1. Uji dan Analisis Teoritis
Dari 3katup bansampel yang disediakan oleh perusahaan, 2 adalah katup, dan 1 adalah katup yang belum digunakan. Untuk A dan B, katup yang belum digunakan ditandai dengan warna abu-abu. Gambar Lengkap 1. Permukaan luar katup A dangkal, permukaan luar katup B adalah permukaannya, permukaan luar katup C adalah permukaannya, dan permukaan luar katup C adalah permukaannya. Katup A dan B ditutupi dengan produk korosi. Katup A dan B retak pada bagian tikungan, bagian luar tikungan berada di sepanjang katup, mulut cincin katup B retak di bagian ujung, dan tanda panah putih di antara permukaan retak pada permukaan katup A ditandai . Dari gambar di atas, retakan ada dimana-mana, retakan terbesar, dan retakan dimana-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. Terlihat banyak terdapat partikel berwarna putih dan terang di permukaan (ditunjukkan dengan panah putih pada gambar), dan analisis EDS terhadap partikel putih tersebut memiliki kandungan S yang tinggi. Hasil analisis spektrum energi partikel putih tersebut ditunjukkan pada Gambar 2(b).
Gambar 2 (c) dan (e) merupakan struktur mikro permukaan katup B. Terlihat dari Gambar 2 (c) bahwa permukaannya hampir seluruhnya tertutup oleh produk korosi, dan unsur korosif dari produk korosi tersebut berdasarkan analisis spektrum energi terutama mencakup S, Cl dan O, kandungan S pada masing-masing posisi lebih tinggi, dan hasil analisis spektrum energi ditunjukkan pada Gambar 2 (d). Terlihat dari Gambar 2(e) terdapat retakan mikro sepanjang ring katup pada permukaan katup A. Gambar 2(f) dan (g) merupakan mikromorfologi permukaan katup C, permukaannya juga seluruhnya tertutup oleh produk korosi, dan unsur korosif juga mencakup S, Cl dan O, mirip dengan Gambar 2 (e). Penyebab keretakan mungkin karena retak korosi tegangan (SCC) dari analisis produk korosi pada permukaan katup. Gambar 2(h) juga merupakan struktur mikro permukaan katup C. Terlihat bahwa permukaannya relatif bersih, dan komposisi kimia permukaan yang dianalisis dengan EDS mirip dengan paduan tembaga, yang menunjukkan bahwa katup tersebut tidak terkorosi. Dengan membandingkan morfologi mikroskopis dan komposisi kimia ketiga permukaan katup, terlihat adanya media korosif seperti S, O dan Cl di lingkungan sekitarnya.
Retakan katup B dibuka melalui uji lentur, dan ditemukan bahwa retakan tidak menembus seluruh penampang katup, retak pada sisi tikungan belakang, dan tidak retak pada sisi berlawanan dengan tikungan belakang. dari katup. Pemeriksaan visual pada patahan menunjukkan bahwa warna patahan tersebut gelap, menandakan bahwa patahan tersebut telah terkorosi, dan beberapa bagian patahan berwarna gelap, yang menandakan bahwa korosi lebih parah pada bagian tersebut. Patahnya katup B diamati di bawah mikroskop elektron, seperti ditunjukkan pada Gambar 3. Gambar 3 (a) menunjukkan penampakan makroskopis dari patahnya katup B. Terlihat bahwa retakan luar di dekat katup telah tertutup oleh produk korosi, yang sekali lagi menunjukkan adanya media korosif di lingkungan sekitarnya. Menurut analisis spektrum energi, komponen kimia produk korosi sebagian besar adalah S, Cl dan O, dan kandungan S dan O relatif tinggi, seperti ditunjukkan pada Gambar 3(b). Dilihat dari permukaan rekahannya, ditemukan pola pertumbuhan retakan sepanjang tipe 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 rekahan kembali menunjukkan ciri-ciri retak korosi tegangan.
Patahan katup A belum dibuka, hilangkan sebagian katup (termasuk posisi retak), giling dan poles bagian aksial katup, dan gunakan Fe Cl3 (5 g) +HCl (50 mL) + C2H5OH ( Larutan 100 mL) dietsa, dan struktur metalografi serta morfologi pertumbuhan retakan diamati dengan mikroskop optik Zeiss Axio Observer A1m. Gambar 4 (a) menunjukkan struktur metalografi katup, yaitu 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 retakan dipenuhi dengan produk korosi, jarak antara kedua permukaan retakan menjadi lebar, dan pola perambatan retakan sulit dibedakan. fenomena bifurkasi. Banyak retakan sekunder (ditandai dengan panah putih pada gambar) juga teramati pada retakan primer ini, lihat Gambar 4(c), dan retakan sekunder ini merambat sepanjang butiran. Sampel katup yang tergores diamati dengan SEM, dan ditemukan banyak retakan mikro pada posisi lain yang sejajar dengan retakan utama. Retakan mikro ini berasal dari permukaan dan meluas ke bagian dalam katup. Retakan tersebut mengalami percabangan dan memanjang sepanjang butiran, lihat Gambar 4 (c), (d). Lingkungan dan keadaan tegangan pada retakan mikro ini hampir sama dengan retakan utama, sehingga dapat disimpulkan bahwa bentuk perambatan retakan utama juga bersifat intergranular, hal ini juga dibuktikan dengan pengamatan patahan pada katup B. Fenomena bifurkasi retakan tersebut kembali menunjukkan ciri-ciri retak korosi tegangan pada katup.
2. Analisis dan Pembahasan
Kesimpulannya dapat disimpulkan bahwa kerusakan katup disebabkan oleh retak korosi tegangan yang disebabkan oleh SO2. Retak korosi tegangan umumnya harus memenuhi tiga kondisi: (1) bahan sensitif terhadap korosi tegangan; (2) media korosif yang sensitif terhadap paduan tembaga; (3) kondisi stres tertentu.
Secara umum diyakini bahwa logam murni tidak mengalami korosi tegangan, dan semua paduan rentan terhadap korosi tegangan pada tingkat yang berbeda-beda. Untuk material kuningan, secara umum diyakini bahwa struktur fase ganda memiliki kerentanan korosi tegangan yang lebih tinggi dibandingkan struktur fase tunggal. Literatur telah melaporkan bahwa ketika kandungan Zn dalam bahan kuningan melebihi 20%, maka ia memiliki kerentanan terhadap korosi tegangan yang lebih tinggi, dan semakin tinggi kandungan Zn, semakin tinggi pula kerentanan terhadap korosi tegangan. Struktur metalografi nosel gas dalam hal ini adalah paduan fase ganda α+β, dan kandungan Zn sekitar 35%, jauh melebihi 20%, sehingga memiliki sensitivitas korosi tegangan tinggi dan memenuhi kondisi material yang diperlukan untuk tegangan. retak korosi.
Untuk bahan kuningan, jika anil pelepas tegangan tidak dilakukan setelah deformasi pengerjaan dingin, korosi tegangan akan terjadi pada kondisi tegangan yang sesuai dan lingkungan korosif. Tegangan yang menyebabkan retak korosi tegangan umumnya merupakan tegangan tarik lokal, yang dapat berupa tegangan terapan atau tegangan sisa. Setelah ban truk dipompa, akan timbul tegangan tarik sepanjang arah aksial nosel udara akibat tingginya tekanan pada ban, yang akan menimbulkan retakan melingkar pada nosel udara. Tegangan tarik yang disebabkan oleh tekanan internal ban dapat dihitung secara sederhana berdasarkan σ=p R/2t (di mana p adalah tekanan internal ban, R adalah diameter dalam katup, dan t adalah tebal dinding ban. katup). Namun secara umum tegangan tarik yang ditimbulkan oleh tekanan internal ban tidak terlalu besar, dan pengaruh tegangan sisa harus diperhatikan. Posisi retak nozel gas semuanya berada di backbend, dan terlihat jelas bahwa sisa deformasi di backbend besar, dan terdapat 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 hal ini, pada tikungan 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:
Retaknyakatup banterutama disebabkan oleh retak korosi tegangan yang disebabkan oleh SO2.
Saran
(1) Telusuri sumber media korosif pada lingkungan sekitarkatup ban, dan cobalah untuk menghindari kontak langsung dengan media korosif di sekitarnya. Misalnya, lapisan lapisan anti korosi dapat diaplikasikan pada permukaan katup.
(2) Tegangan tarik sisa pada pengerjaan dingin dapat dihilangkan dengan proses yang tepat, seperti anil pelepas tegangan setelah pembengkokan.
Waktu posting: 23 Sep-2022