Chai chứa khí - chai chứa khí bằng hợp kim nhôm không hàn, nạp lại được - thiết kế, cấu tạo và thử nghiệm - phần 5

CHÚ DẪN:

1 Lỗ F 3 mm.

2 Chiều dày thành chai chứa khí.

Hình A.2 - Hình dạng và kích thước của mẫu thử

A.1.3.2 Phương pháp

Chuẩn bị dung dịch sau trong một cốc có mỏ

HNO₃ (A.1.3.1.1)            63 cm³

HF (A.1.3.1.2)                6 cm³

H₂O (A.1.3.1.3)              931 cm³

Đưa dung dịch lên tới nhiệt độ 95 ^oC.

Xử lý mỗi mẫu thử được treo trên một dây nhôm hoặc một dây bằng vật liệu trơ khác trong dung dịch này trong thời gian 1 min.

Rửa sạch mẫu thử trong nước chảy và sau đó trong nước được khử ion hoặc nước cất (A.1.3.1.3).

Nhúng chìm mỗi mẫu thử trong axit nitric (A.1.3.1.1) trong thời gian 1 min ở nhiệt độ phòng để loại bỏ bất cứ chất kết tủa bằng đồng nào có thể được tạo thành.

Xúc rửa trong nước được khử ion hoặc nước cất.

Để ngăn ngừa sự oxy hóa của các mẫu thử, nhúng ngay các mẫu thử đã được chuẩn bị càng sớm càng tốt vào thùng ăn mòn dùng cho các mẫu thử này (xem (A.1.4.1).

A.1.4. Tiến hành thử nghiệm

A.1.4.1. Dung dịch ăn mòn

Dung dịch ăn mòn được sử dụng phải chứa 57 g/l natri clorua, và 3 g/l hyđro peroxit.

A.1.4.2. Chuẩn bị dung dịch ăn mòn

A.1.4.2.1. Thuốc thử

A.1.4.2.1.1. Natri clorua (NaCl) tinh thể, loại dùng cho phân tích.

A.1.4.2.1.2. Hyđro peroxit (H₂O₂), 100 đến 110 - thể tích.

A.1.4.2.1.3. Kali pecmaganat (KMnO₄), loại dùng cho phân tích.

A.1.4.2.1.4. Axit sunfuric (H₂SO₄), loại dùng cho phân tích, mật độ 1, 83 g/cm₃.

A.1.4.2.1.5. Nước được khử ion hoặc nước cất.

A.1.4.2.2. Chuẩn độ hyđro peroxit

Vì hyđro peroxit rất không ổn định cho nên điều chủ yếu là phải kiểm tra chuẩn độ của nó trước khi sử dụng. Để làm việc này, lấy 10 cm³ hyđro peroxit (A.1.4.2.1.2) với một ống hút chia độ (pipet), pha loảng thành 1 000 cm³ (trong một bình đo dung tích) với nước được khử ion hoặc nước cất (A.1.4.2.1.5) để thu được một dung dịch hyđro peroxit sẽ được gọi là dung dịch C. Dùng một ống hút chia độ để đưa vào bình hình côn.

10 cm³ dung dịch hyđro peroxit C và.

xấp xỉ 2 cm³ axit sunfuric (A.1.4.2.1.4).

Sử dụng dung dịch 1,859 g/l kali pecmanganat (A.1.4.2.1.3) để chuẩn độ. Kali pecmanganat tự tác động như một chất chỉ thị.

A.1.4.2.3 Giải thích sự chuẩn độ

Phản ứng của kali pecmanganat với hyđro peroxit trong môi trường axit sunfuric được mô tả bởi phương trình:

2KMnO₄ + 5H₂O₂ + 3H₂SO₄ = K₂SO₄ + 2MnSO₄ + 8H₂O + 5O₂

cho đương lượng: 316 g KMnO₄ = 170 g H₂O.

Bởi vì 1 g hyđro peroxit tinh khiết phản ứng với 1,859 g kali pecmanganat cho nên khi sử dụng dung dịch 1,859 g/l kali pecmanganat nó sẽ trung hòa, thể tích theo thể tích, với dung dịch 1 g/l hyđro peroxit. Vì hyđro peroxit đã được pha loãng 100 x lúc đầu, 10 cm³ dung dịch C được lấy để đại diện cho 0,1 cm³ hyđro peroxit ban đầu.

Bằng cách nhân số centimet khối của dung dịch kali pecmanganat được sử dụng cho chuẩn độ với 10 cho nên thu được độ chuẩn T của hyđro peroxit ban đầu (gốc), tính bằng gam trên lít .

A.1.4.2.4. Chuẩn độ dung dịch

Phương pháp dùng cho 10 L:

Hòa tan 570 g natri clorua (A.1.4.2.1.1) trong nước đã khử ion hoặc nước cất (A.1.4.2.1.5) để thu được tổng thể tích khoảng 9 L. Đưa thêm vào lượng hyđro peroxit (A.1.4.2.1.2) được tính toán dưới đây. Hòa trộn và sau đó tăng thể tích lên 10 l với nước được khử ion hoặc nước cất.

Tính toán lượng hyđro peroxit được đưa vào dung dịch như sau: Số lượng hyđro peroxit tinh khiết được yêu cầu: 30 g.

Nếu hyđro peroxit chứa T gam H₂O trên lít thì thể tích yêu cầu, được tính bằng centimet khối sẽ là:

A.1.4.3. Quy trình khắc ăn mòn

A.1.4.3.1. Đặt dung dịch ăn mòn vào một đĩa kết tinh (hoặc có thể là một cốc có mỏ lớn) được đặt trong thùng nước. Khuấy thùng nước bằng một bộ khuấy từ và điều chỉnh nhiệt độ bằng nhiệt kế tiếp xúc.

Treo mẫu thử trong dung dịch ăn mòn bằng sợi dây làm bằng nhôm (hoặc vật liệu trơ khác) hoặc đặt mẫu thử trong dung dịch ăn mòn sao cho mẫu thử chỉ tựa trên các góc của nó, phương pháp thứ hai này là phương pháp được ưu tiên sử dụng. Cho ăn mòn thử trong thời gian 6 h với nhiệt độ được giữ ở (30 ± 1) ^oC. Cần chú ý bảo đảm cho thể tích của dung dịch được sử dụng ít nhất là bằng 10 cm³ trên một centimét vuông của bề mặt mẫu thử.

Sau khi khắc ăn mòn, rửa sạch mẫu thử trong nước, nhúng mẫu thử trong axít nitric pha loãng 50 % trong thời gian 30 s, rửa sạch lại mẫu thử trong nước và làm khô mẫu thử bằng không khí nén.

A.1.4.3.2. Có thể thực hiện khắc ăn mòn một số mẫu thử trong cùng một thời gian với điều kiện là chúng thuộc cùng một loại hợp kim và không tiếp xúc với nhau. Thể tích nhỏ nhất của thuốc thử trên một đơn vị diện tích bề mặt của mẫu thử phải được bảo đảm.

A.1.5. Chuẩn bị các mẫu thử cho kiểm tra

A.1.5.1. Dụng cụ và vật liệu yêu cầu

A.1.5.1.1. Các đĩa đúc có các kích thước sau:

Đường kính ngoài         40 mm;

Chiều cao                     27 mm;

Chiều dày thành            2,5 mm.

A.1.5.1.2. Nhựa epoxy đúc cộng với chất làm đông cứng hoặc một hệ thống tương đương.

A.1.5.2. Phương pháp

Đặt thẳng đứng mỗi mẫu thử trong một đĩa đúc (A.1.5.1.1) sao cho mẫu thử tựa trên mặt a₁a₂a₃a₄. Đổ xung quanh mẫu thử hỗn hợp nhựa epoxy và chất làm đông cứng (hoặc tương đương) (A.1.5.1.2) theo tỷ lệ thích hợp.

Lấy đi một lượng vật liệu nhất định khỏi mặt a₁a₂a₃a₄, tốt nhất là bằng máy tiện sao cho mặt cắt a'₁a'₂a'₃a'₄ khi được kiểm tra dưới kính hiển vi không còn có dấu hiệu ăn mòn so với mặt a₁a₂a₃a₄. Khoảng cách giữa các mặt a₁a₂a₃a₄ và a'₁a'₂ a'₃a'₄, nghĩa là chiều dày được cắt đi bằng tiện ít nhất phải là 2 mm (xem các Hình A.2, A.3).

Cách khác, chuẩn bị một mặt cắt bằng cách cưa qua mặt phẳng a'₁a'₂ a'₃a'₄ (xem Hình A.2 để lấy một mẫu thử có chiều dày giữa 5 mm và 10 mm (nghĩa là khoảng cách từ a'₁ đến a₁ ở giữa 5 mm và10 mm). Lắp đặt mẫu thử này trong hợp chất lắp đặt bằng nhựa phản ứng nhiệt hoặc nhựa nhiệt dẻo với mặt a'₁a'₂ a'₃a'₄ được phơi ra để cho phép đánh bóng bằng cơ học.

Đánh bóng mặt cắt cho kiểm tra bằng máy với giấy nhám, một hợp chất kim cương và/hoặc hợp chất đánh bóng ma giê.

CHÚ DẪN:

1 Khuôn đúc.

2 Mẫu thử.

3 Nhựa epoxy và chất làm đông cứng.

Hình A.3 - Mẫu thử trong đĩa đúc

A.1.6. Kiểm tra bằng ảnh chụp tổ chức tế vi của các mẫu thử

Kiểm tra được sử dụng để đánh giá mức độ xâm nhập của ăn mòn tinh giới vào mỗi mặt trong hai mặt cấu thành các bề mặt bên ngoài và bên trong của chai chứa khí.

Trước tiên, kiểm tra mặt cắt với độ phóng đại nhỏ (ví dụ x 40) để xác định vị trí của các vùng bị ăn mòn nhiều nhất và sau đó với độ phóng đại lớn hơn, thường là khoảng x 300 để đánh giá tính chất và mức độ ăn mòn.

A.1.7. Giải thích kiểm tra bằng ảnh chụp tổ chức tế vi

a) Đối với các hợp kim có cấu trúc tinh thể đẳng trục, độ sâu của ăn mòn không được vượt quá giá trị lớn hơn trong hai giá trị sau:

- Ba hạt theo chiều vuông góc với mặt được kiểm tra;

- 0,2 mm;

Nhưng trong bất cứ trường hợp nào độ sâu cũng không được vượt quá 0,3 mm. Tuy nhiên, cho phép các giá trị này được vượt quá một cách cục bộ với điều kiện là chúng không bị vượt quá trong nhiều hơn bốn trường kiểm tra với độ phóng đại x 300.

b) Đối với các hợp kim có cấu trúc tinh thể được định hướng theo một chiều thông qua gia công nguội, độ sâu của ăn mòn ở mỗi mặt trong hai mặt cấu thành các mặt bên trong và bên ngoài của chai chứa khí không được vượt quá 0,1 mm.

A.2. Thử để đánh giá khả năng bị ăn mòn ứng suất

A.2.1. Nguyên lý

Phương pháp được mô tả dưới đây yêu cầu các vòng được cắt ra từ phần hình trụ của chai chứa khí phải chịu ứng suất và ngâm trong nước muối trong một khoảng thời gian quy định, sau đó được lấy ra khỏi nước muối và phơi ra không khí trong thời gian dài hơn, chu trình này được lặp lại trọng 30 ngày. Nếu không có các vết nứt sau 30 ngày, hợp kim được xem là thích hợp cho chế tạo các chai chứa khí.

A.2.2. Mẫu thử

Cắt sáu vòng có chiều rộng 4 x chiều dày thực của thành hoặc 25 mm, lấy giá trị lớn hơn, từ phần hình trụ của chai chứa khí (xem Hình A.4). Mỗi mẫu thử được cắt đi một phần ứng với góc ở tâm 600 và chịu tác dụng của ứng suất bởi một trục nhỏ có ren và hai đai ốc (xem Hình A.5).

Không được gia công các bề mặt bên trong và bên ngoài của mẫu.

^a 4 x chiều dày thực của thành, tính bằng milimét, hoặc 25 mm, lấy giá trị lớn hơn.

Hình A.4 - Các vị trí của vòng mẫu thử

A.2.3. Chuẩn bị bề mặt trước khi thử ăn mòn

Tẩy sạch tất cả các vết dầu mỡ, và chất keo được sử dụng với các dụng cụ đo ứng suất (xem A.2.4.2) bằng một dung môi thích hợp.

A.2.4. Tiến hành thử nghiệm

A.2.4.1. Chuẩn bị dung dịch ăn mòn

Chuẩn bị nước muối bằng cách hòa tan (3,5 ± 0,1) phần theo khối lượng natri clorua trong 96,5 phần theo khối lượng của nước.

Độ pH của dung dịch mới được chuẩn bị phải ở trong phạm vi từ 6,4 đến 7,2. Chỉ có thể hiệu chỉnh độ pH bằng cách sử dụng axit clohyđric pha loãng hoặc natri hyđroxit loãng.

Dung dịch không được đổ đầy lên bằng cách bổ sung thêm dung dịch muối đã được chuẩn bị trong A.1.4.2.4, nhưng chỉ có thể bổ sung thêm nước cất tới mức ban đầu trong bình chứa. Có thể thực hiện việc đổ đầy lên hàng ngày nếu có yêu cầu.

Phải thay thế toàn bộ dung dịch mỗi tuần.

a) Tạo ứng suất bên trong	b) Tạo ứng suất bên ngoài

CHÚ DẪN:

1 Trục nhỏ có ren.

2 Bạc cách.

3 Đai ốc.

Hình A.5 - Các mẫu thử có ứng suất

A.2.4.2. Tác dụng ứng suất vào vòng mẫu

Phải nén ba vòng mẫu thử sao cho bề mặt ngoài chịu tác dụng của ứng suất.

Ba vòng mẫu thử khác phải được bung ra sao cho bề mặt trong chịu tác dụng của ứng suất.

Các vòng mẫu thử phải chịu tác dụng của ứng suất tới giá trị lớn nhất được cho bởi.

Ứng suất lớn nhất = R_eg x F

Trong đó

R_eg là độ bền thử 0,2 % nhỏ nhất được bảo hành, tính bằng megapascal;

F là hệ số ứng suất thiết kế (thay đổi được).

Có thể đo ứng suất thực tế bằng các dụng cụ đo ứng suất điện.

Đường kính của vòng mẫu thử tương ứng với ứng suất lớn nhất được yêu cầu có thể được tính toán theo phương trình:

Trong đó

D’ là đường kính ngoài của vòng mẫu thử khi được nén (hoặc khi được bung ra) tính bằng milimét;

D là đường kính ngoài của chai chứa khí, tính bằng milimét;

t là chiều dày thành chai chứa khí, tính bằng milimét;

R là giá trị lớn nhất của ứng suất, R_eg × F, tính bằng megapascal;

E là modun đàn hồi, tính bằng megapascal (= khoảng 70 MPa);

Z là hệ số hiệu chỉnh (xem Hình A.6).

Xem lại: Chai chứa khí - chai chứa khí bằng hợp kim nhôm không hàn, nạp lại được - thiết kế, cấu tạo và thử nghiệm - phần 4

Xem tiếp: Chai chứa khí - chai chứa khí bằng hợp kim nhôm không hàn, nạp lại được - thiết kế, cấu tạo và thử nghiệm - phần 6

Sưu tầm và biên soạn bởi: https://honto.vn