1. Test théorique et analyse
Des 3valves de pneuséchantillons fournis par l'entreprise, 2 sont des vannes et 1 est une vanne qui n'a pas encore été utilisée.Pour A et B, la vanne qui n'a pas été utilisée est marquée en gris.Figure complète 1. La surface extérieure de la vanne A est peu profonde, la surface extérieure de la vanne B est la surface, la surface extérieure de la vanne C est la surface et la surface extérieure de la vanne C est la surface.Les vannes A et B sont recouvertes de produits de corrosion.Les valves A et B sont fissurées au niveau des coudes, la partie extérieure du coude se trouve le long de la valve, l'embouchure de l'anneau de valve B est fissurée vers l'extrémité et la flèche blanche entre les surfaces fissurées sur la surface de la valve A est marquée. .De ce qui précède, les fissures sont partout, les fissures sont les plus grandes et les fissures sont partout.
Une section duvalve de pneuLes échantillons A, B et C ont été découpés dans le coude, la morphologie de la surface a été observée avec un microscope électronique à balayage ZEISS-SUPRA55 et la composition des micro-zones a été analysée avec EDS.La figure 2 (a) montre la microstructure de la surface de la valve B.On peut voir qu'il y a de nombreuses particules blanches et brillantes à la surface (indiquées par les flèches blanches sur la figure), et l'analyse EDS des particules blanches a une teneur élevée en S. Les résultats de l'analyse du spectre énergétique des particules blanches sont illustrés à la figure 2 (b).
Les figures 2 (c) et (e) sont les microstructures de surface de la vanne B. On peut voir sur la figure 2 (c) que la surface est presque entièrement recouverte de produits de corrosion, et les éléments corrosifs des produits de corrosion par analyse du spectre énergétique comprennent principalement S, Cl et O, la teneur en S dans les positions individuelles est plus élevée et les résultats de l'analyse du spectre énergétique sont présentés sur la figure 2 (d).On peut voir sur la figure 2(e) qu'il y a des microfissures le long de l'anneau de valve sur la surface de la valve A. Les figures 2(f) et (g) sont les micromorphologies de surface de la valve C, la surface est également complètement recouvert par des produits de corrosion, et les éléments corrosifs incluent également S, Cl et O, similaire à la figure 2 (e).La cause de la fissuration peut être une fissuration par corrosion sous contrainte (SCC) résultant de l'analyse des produits de corrosion sur la surface de la vanne.La figure 2 (h) représente également la microstructure de surface de la vanne C. On peut voir que la surface est relativement propre et que la composition chimique de la surface analysée par EDS est similaire à celle de l'alliage de cuivre, ce qui indique que la vanne est pas corrodé.En comparant la morphologie microscopique et la composition chimique des trois surfaces de valve, il est montré qu'il existe des milieux corrosifs tels que S, O et Cl dans le milieu environnant.
La fissure de la vanne B a été ouverte lors de l'essai de flexion, et il a été constaté que la fissure n'a pas pénétré toute la section transversale de la vanne, s'est fissurée du côté du coude arrière et ne s'est pas fissurée du côté opposé au coude arrière. de la vanne.L'inspection visuelle de la fracture montre que la couleur de la fracture est sombre, indiquant que la fracture a été corrodée, et que certaines parties de la fracture sont de couleur sombre, ce qui indique que la corrosion est plus grave dans ces parties.La fracture de la valvule B a été observée au microscope électronique à balayage, comme le montre la figure 3. La figure 3 (a) montre l'aspect macroscopique de la fracture de la valvule B.On peut voir que la fracture externe près de la vanne a été recouverte de produits de corrosion, indiquant à nouveau la présence de milieux corrosifs dans l'environnement.Selon l'analyse du spectre énergétique, les composants chimiques du produit de corrosion sont principalement S, Cl et O, et les teneurs en S et O sont relativement élevées, comme le montre la figure 3 (b).En observant la surface de fracture, on constate que le modèle de croissance des fissures se situe le long du type cristallin.Un grand nombre de fissures secondaires peuvent également être observées en observant la fracture à des grossissements plus élevés, comme le montre la figure 3 (c).Les fissures secondaires sont signalées par des flèches blanches sur la figure.Les produits de corrosion et les modèles de croissance des fissures sur la surface de fracture montrent à nouveau les caractéristiques de la fissuration par corrosion sous contrainte.
La fracture de la valve A n'a pas été ouverte, retirer une section de la valve (y compris la position fissurée), meuler et polir la section axiale de la valve, et utiliser Fe Cl3 (5 g) + HCl (50 mL) + C2H5OH ( 100 ml) de solution ont été gravés et la structure métallographique et la morphologie de croissance des fissures ont été observées avec le microscope optique Zeiss Axio Observer A1m.La figure 4 (a) montre la structure métallographique de la valve, qui est une structure biphasée α + β, et β est relativement fine et granuleuse et distribuée sur la matrice de phase α.Les modèles de propagation des fissures au niveau des fissures circonférentielles sont représentés sur les figures 4 (a), (b).Étant donné que les surfaces des fissures sont remplies de produits de corrosion, l’écart entre les deux surfaces des fissures est large et il est difficile de distinguer les schémas de propagation des fissures.phénomène de bifurcation.De nombreuses fissures secondaires (marquées par des flèches blanches sur la figure) ont également été observées sur cette fissure primaire, voir Fig. 4(c), et ces fissures secondaires se sont propagées le long du grain.L'échantillon de valve gravé a été observé par SEM et il a été constaté qu'il y avait de nombreuses microfissures dans d'autres positions parallèles à la fissure principale.Ces microfissures sont issues de la surface et se sont propagées vers l’intérieur de la valve.Les fissures présentaient une bifurcation et s'étendaient le long du grain, voir Figure 4 (c), (d).L'environnement et l'état de contrainte de ces microfissures sont presque les mêmes que ceux de la fissure principale, on peut donc en déduire que la forme de propagation de la fissure principale est également intergranulaire, ce qui est également confirmé par l'observation de la fracture de la vanne B. Le phénomène de bifurcation de la fissure présente à nouveau les caractéristiques d'une fissuration par corrosion sous contrainte de la vanne.
2. Analyse et discussion
En résumé, on peut en déduire que les dommages de la vanne sont causés par la fissuration par corrosion sous contrainte provoquée par le SO2.La fissuration par corrosion sous contrainte doit généralement remplir trois conditions : (1) matériaux sensibles à la corrosion sous contrainte ;(2) milieu corrosif sensible aux alliages de cuivre ;(3) certaines conditions de stress.
On pense généralement que les métaux purs ne souffrent pas de corrosion sous contrainte et que tous les alliages sont sensibles à la corrosion sous contrainte à des degrés divers.Pour les matériaux en laiton, on pense généralement que la structure biphasée présente une susceptibilité à la corrosion sous contrainte plus élevée que la structure monophasée.Il a été rapporté dans la littérature que lorsque la teneur en Zn dans le matériau en laiton dépasse 20 %, celui-ci présente une susceptibilité à la corrosion sous contrainte plus élevée, et plus la teneur en Zn est élevée, plus la susceptibilité à la corrosion sous contrainte est élevée.La structure métallographique de la buse à gaz dans ce cas est un alliage biphasé α+β, et la teneur en Zn est d'environ 35 %, dépassant largement 20 %, elle a donc une sensibilité élevée à la corrosion sous contrainte et répond aux conditions matérielles requises pour la contrainte. fissuration par corrosion.
Pour les matériaux en laiton, si un recuit de détente n'est pas effectué après une déformation par travail à froid, une corrosion sous contrainte se produira dans des conditions de contrainte appropriées et dans des environnements corrosifs.La contrainte qui provoque la fissuration par corrosion sous contrainte est généralement une contrainte de traction locale, qui peut être une contrainte appliquée ou une contrainte résiduelle.Une fois le pneu de camion gonflé, une contrainte de traction sera générée dans la direction axiale de la buse d'air en raison de la haute pression dans le pneu, ce qui provoquera des fissures circonférentielles dans la buse d'air.La contrainte de traction provoquée par la pression interne du pneumatique peut être simplement calculée selon σ=p R/2t (où p est la pression interne du pneumatique, R est le diamètre intérieur de la valve et t est l'épaisseur de paroi de la vanne).Cependant, en général, la contrainte de traction générée par la pression interne du pneumatique n'est pas trop importante et l'effet de la contrainte résiduelle doit être pris en compte.Les positions de fissuration des buses de gaz se trouvent toutes au niveau du coude arrière, et il est évident que la déformation résiduelle au niveau du coude arrière est importante et qu'il y a une contrainte de traction résiduelle à cet endroit.En fait, dans de nombreux composants pratiques en alliage de cuivre, la fissuration par corrosion sous contrainte est rarement causée par des contraintes de conception, et la plupart d'entre elles sont causées par des contraintes résiduelles qui ne sont pas visibles et ignorées.Dans ce cas, au niveau du coude arrière de la valve, la direction de la contrainte de traction générée par la pression interne du pneumatique est cohérente avec la direction de la contrainte résiduelle, et la superposition de ces deux contraintes fournit la condition de contrainte pour le SCC. .
3. Conclusion et suggestions
Conclusion:
La fissuration duvalve de pneuest principalement causée par la fissuration par corrosion sous contrainte provoquée par le SO2.
Suggestion
(1) Tracer la source du milieu corrosif dans l'environnement autour duvalve de pneu, et essayez d'éviter tout contact direct avec le milieu corrosif environnant.Par exemple, une couche de revêtement anticorrosion peut être appliquée sur la surface de la vanne.
(2) La contrainte de traction résiduelle du travail à froid peut être éliminée par des processus appropriés, tels que le recuit de détente après pliage.
Heure de publication : 23 septembre 2022