1. การทดสอบและการวิเคราะห์เชิงทฤษฎี
ของ 3วาล์วยางตัวอย่างที่ทางบริษัทจัดให้ 2 ตัวเป็นวาล์ว และ 1 ตัวเป็นวาล์วที่ยังไม่ได้ใช้งานสำหรับ A และ B วาล์วที่ไม่ได้ใช้จะถูกทำเครื่องหมายเป็นสีเทารูปที่ 1 ที่ครอบคลุม พื้นผิวด้านนอกของวาล์ว A ตื้น พื้นผิวด้านนอกของวาล์ว B คือพื้นผิว พื้นผิวด้านนอกของวาล์ว C คือพื้นผิว และพื้นผิวด้านนอกของวาล์ว C คือพื้นผิววาล์ว A และ B ถูกปกคลุมไปด้วยสารกัดกร่อนวาล์ว A และ B แตกที่ส่วนโค้ง ส่วนด้านนอกของส่วนโค้งอยู่ตามแนววาล์ว ปากแหวนวาล์ว B แตกไปทางปลาย และลูกศรสีขาวระหว่างพื้นผิวที่แตกร้าวบนพื้นผิวของวาล์ว A ถูกทำเครื่องหมาย .จากที่กล่าวมาข้างต้น รอยแตกมีอยู่ทุกหนทุกแห่ง รอยแตกนั้นใหญ่ที่สุด และรอยแตกก็อยู่ทุกหนทุกแห่ง
ส่วนหนึ่งของวาล์วยางตัวอย่าง A, B และ C ถูกตัดออกจากส่วนโค้ง และสังเกตสัณฐานวิทยาของพื้นผิวด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด ZEISS-SUPRA55 และวิเคราะห์องค์ประกอบพื้นที่จุลภาคด้วย EDSรูปที่ 2 (a) แสดงโครงสร้างจุลภาคของพื้นผิววาล์ว Bจะเห็นได้ว่ามีอนุภาคสีขาวสว่างจำนวนมากบนพื้นผิว (ระบุด้วยลูกศรสีขาวในรูป) และการวิเคราะห์ EDS ของอนุภาคสีขาวมีปริมาณ S สูง ผลการวิเคราะห์สเปกตรัมพลังงานของอนุภาคสีขาว แสดงในรูปที่ 2(b)
รูปที่ 2 (c) และ (e) เป็นโครงสร้างจุลภาคของพื้นผิวของวาล์ว B จะเห็นได้จากรูปที่ 2 (c) ว่าพื้นผิวเกือบทั้งหมดถูกปกคลุมไปด้วยผลิตภัณฑ์ที่มีฤทธิ์กัดกร่อน และองค์ประกอบที่มีฤทธิ์กัดกร่อนของผลิตภัณฑ์ที่มีการกัดกร่อนโดยการวิเคราะห์สเปกตรัมพลังงาน ส่วนใหญ่ประกอบด้วย S, Cl และ O เนื้อหาของ S ในแต่ละตำแหน่งจะสูงกว่า และผลการวิเคราะห์สเปกตรัมพลังงานจะแสดงในรูปที่ 2(d)จากรูปที่ 2(e) จะเห็นได้ว่ามีรอยแตกขนาดเล็กตามวงแหวนวาล์วบนพื้นผิวของวาล์ว A รูปที่ 2(f) และ (g) คือลักษณะทางสัณฐานวิทยาเล็กๆ ของพื้นผิวของวาล์ว C ซึ่งพื้นผิวก็เช่นกัน สารกัดกร่อนปกคลุมอย่างสมบูรณ์ และองค์ประกอบที่มีฤทธิ์กัดกร่อนยังรวมถึง S, Cl และ O คล้ายกับรูปที่ 2(e)สาเหตุของการแตกร้าวอาจเกิดจากการแตกร้าวจากการกัดกร่อนจากความเค้น (SCC) จากการวิเคราะห์ผลิตภัณฑ์การกัดกร่อนบนพื้นผิววาล์วรูปที่ 2(h) ยังเป็นโครงสร้างจุลภาคของพื้นผิวของวาล์ว C อีกด้วย จะเห็นได้ว่าพื้นผิวค่อนข้างสะอาด และองค์ประกอบทางเคมีของพื้นผิวที่วิเคราะห์โดย EDS นั้นคล้ายคลึงกับของโลหะผสมทองแดง ซึ่งบ่งชี้ว่าวาล์วนั้น ไม่สึกกร่อนจากการเปรียบเทียบสัณฐานวิทยาด้วยกล้องจุลทรรศน์และองค์ประกอบทางเคมีของพื้นผิววาล์วทั้งสาม พบว่ามีสื่อที่มีฤทธิ์กัดกร่อน เช่น S, O และ Cl ในสภาพแวดล้อมโดยรอบ
การแตกร้าวของวาล์ว B ถูกเปิดออกโดยการทดสอบการดัดงอ พบว่า รอยแตกร้าวไม่ได้ทะลุผ่านหน้าตัดทั้งหมดของวาล์ว แตกที่ด้านข้างของ backbend และไม่แตกที่ด้านตรงข้ามกับ backbend ของวาล์วการตรวจสอบรอยแตกด้วยสายตาแสดงให้เห็นว่าสีของรอยแตกมีสีเข้ม บ่งชี้ว่ารอยแตกนั้นถูกสึกกร่อน และบางส่วนของรอยแตกมีสีเข้ม ซึ่งบ่งชี้ว่าการกัดกร่อนนั้นรุนแรงมากขึ้นในส่วนเหล่านี้สังเกตการแตกหักของวาล์ว B ภายใต้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด ดังแสดงในรูปที่ 3 รูปที่ 3 (a) แสดงลักษณะที่มองเห็นด้วยตาเปล่าของการแตกหักของวาล์ว Bจะเห็นได้ว่าการแตกหักด้านนอกใกล้กับวาล์วถูกปกคลุมไปด้วยผลิตภัณฑ์ที่มีฤทธิ์กัดกร่อน ซึ่งบ่งชี้ว่ามีสารกัดกร่อนอยู่ในสภาพแวดล้อมโดยรอบอีกครั้งจากการวิเคราะห์สเปกตรัมพลังงาน ส่วนประกอบทางเคมีของผลิตภัณฑ์ที่มีการกัดกร่อนส่วนใหญ่เป็น S, Cl และ O และเนื้อหาของ S และ O นั้นค่อนข้างสูง ดังแสดงในรูปที่ 3 (b)เมื่อสังเกตพื้นผิวรอยแตกร้าวพบว่ามีรูปแบบการเจริญเติบโตของรอยแตกร้าวตามประเภทคริสตัลรอยแตกทุติยภูมิจำนวนมากสามารถมองเห็นได้โดยการสังเกตการแตกหักด้วยกำลังขยายที่สูงกว่า ดังแสดงในรูปที่ 3(c)รอยแตกรองจะมีเครื่องหมายลูกศรสีขาวอยู่ในภาพผลิตภัณฑ์ที่มีการกัดกร่อนและรูปแบบการเติบโตของรอยแตกร้าวบนพื้นผิวแตกหักอีกครั้งแสดงให้เห็นถึงลักษณะของการแตกร้าวจากการกัดกร่อนจากความเค้นอีกครั้ง
ยังไม่ได้เปิดวาล์ว A ที่แตกหัก ให้ถอดส่วนหนึ่งของวาล์วออก (รวมถึงตำแหน่งที่แตกร้าว) บดและขัดส่วนตามแนวแกนของวาล์ว และใช้ Fe Cl3 (5 กรัม) +HCl (50 มล.) + C2H5OH ( สารละลาย 100 มล.) ถูกกัด และโครงสร้างทางโลหะวิทยาและสัณฐานวิทยาการเติบโตของรอยแตกถูกสังเกตด้วยกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง Zeiss Axio Observer A1mรูปที่ 4 (a) แสดงโครงสร้างทางโลหะวิทยาของวาล์ว ซึ่งเป็นโครงสร้างเฟสคู่ α+β และ β ค่อนข้างละเอียดและเป็นเม็ดเล็ก และกระจายอยู่บนเมทริกซ์เฟส αรูปแบบการแพร่กระจายของรอยแตกร้าวที่รอยแตกตามเส้นรอบวงดังแสดงในรูปที่ 4(a), (b)เนื่องจากพื้นผิวรอยแตกร้าวเต็มไปด้วยสารกัดกร่อน ช่องว่างระหว่างพื้นผิวรอยแตกทั้งสองจึงกว้าง และเป็นการยากที่จะแยกแยะรูปแบบการแพร่กระจายของรอยแตกร้าวปรากฏการณ์แฉกรอยแตกรองจำนวนมาก (ทำเครื่องหมายด้วยลูกศรสีขาวในภาพ) ก็สังเกตเห็นบนรอยแตกหลักนี้เช่นกัน ดูรูปที่ 4 (c) และรอยแตกรองเหล่านี้แพร่กระจายไปตามเกรนตัวอย่างวาล์วสลักถูกตรวจสอบโดย SEM และพบว่ามีรอยแตกขนาดเล็กจำนวนมากในตำแหน่งอื่นๆ ที่ขนานกับรอยแตกหลักรอยแตกขนาดเล็กเหล่านี้เกิดขึ้นจากพื้นผิวและขยายไปจนถึงด้านในของวาล์วรอยแตกมีการแยกไปสองทางและขยายออกไปตามลายไม้ ดูรูปที่ 4 (c), (d)สภาพแวดล้อมและสถานะความเครียดของรอยแตกขนาดเล็กเหล่านี้เกือบจะเหมือนกับของรอยแตกหลัก ดังนั้นจึงสรุปได้ว่ารูปแบบการแพร่กระจายของรอยแตกหลักนั้นเป็นแบบขอบเกรนเช่นกัน ซึ่งได้รับการยืนยันโดยการสังเกตการแตกหักของวาล์ว B ปรากฏการณ์การแยกไปสองทางของ รอยแตกจะแสดงลักษณะของการแตกร้าวจากการกัดกร่อนจากความเค้นของวาล์วอีกครั้ง
2. การวิเคราะห์และการอภิปราย
โดยสรุปสามารถอนุมานได้ว่าความเสียหายของวาล์วเกิดจากการแตกร้าวของการกัดกร่อนจากความเค้นที่เกิดจาก SO2โดยทั่วไปการแตกร้าวจากการกัดกร่อนจากความเค้นต้องเป็นไปตามเงื่อนไข 3 ประการ: (1) วัสดุที่ไวต่อการกัดกร่อนจากความเค้น;(2) สารกัดกร่อนที่ไวต่อโลหะผสมทองแดง(3) สภาวะความเครียดบางประการ
เป็นที่เชื่อกันโดยทั่วไปว่าโลหะบริสุทธิ์ไม่ได้รับผลกระทบจากการกัดกร่อนจากความเค้น และโลหะผสมทั้งหมดมีความอ่อนไหวต่อการกัดกร่อนจากความเค้นในระดับที่แตกต่างกันสำหรับวัสดุทองเหลือง โดยทั่วไปเชื่อกันว่าโครงสร้างแบบดูอัลเฟสมีความไวต่อการกัดกร่อนจากความเค้นสูงกว่าโครงสร้างแบบเฟสเดียวมีรายงานในงานวิจัยว่า เมื่อปริมาณ Zn ในวัสดุทองเหลืองเกิน 20% จะมีความไวต่อการกัดกร่อนจากความเค้นสูงกว่า และยิ่งมีปริมาณ Zn สูง ความไวต่อการกัดกร่อนจากความเค้นก็จะยิ่งสูงขึ้นโครงสร้างทางโลหะวิทยาของหัวฉีดแก๊สในกรณีนี้คือโลหะผสม α+β สองเฟส และมีปริมาณ Zn ประมาณ 35% ซึ่งเกิน 20% มาก จึงมีความไวต่อการกัดกร่อนจากความเค้นสูงและตรงตามเงื่อนไขของวัสดุที่จำเป็นสำหรับความเค้น การกัดกร่อนแตกร้าว
สำหรับวัสดุทองเหลือง หากไม่ทำการอบอ่อนเพื่อบรรเทาความเค้นหลังจากการเสียรูปขณะทำงานเย็น การกัดกร่อนจากความเค้นจะเกิดขึ้นภายใต้สภาวะความเค้นที่เหมาะสมและสภาพแวดล้อมที่มีฤทธิ์กัดกร่อนความเค้นที่ทำให้เกิดความเค้นกัดกร่อนแตกร้าวโดยทั่วไปคือความเค้นแรงดึงเฉพาะที่ ซึ่งสามารถนำไปใช้หรือความเค้นตกค้างได้หลังจากที่ยางรถบรรทุกพองตัว ความเค้นดึงจะถูกสร้างขึ้นตามทิศทางตามแนวแกนของหัวฉีดลมเนื่องจากแรงดันสูงในยาง ซึ่งจะทำให้เกิดรอยแตกตามเส้นรอบวงในหัวฉีดลมความเค้นดึงที่เกิดจากแรงดันภายในของยางสามารถคำนวณได้ง่ายๆ ตาม σ=p R/2t (โดยที่ p คือความดันภายในของยาง R คือเส้นผ่านศูนย์กลางด้านในของวาล์ว และ t คือความหนาของผนังของ วาล์ว)อย่างไรก็ตาม โดยทั่วไป ความเค้นดึงที่เกิดจากแรงดันภายในของยางไม่ใหญ่เกินไป และควรพิจารณาผลกระทบของความเค้นตกค้างตำแหน่งการแตกร้าวของหัวฉีดแก๊สทั้งหมดอยู่ที่โค้งด้านหลัง และเห็นได้ชัดว่าการเสียรูปที่เหลือที่โค้งด้านหลังมีขนาดใหญ่ และมีความเค้นดึงตกค้างอยู่ที่นั่นในความเป็นจริง ในส่วนประกอบโลหะผสมทองแดงที่ใช้งานได้จริง การแตกร้าวจากการกัดกร่อนจากความเค้นมักไม่ค่อยเกิดจากความเค้นในการออกแบบ และส่วนใหญ่เกิดจากความเค้นตกค้างที่มองไม่เห็นและละเลยในกรณีนี้ ที่ส่วนโค้งด้านหลังของวาล์ว ทิศทางของความเค้นดึงที่เกิดจากแรงดันภายในของยางจะสอดคล้องกับทิศทางของความเค้นตกค้าง และการซ้อนทับของความเค้นทั้งสองนี้จะทำให้เกิดสภาวะความเค้นสำหรับ SCC .
3. บทสรุปและข้อเสนอแนะ
บทสรุป:
การแตกร้าวของวาล์วยางส่วนใหญ่เกิดจากการแตกร้าวของการกัดกร่อนจากความเค้นที่เกิดจาก SO2
คำแนะนำ
(1) ติดตามแหล่งกำเนิดของตัวกลางที่มีฤทธิ์กัดกร่อนในสิ่งแวดล้อมโดยรอบวาล์วยางและพยายามหลีกเลี่ยงการสัมผัสโดยตรงกับตัวกลางที่มีฤทธิ์กัดกร่อนโดยรอบตัวอย่างเช่น สามารถเคลือบชั้นเคลือบป้องกันการกัดกร่อนบนพื้นผิวของวาล์วได้
(2) ความเค้นดึงที่เหลือจากการทำงานเย็นสามารถกำจัดได้โดยกระบวนการที่เหมาะสม เช่น การบรรเทาความเค้นหลังจากการดัดงอ
เวลาโพสต์: Sep-23-2022