• बीके४
  • बीके५
  • बीके२
  • बीके३

१. सैद्धांतिक चाचणी आणि विश्लेषण

३ पैकीटायर व्हॉल्व्हकंपनीने पुरवलेल्या नमुन्यांपैकी, २ व्हॉल्व्ह आहेत आणि १ व्हॉल्व्ह अजून वापरलेला नाही. A आणि B साठी, न वापरलेला व्हॉल्व्ह राखाडी रंगाने चिन्हांकित केला आहे. सविस्तर आकृती १. व्हॉल्व्ह A चा बाह्य पृष्ठभाग उथळ आहे, व्हॉल्व्ह B चा बाह्य पृष्ठभाग आहे, व्हॉल्व्ह C चा बाह्य पृष्ठभाग आहे, आणि व्हॉल्व्ह C चा बाह्य पृष्ठभाग आहे. व्हॉल्व्ह A आणि B गंजलेल्या पदार्थांनी झाकलेले आहेत. व्हॉल्व्ह A आणि B वाकलेल्या ठिकाणी तडकलेले आहेत, वाकण्याचा बाहेरील भाग व्हॉल्व्हच्या लांबीनुसार आहे, व्हॉल्व्ह रिंगचे तोंड B टोकाकडे तडकलेले आहे, आणि व्हॉल्व्ह A च्या पृष्ठभागावरील तडकलेल्या पृष्ठभागांमध्ये पांढरा बाण चिन्हांकित केला आहे. वरील चित्रावरून, तडे सर्वत्र आहेत, तडे सर्वात मोठे आहेत, आणि तडे सर्वत्र आहेत.

6b740fd9f880e87b825e64e3f53c59e

चा एक भागटायर व्हॉल्व्हA, B, आणि C नमुने वाकलेल्या भागातून कापण्यात आले, आणि ZEISS-SUPRA55 स्कॅनिंग इलेक्ट्रॉन मायक्रोस्कोपद्वारे पृष्ठभागाच्या आकारविज्ञानाचे निरीक्षण करण्यात आले, तसेच EDS द्वारे सूक्ष्म-क्षेत्राच्या रचनेचे विश्लेषण करण्यात आले. आकृती २ (अ) मध्ये व्हॉल्व्ह B च्या पृष्ठभागाची सूक्ष्म-रचना दर्शविली आहे. असे दिसून येते की पृष्ठभागावर अनेक पांढरे आणि चमकदार कण आहेत (आकृतीमधील पांढऱ्या बाणांनी दर्शविलेले), आणि पांढऱ्या कणांच्या EDS विश्लेषणात S चे प्रमाण जास्त असल्याचे आढळले आहे. पांढऱ्या कणांच्या ऊर्जा स्पेक्ट्रम विश्लेषणाचे परिणाम आकृती २ (ब) मध्ये दर्शविले आहेत.
आकृती २ (c) आणि (e) या व्हॉल्व्ह B च्या पृष्ठभागाच्या सूक्ष्मरचना आहेत. आकृती २ (c) वरून असे दिसून येते की पृष्ठभाग जवळजवळ पूर्णपणे क्षरण उत्पादनांनी झाकलेला आहे, आणि ऊर्जा स्पेक्ट्रम विश्लेषणानुसार क्षरण उत्पादनांमधील क्षरणकारी घटकांमध्ये प्रामुख्याने S, Cl आणि O यांचा समावेश आहे, वैयक्तिक ठिकाणी S चे प्रमाण जास्त आहे, आणि ऊर्जा स्पेक्ट्रम विश्लेषणाचे परिणाम आकृती २(d) मध्ये दर्शविले आहेत. आकृती २(e) वरून असे दिसून येते की व्हॉल्व्ह A च्या पृष्ठभागावरील व्हॉल्व्ह रिंगवर सूक्ष्म-तडे आहेत. आकृती २(f) आणि (g) या व्हॉल्व्ह C च्या पृष्ठभागाच्या सूक्ष्म-आकाररचना आहेत, पृष्ठभाग देखील पूर्णपणे क्षरण उत्पादनांनी झाकलेला आहे, आणि आकृती २(e) प्रमाणेच क्षरणकारी घटकांमध्ये S, Cl आणि O यांचा समावेश आहे. व्हॉल्व्हच्या पृष्ठभागावरील क्षरण उत्पादनांच्या विश्लेषणानुसार, तडे जाण्याचे कारण ताण क्षरण तडे (SCC) असू शकते. आकृती २(एच) ही व्हॉल्व्ह सी च्या पृष्ठभागाची सूक्ष्मरचना आहे. यावरून असे दिसून येते की पृष्ठभाग तुलनेने स्वच्छ आहे आणि ईडीएमद्वारे विश्लेषण केलेली पृष्ठभागाची रासायनिक रचना तांब्याच्या मिश्रधातूच्या रचनेसारखी आहे, जे दर्शवते की व्हॉल्व्हला गंज लागलेला नाही. तिन्ही व्हॉल्व्हच्या पृष्ठभागांच्या सूक्ष्म आकारविज्ञान आणि रासायनिक रचनेची तुलना केल्यावर असे दिसून येते की सभोवतालच्या वातावरणात एस, ओ आणि सीएल सारखे क्षरणकारक माध्यम आहेत.

a3715441797213b9c948cf07a265002

व्हॉल्व्ह B ची भेग वाकवून केलेल्या चाचणीद्वारे उघडण्यात आली, आणि असे आढळून आले की भेग व्हॉल्व्हच्या संपूर्ण आडव्या छेदात शिरली नव्हती, ती मागील बाजूस वाकलेल्या बाजूला होती आणि व्हॉल्व्हच्या मागील बाजूस वाकलेल्या बाजूच्या विरुद्ध बाजूला नव्हती. भेगेच्या दृश्य तपासणीत असे दिसून आले की भेगेचा रंग गडद आहे, जे दर्शवते की भेगेचे क्षरण झाले आहे, आणि भेगेचे काही भाग गडद रंगाचे आहेत, जे दर्शवते की या भागांमध्ये क्षरण अधिक गंभीर आहे. व्हॉल्व्ह B ची भेग स्कॅनिंग इलेक्ट्रॉन मायक्रोस्कोपखाली पाहिली गेली, जसे की आकृती ३ मध्ये दाखवले आहे. आकृती ३ (अ) मध्ये व्हॉल्व्ह B च्या भेगेचे स्थूल स्वरूप दाखवले आहे. असे दिसून येते की व्हॉल्व्हजवळील बाहेरील भेग क्षरण उत्पादनांनी झाकली गेली आहे, जे पुन्हा सभोवतालच्या वातावरणात क्षरणकारी माध्यमांची उपस्थिती दर्शवते. ऊर्जा स्पेक्ट्रम विश्लेषणानुसार, क्षरण उत्पादनाचे रासायनिक घटक प्रामुख्याने S, Cl आणि O आहेत, आणि S व O चे प्रमाण तुलनेने जास्त आहे, जसे की आकृती ३ (ब) मध्ये दाखवले आहे. भेगेच्या पृष्ठभागाचे निरीक्षण केल्यावर असे आढळून येते की भेगेच्या वाढीचा नमुना स्फटिक प्रकाराच्या दिशेने आहे. आकृती ३(क) मध्ये दाखवल्याप्रमाणे, जास्त आवर्धनावर फ्रॅक्चरचे निरीक्षण केल्यास मोठ्या संख्येने दुय्यम भेगा देखील दिसू शकतात. आकृतीमध्ये या दुय्यम भेगा पांढऱ्या बाणांनी दर्शविल्या आहेत. फ्रॅक्चर पृष्ठभागावरील क्षरण उत्पादने आणि भेगांच्या वाढीचे नमुने पुन्हा एकदा ताण क्षरण भेगांची वैशिष्ट्ये दर्शवतात.

b4221aa607ab90f73ce06681cd683f8

व्हॉल्व्ह A चा फ्रॅक्चर उघडलेला नाही, व्हॉल्व्हचा एक भाग (तडा गेलेल्या जागेसह) काढून टाका, व्हॉल्व्हचा अक्षीय भाग ग्राइंड आणि पॉलिश करा, आणि Fe Cl3 (5 ग्रॅम) + HCl (50 मिली) + C2H5OH (100 मिली) द्रावणाने एचिंग केले, आणि झाईस ॲक्सिओ ऑब्झर्वर A1m ऑप्टिकल मायक्रोस्कोपद्वारे धातुरचनाशास्त्रीय रचना आणि तडा वाढीची आकारिकी पाहिली गेली. आकृती 4 (a) मध्ये व्हॉल्व्हची धातुरचनाशास्त्रीय रचना दर्शविली आहे, जी α+β द्वि-प्रावस्था रचना आहे, आणि β तुलनेने बारीक आणि दाणेदार असून α-प्रावस्था मॅट्रिक्सवर वितरित आहे. परिघीय तड्यांवरील तडा प्रसाराचे नमुने आकृती 4(a), (b) मध्ये दर्शविले आहेत. तड्यांचे पृष्ठभाग गंजलेल्या पदार्थांनी भरलेले असल्यामुळे, दोन तड्यांच्या पृष्ठभागांमधील अंतर मोठे आहे, आणि तडा प्रसाराचे नमुने ओळखणे कठीण आहे. द्विशाखन घटना. या प्राथमिक भेगेवर अनेक दुय्यम भेगा (आकृतीमध्ये पांढऱ्या बाणांनी दर्शविलेल्या) देखील आढळून आल्या, आकृती ४(क) पहा, आणि या दुय्यम भेगा कणांच्या दिशेने पसरल्या होत्या. एचिंग केलेल्या व्हॉल्व्हच्या नमुन्याचे एसईएम (SEM) द्वारे निरीक्षण केले असता, असे आढळून आले की मुख्य भेगेला समांतर इतर ठिकाणी अनेक सूक्ष्म-भेगा होत्या. या सूक्ष्म-भेगा पृष्ठभागावरून सुरू होऊन व्हॉल्व्हच्या आतल्या बाजूला पसरल्या होत्या. भेगांना फाटे फुटले होते आणि त्या कणांच्या दिशेने पसरल्या होत्या, आकृती ४ (क), (ड) पहा. या सूक्ष्म-भेगांचे वातावरण आणि ताणाची स्थिती ही मुख्य भेगेसारखीच आहे, त्यामुळे असा निष्कर्ष काढता येतो की मुख्य भेगेच्या प्रसाराचे स्वरूप देखील आंतरकणीय आहे, ज्याची पुष्टी व्हॉल्व्ह बी च्या फ्रॅक्चर निरीक्षणातूनही होते. भेगेच्या फाटे फुटण्याची ही घटना पुन्हा एकदा व्हॉल्व्हच्या ताण क्षरण भेगांची वैशिष्ट्ये दर्शवते.

२. विश्लेषण आणि चर्चा

थोडक्यात सांगायचे झाल्यास, असा निष्कर्ष काढता येतो की व्हॉल्व्हचे नुकसान SO2 मुळे होणाऱ्या स्ट्रेस कॉरोझन क्रॅकिंगमुळे झाले आहे. स्ट्रेस कॉरोझन क्रॅकिंगसाठी सामान्यतः तीन अटींची पूर्तता होणे आवश्यक असते: (1) स्ट्रेस कॉरोझनसाठी संवेदनशील सामग्री; (2) तांब्याच्या मिश्रधातूंसाठी संवेदनशील असलेले क्षरणकारी माध्यम; (3) विशिष्ट ताण परिस्थिती.

सर्वसाधारणपणे असे मानले जाते की शुद्ध धातूंना ताण क्षरणाचा (स्ट्रेस कॉरोझन) त्रास होत नाही, आणि सर्व मिश्रधातू कमी-अधिक प्रमाणात ताण क्षरणास बळी पडतात. पितळी पदार्थांच्या बाबतीत, सर्वसाधारणपणे असे मानले जाते की एक-फेज संरचनेपेक्षा द्वि-फेज संरचनेत ताण क्षरणाची संवेदनशीलता जास्त असते. साहित्यात असे नोंदवले गेले आहे की जेव्हा पितळी पदार्थातील झिंकचे (Zn) प्रमाण २०% पेक्षा जास्त होते, तेव्हा त्यात ताण क्षरणाची संवेदनशीलता जास्त असते, आणि झिंकचे प्रमाण जितके जास्त, तितकी ताण क्षरणाची संवेदनशीलता जास्त असते. या प्रकरणात गॅस नोझलची धातुरचनाशास्त्रीय रचना ही α+β द्वि-फेज मिश्रधातू आहे, आणि झिंकचे प्रमाण सुमारे ३५% आहे, जे २०% पेक्षा खूप जास्त आहे, त्यामुळे त्यात उच्च ताण क्षरण संवेदनशीलता आहे आणि ते ताण क्षरण तडतड (स्ट्रेस कॉरोझन क्रॅकिंग) साठी आवश्यक असलेल्या भौतिक अटींची पूर्तता करते.

पितळी पदार्थांसाठी, जर कोल्ड वर्किंग डिफॉर्मेशननंतर स्ट्रेस रिलीफ ॲनीलिंग केले नाही, तर योग्य ताण परिस्थिती आणि क्षरणकारी वातावरणात स्ट्रेस कॉरोझन (ताण गंज) होईल. स्ट्रेस कॉरोझन क्रॅकिंगला कारणीभूत ठरणारा ताण हा सामान्यतः स्थानिक ताण ताण (टेन्साइल स्ट्रेस) असतो, जो प्रयुक्त ताण (ॲप्लाइड स्ट्रेस) किंवा अवशिष्ट ताण (रेसिड्युअल स्ट्रेस) असू शकतो. ट्रकच्या टायरमध्ये हवा भरल्यानंतर, टायरमधील उच्च दाबामुळे एअर नोझलच्या अक्षीय दिशेने ताण ताण निर्माण होतो, ज्यामुळे एअर नोझलमध्ये परिघीय तडे (सर्कमफेरेंशियल क्रॅक्स) पडतात. टायरच्या अंतर्गत दाबामुळे निर्माण होणारा ताण ताण σ=p R/2t या सूत्रानुसार सहजपणे मोजला जाऊ शकतो (येथे p हा टायरचा अंतर्गत दाब, R हा व्हॉल्व्हचा आतील व्यास आणि t ही व्हॉल्व्हच्या भिंतीची जाडी आहे). तथापि, सामान्यतः, टायरच्या अंतर्गत दाबामुळे निर्माण होणारा ताण ताण फार मोठा नसतो आणि अवशिष्ट ताणाचा परिणाम विचारात घेतला पाहिजे. गॅस नोझलला तडे जाण्याची ठिकाणे सर्व बॅकबेंडवर आहेत आणि हे स्पष्ट आहे की बॅकबेंडवरील अवशिष्ट विकृती (रेसिड्युअल डिफॉर्मेशन) मोठी आहे आणि तेथे अवशिष्ट ताण ताण आहे. खरं तर, अनेक व्यावहारिक तांब्याच्या मिश्रधातूंच्या घटकांमध्ये, ताण क्षरण तडे (स्ट्रेस कॉरोझन क्रॅकिंग) क्वचितच अभिकल्पित ताणांमुळे (डिझाइन स्ट्रेसेस) होतात आणि त्यापैकी बहुतेक न दिसणाऱ्या व दुर्लक्षित केल्या जाणाऱ्या अवशिष्ट ताणांमुळे (रेसिड्युअल स्ट्रेसेस) होतात. या प्रकरणात, व्हॉल्व्हच्या मागील वळणावर, टायरच्या अंतर्गत दाबामुळे निर्माण होणाऱ्या ताणतणावाची (टेन्साइल स्ट्रेस) दिशा ही अवशिष्ट ताणाच्या दिशेशी सुसंगत असते आणि या दोन ताणांच्या अध्यारोपणामुळे (सुपरपोझिशन) ताण क्षरण क्षरणासाठी (SCC) आवश्यक ताण परिस्थिती निर्माण होते.

३. निष्कर्ष आणि सूचना

निष्कर्ष:

च्या तडतडणेटायर व्हॉल्व्हहे प्रामुख्याने SO2 मुळे होणाऱ्या ताण क्षरण भेगांमुळे (स्ट्रेस कोरोझन क्रॅकिंग) होते.

सूचना

(1) सभोवतालच्या वातावरणातील क्षरणकारी माध्यमाचा स्रोत शोधाटायर व्हॉल्व्हआणि सभोवतालच्या क्षरणकारक माध्यमाशी थेट संपर्क टाळण्याचा प्रयत्न करा. उदाहरणार्थ, व्हॉल्व्हच्या पृष्ठभागावर क्षरण-प्रतिरोधक लेपाचा थर लावता येतो.
(2) कोल्ड वर्किंगमधील अवशिष्ट ताण तणाव योग्य प्रक्रियांनी दूर केला जाऊ शकतो, जसे की बेंडिंगनंतर स्ट्रेस रिलीफ ॲनीलिंग करणे.


पोस्ट करण्याची वेळ: २३ सप्टेंबर २०२२
डाउनलोड करा
ई-कॅटलॉग