1. सैद्धांतिक परीक्षण और विश्लेषण
3 में सेटायर वाल्वकंपनी द्वारा उपलब्ध कराए गए नमूनों में से 2 वाल्व हैं और 1 वाल्व अभी तक उपयोग नहीं किया गया है। A और B में से, अप्रयुक्त वाल्व को धूसर रंग से दर्शाया गया है। चित्र 1 में वाल्व A की बाहरी सतह उथली है, वाल्व B की बाहरी सतह चिकनी है, वाल्व C की बाहरी सतह चिकनी है। वाल्व A और B पर जंग के निशान हैं। वाल्व A और B के मोड़ों पर दरारें हैं, मोड़ का बाहरी भाग वाल्व के साथ-साथ है, वाल्व B के रिंग मुख के अंत की ओर दरारें हैं, और वाल्व A की सतह पर दरारों के बीच सफेद तीर से निशान लगाया गया है। ऊपर से स्पष्ट है कि दरारें हर जगह हैं, दरारें सबसे बड़ी हैं, और दरारें हर जगह फैली हुई हैं।
एक भागटायर वाल्वमोड़ से A, B और C नमूने काटे गए, और ZEISS-SUPRA55 स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप से सतह की आकृति का अवलोकन किया गया, तथा EDS द्वारा सूक्ष्म क्षेत्र संरचना का विश्लेषण किया गया। चित्र 2 (a) वाल्व B की सतह की सूक्ष्म संरचना को दर्शाता है। इसमें देखा जा सकता है कि सतह पर कई सफेद और चमकीले कण मौजूद हैं (चित्र में सफेद तीरों द्वारा इंगित), और सफेद कणों के EDS विश्लेषण में S की मात्रा अधिक पाई गई है। सफेद कणों के ऊर्जा स्पेक्ट्रम विश्लेषण के परिणाम चित्र 2 (b) में दर्शाए गए हैं।
चित्र 2(c) और (e) वाल्व B की सतह की सूक्ष्म संरचना दर्शाते हैं। चित्र 2(c) से देखा जा सकता है कि सतह लगभग पूरी तरह से संक्षारण उत्पादों से ढकी हुई है, और ऊर्जा स्पेक्ट्रम विश्लेषण द्वारा संक्षारण उत्पादों के संक्षारक तत्वों में मुख्य रूप से S, Cl और O शामिल हैं, कुछ स्थानों पर S की मात्रा अधिक है, और ऊर्जा स्पेक्ट्रम विश्लेषण के परिणाम चित्र 2(d) में दिखाए गए हैं। चित्र 2(e) से देखा जा सकता है कि वाल्व A की सतह पर वाल्व रिंग के साथ-साथ सूक्ष्म दरारें हैं। चित्र 2(f) और (g) वाल्व C की सतह की सूक्ष्म संरचना दर्शाते हैं, सतह भी पूरी तरह से संक्षारण उत्पादों से ढकी हुई है, और संक्षारक तत्वों में भी S, Cl और O शामिल हैं, जो चित्र 2(e) के समान हैं। वाल्व की सतह पर संक्षारण उत्पाद विश्लेषण से दरारों का कारण तनाव संक्षारण दरार (SCC) हो सकता है। चित्र 2(h) वाल्व C की सतह की सूक्ष्म संरचना को दर्शाता है। इससे पता चलता है कि सतह अपेक्षाकृत साफ है, और EDS द्वारा विश्लेषित सतह की रासायनिक संरचना तांबे की मिश्र धातु के समान है, जो यह दर्शाता है कि वाल्व में जंग नहीं लगा है। तीनों वाल्व सतहों की सूक्ष्म संरचना और रासायनिक संरचना की तुलना करने पर यह स्पष्ट होता है कि आसपास के वातावरण में S, O और Cl जैसे संक्षारक पदार्थ मौजूद हैं।
वाल्व B की दरार को बेंडिंग टेस्ट के माध्यम से खोला गया, और यह पाया गया कि दरार वाल्व के पूरे क्रॉस-सेक्शन में नहीं फैली थी, बल्कि बैकबेंड की तरफ थी, और बैकबेंड के विपरीत तरफ नहीं थी। दरार के दृश्य निरीक्षण से पता चलता है कि दरार का रंग गहरा है, जो दर्शाता है कि दरार में जंग लग गया है, और दरार के कुछ हिस्से गहरे रंग के हैं, जो दर्शाता है कि इन हिस्सों में जंग अधिक गंभीर है। वाल्व B की दरार का स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप के तहत अवलोकन किया गया, जैसा कि चित्र 3 में दिखाया गया है। चित्र 3 (a) वाल्व B की दरार का स्थूल दृश्य दर्शाता है। यह देखा जा सकता है कि वाल्व के पास की बाहरी दरार जंग के उत्पादों से ढकी हुई है, जो आसपास के वातावरण में संक्षारक माध्यम की उपस्थिति को दर्शाता है। ऊर्जा स्पेक्ट्रम विश्लेषण के अनुसार, जंग उत्पाद के रासायनिक घटक मुख्य रूप से S, Cl और O हैं, और S और O की मात्रा अपेक्षाकृत अधिक है, जैसा कि चित्र 3 (b) में दिखाया गया है। दरार की सतह का अवलोकन करने पर, यह पाया गया कि दरार वृद्धि का पैटर्न क्रिस्टल प्रकार के अनुदिश है। चित्र 3(c) में दर्शाए अनुसार, उच्च आवर्धन पर फ्रैक्चर का अवलोकन करने पर बड़ी संख्या में द्वितीयक दरारें भी देखी जा सकती हैं। चित्र में इन द्वितीयक दरारों को सफेद तीरों से चिह्नित किया गया है। फ्रैक्चर की सतह पर संक्षारण उत्पाद और दरार वृद्धि पैटर्न एक बार फिर तनाव संक्षारण दरार की विशेषताओं को दर्शाते हैं।
वाल्व A की टूटी हुई सतह को खोला नहीं गया है, वाल्व के एक भाग (टूटी हुई सतह सहित) को निकालकर, वाल्व के अक्षीय भाग को पीसकर पॉलिश किया गया है, और FeCl3 (5 ग्राम) + HCl (50 मिलीलीटर) + C2H5OH (100 मिलीलीटर) के घोल से इसे उत्कीर्ण किया गया है। धातुवैज्ञानिक संरचना और दरार वृद्धि आकृति का अवलोकन ज़ीस एक्सियो ऑब्जर्वर A1m ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप से किया गया। चित्र 4 (a) में वाल्व की धातुवैज्ञानिक संरचना दिखाई गई है, जो α+β द्वि-चरण संरचना है, जिसमें β अपेक्षाकृत महीन और दानेदार है और α-चरण मैट्रिक्स पर वितरित है। परिधीय दरारों पर दरार प्रसार पैटर्न चित्र 4(a) और (b) में दिखाए गए हैं। चूंकि दरार की सतहें संक्षारण उत्पादों से भरी हुई हैं, इसलिए दो दरार सतहों के बीच का अंतर चौड़ा है, और दरार प्रसार पैटर्न को अलग करना मुश्किल है। इस प्राथमिक दरार पर कई द्वितीयक दरारें (चित्र में सफेद तीरों से चिह्नित) भी देखी गईं, चित्र 4(c) देखें, और ये द्वितीयक दरारें कणिकाओं के अनुदिश फैलती गईं। एच्ड वाल्व के नमूने का एसईएम द्वारा अवलोकन किया गया, और यह पाया गया कि मुख्य दरार के समानांतर अन्य स्थानों पर कई सूक्ष्म दरारें थीं। ये सूक्ष्म दरारें सतह से उत्पन्न हुईं और वाल्व के अंदर तक फैल गईं। दरारों का द्विभाजन हुआ और वे कणिकाओं के अनुदिश फैलीं, चित्र 4(c), (d) देखें। इन सूक्ष्म दरारों का वातावरण और तनाव की स्थिति लगभग मुख्य दरार के समान है, इसलिए यह अनुमान लगाया जा सकता है कि मुख्य दरार के फैलने का स्वरूप भी अंतरकणीय है, जिसकी पुष्टि वाल्व बी के विखंडन अवलोकन से भी होती है। दरार के द्विभाजन की घटना वाल्व के तनाव संक्षारण दरार की विशेषताओं को फिर से दर्शाती है।
2. विश्लेषण और चर्चा
संक्षेप में, यह निष्कर्ष निकाला जा सकता है कि वाल्व की क्षति SO2 के कारण होने वाली तनाव संक्षारण दरार के कारण हुई है। तनाव संक्षारण दरार के लिए सामान्यतः तीन शर्तें पूरी होनी आवश्यक हैं: (1) तनाव संक्षारण के प्रति संवेदनशील पदार्थ; (2) तांबे की मिश्र धातुओं के प्रति संवेदनशील संक्षारक माध्यम; (3) विशिष्ट तनाव की स्थितियाँ।
आम तौर पर यह माना जाता है कि शुद्ध धातुएँ तनाव संक्षारण से प्रभावित नहीं होती हैं, जबकि सभी मिश्र धातुएँ अलग-अलग मात्रा में तनाव संक्षारण के प्रति संवेदनशील होती हैं। पीतल के मामले में, आमतौर पर यह माना जाता है कि एकल-चरण संरचना की तुलना में द्वि-चरण संरचना में तनाव संक्षारण की संवेदनशीलता अधिक होती है। साहित्य में यह बताया गया है कि जब पीतल में जिंक की मात्रा 20% से अधिक हो जाती है, तो इसमें तनाव संक्षारण की संवेदनशीलता बढ़ जाती है, और जिंक की मात्रा जितनी अधिक होगी, संवेदनशीलता उतनी ही अधिक होगी। इस मामले में गैस नोजल की धातुवैज्ञानिक संरचना एक α+β द्वि-चरण मिश्र धातु है, और जिंक की मात्रा लगभग 35% है, जो 20% से कहीं अधिक है, इसलिए इसमें उच्च तनाव संक्षारण संवेदनशीलता है और यह तनाव संक्षारण दरार के लिए आवश्यक भौतिक स्थितियों को पूरा करती है।
पीतल की सामग्रियों के लिए, यदि कोल्ड वर्किंग डिफॉर्मेशन के बाद स्ट्रेस रिलीफ एनीलिंग नहीं की जाती है, तो उपयुक्त तनाव स्थितियों और संक्षारक वातावरण में स्ट्रेस कोरोजन उत्पन्न हो सकता है। स्ट्रेस कोरोजन क्रैकिंग का कारण बनने वाला तनाव आमतौर पर स्थानीय तन्यता तनाव होता है, जो कि लगाया गया तनाव या अवशिष्ट तनाव हो सकता है। ट्रक के टायर में हवा भरने के बाद, टायर में उच्च दबाव के कारण एयर नोजल की अक्षीय दिशा में तन्यता तनाव उत्पन्न होता है, जिससे एयर नोजल में परिधीय दरारें पड़ जाती हैं। टायर के आंतरिक दबाव के कारण उत्पन्न तन्यता तनाव की गणना σ=p R/2t (जहाँ p टायर का आंतरिक दबाव है, R वाल्व का आंतरिक व्यास है और t वाल्व की दीवार की मोटाई है) के अनुसार आसानी से की जा सकती है। हालांकि, सामान्यतः, टायर के आंतरिक दबाव से उत्पन्न तन्यता तनाव बहुत अधिक नहीं होता है, और अवशिष्ट तनाव के प्रभाव को ध्यान में रखना आवश्यक है। गैस नोजलों में दरारें पड़ने के सभी स्थान बैकबेंड पर हैं, और यह स्पष्ट है कि बैकबेंड पर अवशिष्ट विरूपण अधिक है, और वहाँ अवशिष्ट तनाव मौजूद है। वास्तव में, कई व्यावहारिक तांबा मिश्र धातु घटकों में, तनाव संक्षारण दरारें शायद ही कभी डिज़ाइन तनावों के कारण होती हैं, और उनमें से अधिकांश अवशिष्ट तनावों के कारण होती हैं जो दिखाई नहीं देते और अनदेखा कर दिए जाते हैं। इस मामले में, वाल्व के बैकबेंड पर, टायर के आंतरिक दबाव से उत्पन्न तनाव की दिशा अवशिष्ट तनाव की दिशा के अनुरूप है, और इन दोनों तनावों का अध्यारोपण एससीसी के लिए तनाव की स्थिति प्रदान करता है।
3. निष्कर्ष और सुझाव
निष्कर्ष:
दरार पड़ने सेटायर वाल्वइसका मुख्य कारण SO2 के कारण होने वाली तनाव संक्षारण दरारें हैं।
सुझाव
(1) आसपास के वातावरण में संक्षारक माध्यम के स्रोत का पता लगाएंटायर वाल्वऔर आसपास के संक्षारक माध्यम से सीधे संपर्क से बचने का प्रयास करें। उदाहरण के लिए, वाल्व की सतह पर जंग रोधी कोटिंग की एक परत लगाई जा सकती है।
(2) कोल्ड वर्किंग के अवशिष्ट तन्य तनाव को बेंडिंग के बाद तनाव राहत एनीलिंग जैसी उपयुक्त प्रक्रियाओं द्वारा समाप्त किया जा सकता है।
पोस्ट करने का समय: 23 सितंबर 2022
