1. Uji Teori dan Analisis
Dari 3katup bansampel yang disediakan oleh perusahaan, 2 adalah katup, dan 1 adalah katup yang belum pernah digunakan. Untuk A dan B, katup yang belum pernah digunakan ditandai dengan warna abu-abu. Gambar Komprehensif 1. Permukaan luar katup A dangkal, permukaan luar katup B adalah permukaan, permukaan luar katup C adalah permukaan, dan permukaan luar katup C adalah permukaan. Katup A dan B ditutupi dengan produk korosi. Katup A dan B retak di tikungan, bagian luar tikungan berada di sepanjang katup, mulut cincin katup B retak ke arah ujung, dan panah putih di antara permukaan retak pada permukaan katup A ditandai. Dari atas, retakan ada di mana-mana, retakan adalah yang terbesar, dan retakan ada di mana-mana.
Bagian darikatup banSampel A, B, dan C dipotong dari tikungan, dan morfologi permukaan diamati dengan mikroskop elektron pemindaian ZEISS-SUPRA55, dan komposisi area mikro dianalisis dengan EDS. Gambar 2 (a) menunjukkan struktur mikro permukaan katup B. Dapat dilihat bahwa terdapat banyak partikel putih dan terang pada permukaan (ditunjukkan oleh panah putih pada gambar), dan analisis EDS terhadap partikel putih memiliki kandungan S yang tinggi. Hasil analisis spektrum energi partikel putih ditunjukkan pada Gambar 2(b).
Gambar 2 (c) dan (e) adalah mikrostruktur permukaan katup B. Dapat dilihat dari Gambar 2 (c) bahwa permukaan hampir seluruhnya tertutup oleh produk korosi, dan elemen korosif dari produk korosi dengan analisis spektrum energi terutama mencakup S, Cl dan O, kandungan S dalam posisi individual lebih tinggi, dan hasil analisis spektrum energi ditunjukkan pada Gambar 2(d). Dapat dilihat dari Gambar 2(e) bahwa ada retakan mikro di sepanjang cincin katup pada permukaan katup A. Gambar 2(f) dan (g) adalah mikromorfologi permukaan katup C, permukaannya juga sepenuhnya tertutup oleh produk korosi, dan elemen korosif juga mencakup S, Cl dan O, mirip dengan Gambar 2(e). Alasan terjadinya retakan mungkin adalah retak korosi tegangan (SCC) dari analisis produk korosi pada permukaan katup. Gambar 2(h) juga merupakan mikrostruktur permukaan katup C. Dapat dilihat bahwa permukaannya relatif bersih, dan komposisi kimia permukaan yang dianalisis dengan EDS mirip dengan paduan tembaga, yang menunjukkan bahwa katup tidak terkorosi. Dengan membandingkan morfologi mikroskopis dan komposisi kimia dari ketiga permukaan katup, terlihat bahwa terdapat media korosif seperti S, O, dan Cl di lingkungan sekitarnya.
Retakan katup B dibuka melalui uji tekuk, dan ditemukan bahwa retakan tidak menembus seluruh penampang katup, retak pada sisi tekukan balik, dan tidak retak pada sisi yang berlawanan dengan tekukan balik katup. Pemeriksaan visual pada retakan menunjukkan bahwa warna retakan gelap, yang menunjukkan bahwa retakan telah terkorosi, dan beberapa bagian retakan berwarna gelap, yang menunjukkan bahwa korosi lebih serius di bagian ini. Retakan katup B diamati di bawah mikroskop elektron pemindaian, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3. Gambar 3 (a) menunjukkan tampilan makroskopis retakan katup B. Dapat dilihat bahwa retakan luar di dekat katup telah ditutupi oleh produk korosi, sekali lagi menunjukkan adanya media korosif di lingkungan sekitarnya. Menurut analisis spektrum energi, komponen kimia dari produk korosi terutama S, Cl dan O, dan kandungan S dan O relatif tinggi, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3(b). Mengamati permukaan retakan, ditemukan bahwa pola pertumbuhan retakan berada di sepanjang jenis kristal. Sejumlah besar retakan sekunder juga dapat dilihat dengan mengamati retakan pada perbesaran yang lebih tinggi, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3(c). Retakan sekunder ditandai dengan panah putih pada gambar. Produk korosi dan pola pertumbuhan retakan pada permukaan retakan kembali menunjukkan karakteristik retak korosi tegangan.
Retakan katup A belum dibuka, lepaskan sebagian katup (termasuk posisi retak), gerinda dan poles bagian aksial katup, dan gunakan larutan Fe Cl3 (5 g) +HCl (50 mL) + C2H5OH (100 mL) dietsa, dan struktur metalografi dan morfologi pertumbuhan retak diamati dengan mikroskop optik Zeiss Axio Observer A1m. Gambar 4 (a) menunjukkan struktur metalografi katup, yang merupakan struktur fase ganda α+β, dan β relatif halus dan granular serta terdistribusi pada matriks fase-α. Pola perambatan retak pada retakan melingkar ditunjukkan pada Gambar 4(a), (b). Karena permukaan retak diisi dengan produk korosi, celah antara kedua permukaan retak lebar, dan sulit untuk membedakan pola perambatan retak. fenomena bifurkasi. Banyak retakan sekunder (ditandai dengan panah putih pada gambar) juga diamati pada retakan primer ini, lihat Gambar 4(c), dan retakan sekunder ini merambat sepanjang serat. Sampel katup tergores diamati dengan SEM, dan ditemukan bahwa ada banyak retakan mikro di posisi lain yang sejajar dengan retakan utama. Retakan mikro ini berasal dari permukaan dan meluas ke bagian dalam katup. Retakan tersebut bercabang dua dan memanjang sepanjang serat, lihat Gambar 4 (c), (d). Lingkungan dan keadaan tegangan retakan mikro ini hampir sama dengan retakan utama, sehingga dapat disimpulkan bahwa bentuk perambatan retakan utama juga intergranular, yang juga dikonfirmasi oleh pengamatan fraktur katup B. Fenomena percabangan retakan kembali menunjukkan karakteristik retak korosi tegangan katup.
2. Analisis dan Pembahasan
Singkatnya, dapat disimpulkan bahwa kerusakan katup disebabkan oleh retak korosi tegangan yang disebabkan oleh SO2. Retak korosi tegangan umumnya perlu memenuhi tiga kondisi: (1) bahan yang sensitif terhadap korosi tegangan; (2) media korosif yang sensitif terhadap paduan tembaga; (3) kondisi tegangan tertentu.
Secara umum dipercaya bahwa logam murni tidak mengalami korosi tegangan, dan semua paduan rentan terhadap korosi tegangan pada tingkat yang berbeda-beda. Untuk bahan kuningan, secara umum dipercaya bahwa struktur dua fase memiliki kerentanan korosi tegangan yang lebih tinggi daripada struktur satu fase. Telah dilaporkan dalam literatur bahwa ketika kandungan Zn dalam bahan kuningan melebihi 20%, ia memiliki kerentanan korosi tegangan yang lebih tinggi, dan semakin tinggi kandungan Zn, semakin tinggi pula kerentanan korosi tegangan. Struktur metalografi nosel gas dalam kasus ini adalah paduan dua fase α+β, dan kandungan Zn sekitar 35%, jauh melebihi 20%, sehingga memiliki sensitivitas korosi tegangan yang tinggi dan memenuhi kondisi material yang diperlukan untuk retak korosi tegangan.
Untuk material kuningan, jika anil pelepas tegangan tidak dilakukan setelah deformasi pengerjaan dingin, korosi tegangan akan terjadi pada kondisi tegangan dan lingkungan korosif yang sesuai. Tegangan yang menyebabkan retak korosi tegangan umumnya adalah tegangan tarik lokal, yang dapat berupa tegangan terapan atau tegangan sisa. Setelah ban truk dipompa, tegangan tarik akan dihasilkan sepanjang arah aksial nosel udara karena tekanan tinggi di ban, yang akan menyebabkan retakan melingkar di nosel udara. Tegangan tarik yang disebabkan oleh tekanan internal ban dapat dihitung secara sederhana menurut σ=p R/2t (di mana p adalah tekanan internal ban, R adalah diameter dalam katup, dan t adalah ketebalan dinding katup). Namun, secara umum, tegangan tarik yang dihasilkan oleh tekanan internal ban tidak terlalu besar, dan pengaruh tegangan sisa harus dipertimbangkan. Posisi retak nosel gas semuanya berada di tikungan belakang, dan jelas bahwa deformasi sisa di tikungan belakang besar, dan ada tegangan tarik sisa di sana. Faktanya, pada banyak komponen paduan tembaga praktis, retak korosi tegangan jarang disebabkan oleh tegangan desain, dan sebagian besar disebabkan oleh tegangan sisa yang tidak terlihat dan diabaikan. Dalam kasus ini, pada tekukan belakang katup, arah tegangan tarik yang dihasilkan oleh tekanan internal ban konsisten dengan arah tegangan sisa, dan superposisi kedua tegangan ini memberikan kondisi tegangan untuk SCC.
3. Kesimpulan dan Saran
Kesimpulan:
Retakan padakatup banterutama disebabkan oleh retak korosi tegangan yang disebabkan oleh SO2.
Saran
(1) Melacak sumber media korosif di lingkungan sekitarkatup ban, dan usahakan untuk menghindari kontak langsung dengan media korosif di sekitarnya. Misalnya, lapisan pelapis anti-korosi dapat diaplikasikan pada permukaan katup.
(2) Tegangan tarik sisa dari pengerjaan dingin dapat dihilangkan dengan proses yang tepat, seperti anil pelepas tegangan setelah pembengkokan.
Waktu posting: 23-Sep-2022
