1. Теориялық сынақ және талдау
3-теншина клапандарыКомпания ұсынған үлгілерде 2 клапан, ал 1 әлі пайдаланылмаған клапан бар. А және В үшін пайдаланылмаған клапан сұр түспен белгіленген. 1-кеңес сурет. А клапанының сыртқы беті таяз, В клапанының сыртқы беті беті, С клапанының сыртқы беті беті, ал С клапанының сыртқы беті беті. А және В клапандары коррозия өнімдерімен жабылған. А және В клапандары иілген жерлерде жарылған, иілген жердің сыртқы бөлігі клапан бойымен, В клапан сақинасының аузы соңына қарай жарылған, ал А клапанының бетіндегі жарылған беттер арасындағы ақ көрсеткі белгіленген. Жоғарыда айтылғандардан жарықтар барлық жерде, жарықтар ең үлкен және жарықтар барлық жерде.
Бір бөлігішина клапаныИілуден A, B және C үлгілері кесіліп алынды, бетінің морфологиясы ZEISS-SUPRA55 сканерлеуші электронды микроскоппен бақыланды, ал микроаудан құрамы EDS арқылы талданды. 2(a) суретте B клапанының бетінің микроқұрылымы көрсетілген. Бетінде көптеген ақ және ашық бөлшектер бар екенін (суретте ақ көрсеткілермен көрсетілген) және ақ бөлшектердің EDS талдауында S мөлшері жоғары екенін көруге болады. Ақ бөлшектердің энергия спектрін талдау нәтижелері 2(b) суретте көрсетілген.
2(c) және (e) суреттері В клапанының беттік микроқұрылымдары болып табылады. 2(c) суретінен беттің толығымен дерлік коррозия өнімдерімен жабылғанын және энергия спектрін талдау арқылы коррозия өнімдерінің коррозиялық элементтеріне негізінен S, Cl және O кіретінін, жеке позициялардағы S мөлшері жоғары екенін және энергия спектрін талдау нәтижелері 2(d) суретте көрсетілгенін көруге болады. 2(e) суретінен А клапанының бетіндегі клапан сақинасы бойымен микрожарықтар бар екенін көруге болады. 2(f) және (g) суреттері С клапанының беттік микроморфологиясы болып табылады, беті де толығымен коррозия өнімдерімен жабылған, ал коррозиялық элементтерге 2(e) суретіндегідей S, Cl және O да кіреді. Жарылудың себебі клапан бетіндегі коррозия өнімдерін талдаудан алынған кернеулі коррозиялық жарықшақ (SCC) болуы мүмкін. 2(h) суретте C клапанының беттік микроқұрылымы да көрсетілген. Беттің салыстырмалы түрде таза екенін және EDS арқылы талданған беттің химиялық құрамы мыс қорытпасының құрамына ұқсас екенін көруге болады, бұл клапанның коррозияға ұшырамағанын көрсетеді. Үш клапан бетінің микроскопиялық морфологиясы мен химиялық құрамын салыстыру арқылы қоршаған ортада S, O және Cl сияқты коррозиялық орта бар екені көрсетілген.
B клапанының сызығы иілу сынағы арқылы ашылды, және сызат клапанның көлденең қимасының барлығын тесіп өтпегені, артқы иілу жағында және клапанның артқы иілісіне қарама-қарсы жағында сызат түспегені анықталды. Сынықты көзбен тексеру сынықтың түсі күңгірт екенін көрсетеді, бұл сынықтың коррозияға ұшырағанын көрсетеді, ал сынықтың кейбір бөліктері күңгірт түсті, бұл коррозияның бұл бөліктерде ауыр екенін көрсетеді. B клапанының сынуы 3-суретте көрсетілгендей сканерлейтін электронды микроскоппен байқалды. 3-суретте (а) B клапанының сынуының макроскопиялық көрінісі көрсетілген. Клапанның жанындағы сыртқы сынық коррозия өнімдерімен жабылғанын көруге болады, бұл қоршаған ортада коррозиялық ортаның бар екенін тағы да көрсетеді. Энергия спектрін талдауға сәйкес, коррозия өнімінің химиялық компоненттері негізінен S, Cl және O болып табылады, ал S және O құрамы салыстырмалы түрде жоғары, бұл 3(b) суретте көрсетілген. Сынық бетін бақылау кезінде жарықшақтардың өсу үлгісі кристалдық тип бойынша екені анықталды. 3(c) суретте көрсетілгендей, үлкенірек үлкейту кезінде сынықты бақылау арқылы да көптеген екінші реттік жарықшақтарды көруге болады. Суретте екінші реттік жарықшақтар ақ көрсеткілермен белгіленген. Сынық бетіндегі коррозия өнімдері және жарықшақтардың өсу үлгілері кернеу коррозиясының жарылуының сипаттамаларын тағы да көрсетеді.
А клапанының сынуы ашылмаған, клапанның бір бөлігін алып тастаңыз (жарылған жерін қоса алғанда), клапанның осьтік бөлігін тегістеп, жылтыратыңыз және Fe Cl3 (5 г) + HCl (50 мл) + C2H5OH (100 мл) ерітіндісін қолданыңыз, содан кейін Zeiss Axio Observer A1m оптикалық микроскопымен металлографиялық құрылым мен жарықшақтардың өсу морфологиясы бақыланды. 4-суретте (а) клапанның металлографиялық құрылымы көрсетілген, ол α+β қос фазалы құрылым болып табылады, ал β салыстырмалы түрде ұсақ және түйіршікті және α-фазалық матрицада таралған. Шеңберлік жарықшақтардағы жарықшақтардың таралу үлгілері 4(а), (б) суреттерде көрсетілген. Жарықшақ беттері коррозия өнімдерімен толтырылғандықтан, екі жарықшақ бетінің арасындағы саңылау кең және жарықшақтардың таралу үлгілерін ажырату қиын. Бифуркация құбылысы. Бұл бастапқы жарықшақта көптеген екінші реттік жарықшақтар (суретте ақ көрсеткілермен белгіленген) байқалды, 4(с) суретті қараңыз, және бұл екінші реттік жарықшақтар түйіршік бойымен таралған. Оюлы клапан үлгісі SEM арқылы бақыланды және негізгі жарықшаққа параллель орналасқан басқа жерлерде көптеген микрожарықшақтар бар екені анықталды. Бұл микрожарықшақтар бетінен пайда болып, клапанның ішіне қарай кеңейген. Жарықшақтар бифуркацияға ие болды және түйіршік бойымен созылды, 4 (c), (d) суреттерін қараңыз. Бұл микрожарықшақтардың ортасы мен кернеу күйі негізгі жарықшақтың ортасымен бірдей дерлік, сондықтан негізгі жарықшақтың таралу формасы да түйіршікаралық деп қорытынды жасауға болады, бұл В клапанының сынуын бақылаумен де расталады. Жарықшақтың бифуркация құбылысы клапанның кернеу коррозиясынан болатын жарылуының сипаттамаларын тағы да көрсетеді.
2. Талдау және талқылау
Қорытындылай келе, клапанның зақымдануы SO2 тудыратын кернеулік коррозиядан болатын жарықшақтан туындайды деп қорытынды жасауға болады. Кернеулік коррозиядан болатын жарықшақтау әдетте үш шартқа сәйкес келуі керек: (1) кернеулік коррозияға сезімтал материалдар; (2) мыс қорытпаларына сезімтал коррозиялық орта; (3) белгілі бір кернеулік жағдайлар.
Жалпы алғанда, таза металдар кернеу коррозиясына ұшырамайды және барлық қорытпалар әртүрлі дәрежеде кернеу коррозиясына ұшырайды деп есептеледі. Жез материалдары үшін екі фазалы құрылым бір фазалы құрылымға қарағанда кернеу коррозиясына жоғары сезімталдыққа ие деп есептеледі. Әдебиеттерде жез материалындағы Zn мөлшері 20%-дан асқан кезде оның кернеу коррозиясына жоғары сезімталдығы болатыны және Zn мөлшері неғұрлым жоғары болса, кернеу коррозиясына соғұрлым жоғары болатыны туралы хабарланған. Бұл жағдайда газ форсункасының металлографиялық құрылымы α+β екі фазалы қорытпа болып табылады, ал Zn мөлшері шамамен 35% құрайды, бұл 20%-дан әлдеқайда асады, сондықтан ол кернеу коррозиясына жоғары сезімталдыққа ие және кернеу коррозиясының жарылуы үшін қажетті материалдық жағдайларға сәйкес келеді.
Жез материалдары үшін, егер суық өңдеу деформациясынан кейін кернеуді азайту күйдіру жүргізілмесе, кернеу коррозиясы қолайлы кернеу жағдайларында және коррозиялық ортада пайда болады. Кернеу коррозиясының жарылуын тудыратын кернеу, әдетте, жергілікті созылу кернеуі болып табылады, оған кернеу немесе қалдық кернеу қолданылуы мүмкін. Жүк көлігінің шинасы үрленгеннен кейін, шинаның жоғары қысымына байланысты ауа форсункасының осьтік бағыты бойынша созылу кернеуі пайда болады, бұл ауа форсункасында шеңберлік жарықтар тудырады. Шинаның ішкі қысымынан туындаған созылу кернеуін σ=p R/2t формуласы бойынша оңай есептеуге болады (мұндағы p - шинаның ішкі қысымы, R - клапанның ішкі диаметрі және t - клапанның қабырға қалыңдығы). Дегенмен, жалпы алғанда, шинаның ішкі қысымынан туындаған созылу кернеуі тым үлкен емес және қалдық кернеудің әсерін ескеру қажет. Газ форсункаларының жарықшақ орналасу орындарының барлығы артқы иілуде, және артқы иілудегі қалдық деформацияның үлкен екені және онда қалдық созылу кернеуі бар екені анық. Шын мәнінде, көптеген практикалық мыс қорытпаларының компоненттерінде кернеулік коррозиядан пайда болатын жарықшақ сирек жағдайда конструкциялық кернеулерден туындайды, ал олардың көпшілігі байқалмайтын және ескерілмейтін қалдық кернеулерден туындайды. Бұл жағдайда клапанның артқы иілуінде шинаның ішкі қысымынан туындайтын созылу кернеуінің бағыты қалдық кернеудің бағытымен сәйкес келеді, ал бұл екі кернеудің суперпозициясы SCC үшін кернеу шартын қамтамасыз етеді.
3. Қорытынды және ұсыныстар
Қорытынды:
Жарылысшина клапанынегізінен SO2 тудыратын кернеулі коррозиялық жарықшақтан туындайды.
Ұсыныс
(1) Коррозиялы ортаның көзін айналасындағы ортадан іздеңізшина клапаныжәне айналасындағы коррозиялық ортамен тікелей жанасудан аулақ болуға тырысыңыз. Мысалы, клапанның бетіне коррозияға қарсы жабын қабатын жағуға болады.
(2) Суық өңдеудің қалдық созылу кернеуін иілуден кейін кернеуді азайту сияқты тиісті процестер арқылы жоюға болады.
Жарияланған уақыты: 2022 жылғы 23 қыркүйек
