1. Fræðileg prófun og greining
Af þeim 3dekkjaventlarSýnishorn frá fyrirtækinu eru 2 lokar og 1 er loka sem hefur ekki verið notaður ennþá. Fyrir A og B er lokarinn sem hefur ekki verið notaður merktur grár. Ítarleg mynd 1. Ytra byrði loka A er grunnt, ytra byrði loka B er yfirborðið, ytra byrði loka C er yfirborðið og ytra byrði loka C er yfirborðið. Lokar A og B eru þaktir tæringarefnum. Lokinn A og B eru sprungnir við beygjurnar, ytri hluti beygjunnar er meðfram lokanum, opið á lokahringnum B er sprungið við endana og hvíta örin á milli sprungnu yfirborðanna á yfirborði loka A er merkt. Af ofangreindu eru sprungurnar alls staðar, sprungurnar eru stærstu og sprungurnar eru alls staðar.
Hluti afdekksventillSýni af A, B og C voru skorin úr beygjunni og yfirborðslögun skoðuð með ZEISS-SUPRA55 rafeindasmásjá og örsamsetning svæðisins greind með EDS. Mynd 2 (a) sýnir örbyggingu yfirborðs loka B. Þar sést að margar hvítar og bjartar agnir eru á yfirborðinu (gefin til kynna með hvítum örvum á myndinni) og EDS greiningin á hvítu ögnunum hefur hátt innihald af S. Niðurstöður orkurófsgreiningarinnar á hvítu ögnunum eru sýndar á mynd 2 (b).
Myndir 2 (c) og (e) sýna yfirborðsörbyggingu loka B. Á mynd 2 (c) má sjá að yfirborðið er næstum alveg þakið tæringarefnum og tæringarefnin sem myndast við orkurófsgreiningu innihalda aðallega S, Cl og O, S-innihald í einstökum stöðum er hærra og niðurstöður orkurófsgreiningarinnar eru sýndar á mynd 2 (d). Á mynd 2 (e) má sjá að það eru örsprungur meðfram lokahringnum á yfirborði loka A. Myndir 2 (f) og (g) sýna yfirborðsörbyggingu loka C, yfirborðið er einnig alveg þakið tæringarefnum og tæringarefnin innihalda einnig S, Cl og O, svipað og á mynd 2 (e). Ástæða sprungnanna gæti verið spennutæringarsprungur (SCC) frá tæringargreiningu á yfirborði loka. Mynd 2(h) sýnir einnig örbyggingu yfirborðs loka C. Þar sést að yfirborðið er tiltölulega hreint og efnasamsetning yfirborðsins, sem greint var með EDS, er svipuð og koparblöndunni, sem bendir til þess að lokinn sé ekki tærður. Með því að bera saman smásjármyndun og efnasamsetningu þriggja lokayfirborða sést að það eru tærandi miðlar eins og S, O og Cl í umhverfinu.
Sprungan í loka B opnaðist með beygjuprófi og kom í ljós að sprungan náði ekki í gegnum allan þversnið lokans, heldur sprungu á hlið afturbeygjunnar og ekki á þeirri hlið sem er gagnstæð afturbeygjunni á lokanum. Sjónræn skoðun á sprungunni sýnir að litur sprungunnar er dökkur, sem bendir til þess að sprungan hafi tærst, og sumir hlutar sprungunnar eru dökkir á litinn, sem bendir til þess að tæringin sé alvarlegri á þessum stöðum. Brotið í loka B var skoðað undir rafeindasmásjá, eins og sýnt er á mynd 3. Mynd 3 (a) sýnir makróskópískt útlit sprungunnar í loka B. Þar sést að ytra sprungan nálægt lokanum hefur verið þakin tæringarefnum, sem bendir aftur til nærveru tærandi miðils í umhverfinu. Samkvæmt orkurófsgreiningu eru efnasamsetningar tæringarefnisins aðallega S, Cl og O, og innihald S og O er tiltölulega hátt, eins og sýnt er á mynd 3 (b). Þegar sprunguyfirborðið er skoðað sést að sprunguvöxtur er eftir kristalgerðinni. Fjölmargar aukasprungur má einnig sjá með því að skoða sprunguna við hærri stækkun, eins og sést á mynd 3(c). Aukasprungurnar eru merktar með hvítum örvum á myndinni. Tæringsafurðir og sprunguvöxtur á sprunguyfirborðinu sýna aftur einkenni spennutæringarsprungna.
Ef sprungan í loka A hefur ekki verið opnuð, skal fjarlægja hluta lokans (þar með talið sprungustaðinn), slípa og pússa áshluta lokans og nota FeCl3 (5 g) + HCl (50 ml) + C2H5OH (100 ml) lausn sem etsuð var og málmfræðileg uppbygging og sprunguvöxtur voru skoðuð með Zeiss Axio Observer A1m ljósasmásjá. Mynd 4 (a) sýnir málmfræðilega uppbyggingu lokans, sem er α+β tvífasa uppbygging, og β er tiltölulega fínt og kornótt og dreift um α-fasa fylkið. Sprungumynstur við ummálssprungurnar eru sýnd á mynd 4(a), (b). Þar sem sprunguflötin eru fyllt með tæringarefnum er bilið á milli sprunguflatanna tveggja breitt og erfitt er að greina á milli tvískiptingarfyrirbærisins. Margar aukasprungur (merktar með hvítum örvum á myndinni) sáust einnig á þessari aðalsprungu, sjá mynd 4(c), og þessar aukasprungur breiddust út eftir straumnum. Etsaða lokasýnið var skoðað með rafeindasmásjá og kom í ljós að margar örsprungur voru á öðrum stöðum samsíða aðalsprungunni. Þessar örsprungur áttu upptök sín á yfirborðinu og teygðust út að innanverðu í lokanum. Sprungurnar voru tvískiptar og teygðu sig eftir stefnunni, sjá mynd 4 (c), (d). Umhverfi og spennuástand þessara örsprungna er næstum því það sama og í aðalsprungunni, þannig að hægt er að álykta að útbreiðsluform aðalsprungunnar sé einnig millikorna, sem einnig er staðfest með brotathugun á loka B. Tvískipting sprungunnar sýnir aftur einkenni spennutæringarsprungna í lokanum.
2. Greining og umræða
Í stuttu máli má álykta að skemmdir á lokanum stafi af spennutæringu af völdum SO2. Sprungur vegna spennutæringar þurfa almennt að uppfylla þrjú skilyrði: (1) efni sem eru viðkvæm fyrir spennutæringu; (2) tærandi miðill sem er viðkvæmur fyrir koparblöndum; (3) ákveðin spennuskilyrði.
Almennt er talið að hreinir málmar þjáist ekki af spennutæringu og allar málmblöndur eru viðkvæmar fyrir spennutæringu í mismunandi mæli. Fyrir messingefni er almennt talið að tvífasa uppbygging hafi meiri spennutæringarnæmi en einfasa uppbygging. Í ritum hefur verið greint frá því að þegar Zn-innihaldið í messingefninu fer yfir 20%, þá er spennutæringarnæmi þess meiri, og því hærra sem Zn-innihaldið er, því meiri er spennutæringarnæmið. Málmfræðileg uppbygging gasstútsins í þessu tilfelli er α+β tvífasa málmblanda og Zn-innihaldið er um 35%, langt yfir 20%, þannig að hún hefur mikla spennutæringarnæmi og uppfyllir efnisskilyrði sem krafist er fyrir spennutæringarsprungur.
Fyrir messingefni, ef spennulosandi glæðing er ekki framkvæmd eftir kalda aflögun, mun spennutæring eiga sér stað við viðeigandi spennuskilyrði og tærandi umhverfi. Spennan sem veldur sprungum vegna spennutæringar er almennt staðbundin togspenna, sem getur verið beitt spenna eða leifarspenna. Eftir að vörubíladekkið er blásið upp mun togspenna myndast meðfram ásstefnu loftstútsins vegna mikils þrýstings í dekkinu, sem mun valda sprungum í ummál loftstútsins. Togspennuna sem stafar af innri þrýstingi dekksins er hægt að reikna einfaldlega út samkvæmt σ = p R / 2t (þar sem p er innri þrýstingur dekksins, R er innra þvermál ventilsins og t er veggþykkt ventilsins). Hins vegar, almennt séð, er togspennan sem myndast af innri þrýstingi dekksins ekki of mikil og áhrif leifarspennu ætti að taka tillit til. Sprungustaðsetningar gasstútanna eru allar við afturbeygjuna og það er augljóst að leifaraflögunin við afturbeygjuna er mikil og þar er leifartogspenna. Reyndar eru spennutæringarsprungur sjaldgæfar í mörgum hagnýtum koparblönduhlutum vegna hönnunarálags, og flestar þeirra eru af völdum leifarálags sem ekki er séð og hunsað. Í þessu tilviki, við afturbeygju ventilsins, er stefna togspennunnar sem myndast af innri þrýstingi dekksins í samræmi við stefnu leifarálagsins, og ofan á milli þessara tveggja álagsþátta myndar spennuskilyrði fyrir SCC.
3. Niðurstaða og tillögur
Niðurstaða:
Sprungan ídekksventillstafar aðallega af sprungum í spennutæringu af völdum SO2.
Tillaga
(1) Rekja uppruna ætandi miðilsins í umhverfinu í kringumdekksventillog reyndu að forðast beina snertingu við nærliggjandi tærandi miðil. Til dæmis er hægt að bera lag af tæringarvarnarefni á yfirborð lokans.
(2) Hægt er að útrýma togspennu sem eftir stendur við kalda vinnslu með viðeigandi aðferðum, svo sem spennulosandi glóðun eftir beygju.
Birtingartími: 23. september 2022
