১. তাত্ত্বিক পরীক্ষা ও বিশ্লেষণ
৩ জনের মধ্যেটায়ার ভালভকোম্পানি কর্তৃক প্রদত্ত নমুনাগুলোর মধ্যে, ২টি হলো ভালভ এবং ১টি হলো একটি অব্যবহৃত ভালভ। A এবং B-এর ক্ষেত্রে, যে ভালভটি ব্যবহার করা হয়নি সেটিকে ধূসর রঙে চিহ্নিত করা হয়েছে। বিস্তারিত চিত্র ১ দেখুন। ভালভ A-এর বাইরের পৃষ্ঠটি অগভীর, ভালভ B-এর বাইরের পৃষ্ঠটি মসৃণ, ভালভ C-এর বাইরের পৃষ্ঠটিও মসৃণ। ভালভ A এবং B ক্ষয়জাত পদার্থ দ্বারা আবৃত। ভালভ A এবং B-এর বাঁকগুলোতে ফাটল ধরেছে, বাঁকের বাইরের অংশটি ভালভের সমান্তরালে বিস্তৃত, ভালভ B-এর রিং মুখের ফাটলটি শেষের দিকে রয়েছে এবং ভালভ A-এর পৃষ্ঠে ফাটল ধরা অংশগুলোর মাঝখানে সাদা তীরচিহ্ন দিয়ে চিহ্নিত করা হয়েছে। উপরোক্ত পর্যবেক্ষণ থেকে দেখা যায়, ফাটলগুলো সর্বত্র ছড়িয়ে আছে, ফাটলগুলোর মধ্যে একটি সবচেয়ে বড় এবং অন্যটি সর্বত্র বিদ্যমান।
একটি অংশটায়ার ভালভবাঁক থেকে A, B, এবং C নমুনাগুলো কেটে নেওয়া হয়েছিল এবং একটি ZEISS-SUPRA55 স্ক্যানিং ইলেকট্রন মাইক্রোস্কোপ দিয়ে এদের পৃষ্ঠতলের গঠন পর্যবেক্ষণ করা হয়েছিল, এবং EDS দিয়ে ক্ষুদ্র-অঞ্চলের উপাদান বিশ্লেষণ করা হয়েছিল। চিত্র ২(ক)-তে ভালভ B-এর পৃষ্ঠতলের অণুসজ্জা দেখানো হয়েছে। এতে দেখা যায় যে পৃষ্ঠতলে অনেক সাদা এবং উজ্জ্বল কণা রয়েছে (চিত্রে সাদা তীরচিহ্ন দ্বারা নির্দেশিত), এবং সাদা কণাগুলোর EDS বিশ্লেষণে S-এর পরিমাণ বেশি পাওয়া গেছে। সাদা কণাগুলোর শক্তি বর্ণালী বিশ্লেষণের ফলাফল চিত্র ২(খ)-তে দেখানো হয়েছে।
চিত্র ২(গ) এবং (ঙ) হলো ভালভ B-এর পৃষ্ঠের অণুসজ্জা। চিত্র ২(গ) থেকে দেখা যায় যে, পৃষ্ঠটি প্রায় সম্পূর্ণরূপে ক্ষয়জাত পদার্থ দ্বারা আবৃত, এবং শক্তি বর্ণালী বিশ্লেষণ অনুযায়ী এই ক্ষয়জাত পদার্থের ক্ষয়কারী উপাদানগুলোর মধ্যে প্রধানত S, Cl এবং O রয়েছে, নির্দিষ্ট অবস্থানে S-এর পরিমাণ বেশি, এবং শক্তি বর্ণালী বিশ্লেষণের ফলাফল চিত্র ২(ঘ)-তে দেখানো হয়েছে। চিত্র ২(ঙ) থেকে দেখা যায় যে, ভালভ A-এর পৃষ্ঠে ভালভ রিং বরাবর ক্ষুদ্র ফাটল রয়েছে। চিত্র ২(চ) এবং (ছ) হলো ভালভ C-এর পৃষ্ঠের অণুসজ্জা, এর পৃষ্ঠও সম্পূর্ণরূপে ক্ষয়জাত পদার্থ দ্বারা আবৃত, এবং চিত্র ২(ঙ)-এর মতোই এর ক্ষয়কারী উপাদানগুলোর মধ্যেও S, Cl এবং O রয়েছে। ভালভের পৃষ্ঠের ক্ষয়জাত পদার্থ বিশ্লেষণ থেকে এই ফাটলের কারণ পীড়নজনিত ক্ষয় ফাটল (SCC) হতে পারে। চিত্র ২(h)-তে ভালভ C-এর পৃষ্ঠের অণুসজ্জাও দেখানো হয়েছে। এতে দেখা যায় যে, পৃষ্ঠটি তুলনামূলকভাবে পরিষ্কার এবং EDS দ্বারা বিশ্লেষিত পৃষ্ঠের রাসায়নিক গঠন তামার সংকর ধাতুর অনুরূপ, যা নির্দেশ করে যে ভালভটি ক্ষয়প্রাপ্ত হয়নি। তিনটি ভালভের পৃষ্ঠের আণুবীক্ষণিক গঠন এবং রাসায়নিক গঠন তুলনা করে দেখা যায় যে, পারিপার্শ্বিক পরিবেশে S, O এবং Cl-এর মতো ক্ষয়কারী মাধ্যম বিদ্যমান।
বেন্ডিং টেস্টের মাধ্যমে ভালভ B-এর ফাটলটি খোলা হয়েছিল এবং দেখা গেছে যে ফাটলটি ভালভের সম্পূর্ণ প্রস্থচ্ছেদ ভেদ করেনি, এটি ব্যাকবেন্ডের দিকে ফেটেছে এবং ভালভের ব্যাকবেন্ডের বিপরীত দিকে ফাটেনি। ফাটলের চাক্ষুষ পরিদর্শনে দেখা যায় যে ফাটলের রঙ গাঢ়, যা নির্দেশ করে যে ফাটলটি ক্ষয়প্রাপ্ত হয়েছে, এবং ফাটলের কিছু অংশ গাঢ় রঙের, যা নির্দেশ করে যে এই অংশগুলিতে ক্ষয় আরও গুরুতর। ভালভ B-এর ফাটলটি একটি স্ক্যানিং ইলেকট্রন মাইক্রোস্কোপের নিচে পর্যবেক্ষণ করা হয়েছিল, যা চিত্র ৩-এ দেখানো হয়েছে। চিত্র ৩(ক)-তে ভালভ B-এর ফাটলের ম্যাক্রোস্কোপিক চেহারা দেখানো হয়েছে। দেখা যায় যে ভালভের কাছের বাইরের ফাটলটি ক্ষয়জাত পদার্থ দ্বারা আবৃত হয়েছে, যা আবার পারিপার্শ্বিক পরিবেশে ক্ষয়কারী মাধ্যমের উপস্থিতি নির্দেশ করে। শক্তি বর্ণালী বিশ্লেষণ অনুসারে, ক্ষয়জাত পদার্থের রাসায়নিক উপাদানগুলি প্রধানত S, Cl এবং O, এবং S ও O-এর পরিমাণ তুলনামূলকভাবে বেশি, যেমনটি চিত্র ৩(খ)-তে দেখানো হয়েছে। ফাটলের পৃষ্ঠ পর্যবেক্ষণ করে দেখা যায় যে ফাটল বৃদ্ধির ধরণ ক্রিস্টাল টাইপ বরাবর। চিত্র 3(c)-তে যেমন দেখানো হয়েছে, উচ্চ বিবর্ধনে ফাটলটি পর্যবেক্ষণ করলে প্রচুর সংখ্যক গৌণ ফাটলও দেখা যায়। চিত্রে গৌণ ফাটলগুলো সাদা তীরচিহ্ন দিয়ে চিহ্নিত করা হয়েছে। ফাটল পৃষ্ঠের ক্ষয়জাত পদার্থ এবং ফাটল বৃদ্ধির ধরণগুলো পুনরায় পীড়নজনিত ক্ষয় ফাটলের বৈশিষ্ট্য প্রদর্শন করে।
ভালভ A-এর ফাটলটি খোলা হয়নি, ভালভটির একটি অংশ (ফাটলযুক্ত স্থান সহ) অপসারণ করা হয়েছে, ভালভটির অক্ষীয় অংশটি ঘষে মসৃণ করা হয়েছে, এবং Fe Cl3 (5 গ্রাম) + HCl (50 মিলি) + C2H5OH (100 মিলি) দ্রবণ ব্যবহার করে এচিং করা হয়েছে, এবং Zeiss Axio Observer A1m অপটিক্যাল মাইক্রোস্কোপ দিয়ে ধাতব গঠন এবং ফাটল বৃদ্ধির রূপ পর্যবেক্ষণ করা হয়েছে। চিত্র 4 (a)-তে ভালভটির ধাতব গঠন দেখানো হয়েছে, যা একটি α+β দ্বি-দশা গঠন, এবং β তুলনামূলকভাবে সূক্ষ্ম ও দানাদার এবং α-দশা ম্যাট্রিক্সের উপর বণ্টিত। পরিধির ফাটলগুলিতে ফাটল বিস্তারের ধরণ চিত্র 4(a), (b)-তে দেখানো হয়েছে। যেহেতু ফাটলের পৃষ্ঠগুলি ক্ষয়জাত পদার্থ দ্বারা পূর্ণ, তাই দুটি ফাটলের পৃষ্ঠের মধ্যে ব্যবধান প্রশস্ত, এবং ফাটল বিস্তারের ধরণগুলি আলাদা করা কঠিন। দ্বিবিভাজন ঘটনা। এই প্রাথমিক ফাটলটির উপর অনেকগুলো গৌণ ফাটলও (চিত্রে সাদা তীরচিহ্ন দ্বারা চিহ্নিত) দেখা গেছে, চিত্র ৪(গ) দেখুন, এবং এই গৌণ ফাটলগুলো দানা বরাবর প্রসারিত হয়েছে। ক্ষয়প্রাপ্ত ভালভের নমুনাটি SEM দ্বারা পর্যবেক্ষণ করা হয়েছিল এবং দেখা গেছে যে প্রধান ফাটলের সমান্তরালে অন্যান্য স্থানে অনেক ক্ষুদ্র ফাটল রয়েছে। এই ক্ষুদ্র ফাটলগুলো পৃষ্ঠ থেকে উৎপন্ন হয়ে ভালভের ভেতরের দিকে প্রসারিত হয়েছে। ফাটলগুলো দ্বিবিভাজিত হয়ে দানা বরাবর প্রসারিত হয়েছে, চিত্র ৪(গ), (ঘ) দেখুন। এই ক্ষুদ্র ফাটলগুলোর পরিবেশ এবং পীড়ন অবস্থা প্রধান ফাটলের প্রায় অনুরূপ, তাই এটি অনুমান করা যায় যে প্রধান ফাটলের প্রসারণের ধরণও আন্তঃদানাদার, যা ভালভ বি-এর ফাটল পর্যবেক্ষণের মাধ্যমেও নিশ্চিত হয়েছে। ফাটলের দ্বিবিভাজন ঘটনাটি আবারও ভালভের পীড়নজনিত ক্ষয়ের ফাটলের বৈশিষ্ট্য প্রদর্শন করে।
২. বিশ্লেষণ ও আলোচনা
সারসংক্ষেপে, এটি অনুমান করা যায় যে ভালভের ক্ষতি SO2 দ্বারা সৃষ্ট স্ট্রেস করোশন ক্র্যাকিংয়ের কারণে হয়েছে। স্ট্রেস করোশন ক্র্যাকিংয়ের জন্য সাধারণত তিনটি শর্ত পূরণ করতে হয়: (1) স্ট্রেস করোশনের প্রতি সংবেদনশীল উপকরণ; (2) তামার সংকর ধাতুর প্রতি সংবেদনশীল ক্ষয়কারী মাধ্যম; (3) নির্দিষ্ট স্ট্রেস পরিস্থিতি।
সাধারণত বিশ্বাস করা হয় যে বিশুদ্ধ ধাতু স্ট্রেস করোশন দ্বারা ক্ষতিগ্রস্ত হয় না, এবং সমস্ত সংকর ধাতু বিভিন্ন মাত্রায় স্ট্রেস করোশনের প্রতি সংবেদনশীল। পিতলের উপাদানের ক্ষেত্রে, সাধারণত বিশ্বাস করা হয় যে একক-দশা কাঠামোর তুলনায় দ্বি-দশা কাঠামোর স্ট্রেস করোশন সংবেদনশীলতা বেশি। গবেষণাপত্রে উল্লেখ করা হয়েছে যে, যখন পিতলের উপাদানে জিঙ্কের (Zn) পরিমাণ ২০% ছাড়িয়ে যায়, তখন এর স্ট্রেস করোশন সংবেদনশীলতা বেড়ে যায়, এবং জিঙ্কের পরিমাণ যত বেশি হয়, স্ট্রেস করোশন সংবেদনশীলতাও তত বেশি হয়। এক্ষেত্রে গ্যাস নজলের মেটালোগ্রাফিক কাঠামোটি একটি α+β দ্বি-দশা সংকর ধাতু, এবং এতে জিঙ্কের পরিমাণ প্রায় ৩৫%, যা ২০% থেকে অনেক বেশি, তাই এর স্ট্রেস করোশন সংবেদনশীলতা বেশি এবং এটি স্ট্রেস করোশন ক্র্যাকিংয়ের জন্য প্রয়োজনীয় উপাদানের শর্ত পূরণ করে।
পিতলের উপাদানের ক্ষেত্রে, কোল্ড ওয়ার্কিং ডিফরমেশনের পর যদি স্ট্রেস রিলিফ অ্যানিলিং না করা হয়, তবে উপযুক্ত স্ট্রেস পরিস্থিতি এবং ক্ষয়কারী পরিবেশে স্ট্রেস করোশন ঘটবে। যে স্ট্রেস স্ট্রেস করোশন ক্র্যাকিং ঘটায় তা সাধারণত স্থানীয় টেনসাইল স্ট্রেস, যা প্রয়োগকৃত স্ট্রেস বা অবশিষ্ট স্ট্রেস হতে পারে। ট্রাকের টায়ারে হাওয়া ভরার পর, টায়ারের উচ্চ চাপের কারণে এয়ার নজলের অক্ষীয় দিক বরাবর টেনসাইল স্ট্রেস তৈরি হয়, যা এয়ার নজলে পরিধীয় ফাটল সৃষ্টি করে। টায়ারের অভ্যন্তরীণ চাপের কারণে সৃষ্ট টেনসাইল স্ট্রেস σ=p R/2t সূত্রানুসারে সহজেই গণনা করা যায় (যেখানে p হলো টায়ারের অভ্যন্তরীণ চাপ, R হলো ভালভের ভেতরের ব্যাস এবং t হলো ভালভের দেয়ালের পুরুত্ব)। তবে, সাধারণত টায়ারের অভ্যন্তরীণ চাপের কারণে সৃষ্ট টেনসাইল স্ট্রেস খুব বেশি হয় না, এবং অবশিষ্ট স্ট্রেসের প্রভাব বিবেচনা করা উচিত। গ্যাস নজলের ফাটলের স্থানগুলো সবই পেছনের বাঁকে অবস্থিত, এবং এটা স্পষ্ট যে পেছনের বাঁকে অবশিষ্ট বিকৃতি বেশি এবং সেখানে একটি অবশিষ্ট টেনসাইল স্ট্রেস রয়েছে। প্রকৃতপক্ষে, অনেক ব্যবহারিক তামার সংকর ধাতুর যন্ত্রাংশে, স্ট্রেস করোশন ক্র্যাকিং খুব কমই ডিজাইন স্ট্রেসের কারণে ঘটে, এবং এর বেশিরভাগই ঘটে এমন অবশিষ্ট স্ট্রেসের কারণে যা চোখে পড়ে না এবং উপেক্ষা করা হয়। এক্ষেত্রে, ভালভের পেছনের বাঁকে, টায়ারের অভ্যন্তরীণ চাপের কারণে সৃষ্ট টেনসাইল স্ট্রেসের দিকটি অবশিষ্ট স্ট্রেসের দিকের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ হয়, এবং এই দুটি স্ট্রেসের উপরিপাতনই এসসিসি-র জন্য স্ট্রেস শর্ত প্রদান করে।
৩. উপসংহার ও পরামর্শ
উপসংহার:
ফাটলটায়ার ভালভএর প্রধান কারণ হলো SO2 দ্বারা সৃষ্ট পীড়নজনিত ক্ষয় ফাটল।
পরামর্শ
(1) চারপাশের পরিবেশে ক্ষয়কারী মাধ্যমের উৎস চিহ্নিত করুনটায়ার ভালভএবং চারপাশের ক্ষয়কারী মাধ্যমের সাথে সরাসরি সংস্পর্শ এড়িয়ে চলার চেষ্টা করুন। উদাহরণস্বরূপ, ভালভের পৃষ্ঠে ক্ষয়রোধী প্রলেপ লাগানো যেতে পারে।
(2) কোল্ড ওয়ার্কিং এর অবশিষ্ট টেনসাইল স্ট্রেস উপযুক্ত প্রক্রিয়ার মাধ্যমে দূর করা যেতে পারে, যেমন বাঁকানোর পরে স্ট্রেস রিলিফ অ্যানিলিং।
পোস্ট করার সময়: সেপ্টেম্বর ২৩, ২০২২
