות.הלחץ הגורם לסדק קורוזיה במתח הוא בדרך כלל מתח מתיחה מקומי, שיכול להיות מיושם מתח או מתח שיורי.לאחר ניפוח צמיג המשאית, יווצר מתח מתיחה לאורך הכיוון הצירי של פיית האוויר עקב הלחץ הגבוה בצמיג, מה שיגרום לסדקים היקפיים בפיית האוויר.את מתח המתיחה הנגרם מהלחץ הפנימי של הצמיג ניתן לחשב בפשטות לפי σ=p R/2t (כאשר p הוא הלחץ הפנימי של הצמיג, R הוא הקוטר הפנימי של השסתום, ו-t הוא עובי הדופן של השסתום).עם זאת, באופן כללי, מתח המתיחה הנוצר מהלחץ הפנימי של הצמיג אינו גדול מדי, ויש לקחת בחשבון את השפעת הלחץ השיורי.מצבי הפיצוח של חרירי הגז נמצאים כולם בכיפוף האחורי, וברור שהעיוות השיורי בכפיפה האחורית הוא גדול, ויש שם מתח מתיחה שיורי.למעשה, ברכיבים מעשיים רבים של סגסוגת נחושת, פיצוח קורוזיה במתח נגרם רק לעתים נדירות על ידי לחצים תכנוניים, ורובם נגרמים על ידי מתחים שיוריים שאינם נראים ומתעלמים מהם.במקרה זה, בעיקול האחורי של השסתום, כיוון מתח המתיחה שנוצר על ידי הלחץ הפנימי של הצמיג תואם את כיוון הלחץ השיורי, והסופרפוזיציה של שני הלחצים הללו מספקת את מצב הלחץ עבור SCC .
3. מסקנה והצעות
סיכום:
הפיצוח של השסתום צמיגנגרמת בעיקר על ידי פיצוח קורוזיה במתח הנגרם על ידי SO2.
הַצָעָה
(1) עקבו אחר מקור המדיום המאכל בסביבה סביבשסתום צמיג, ונסו להימנע ממגע ישיר עם המדיום המאכל שמסביב.לדוגמה, ניתן ליישם שכבה של ציפוי נגד קורוזיה על פני השסתום.
(2) ניתן לבטל את מתח המתיחה השיורי של עבודה קרה על ידי תהליכים מתאימים, כגון חישול הפגת מתח לאחר כיפוף.
זמן פרסום: 23 בספטמבר 2022