Stress corrosion cracking
स्ट्रेस कोरोशन क्रैकिंग (एस. सी. सी.) एक संक्षारक वातावरण में दरार बनने की वृद्धि है। यह विशेष रूप से उच्च तापमान पर तन्यता तनाव के अधीन सामान्य रूप से नमनीय धातु मिश्र धातुओं की अप्रत्याशित और अचानक विफलता का कारण बन सकता है। एस. सी. सी. रासायनिक रूप से अत्यधिक विशिष्ट है कि कुछ मिश्र धातुओं के एस. सी. सी. से गुजरने की संभावना केवल तभी होती है जब वे कम संख्या में रासायनिक वातावरण के संपर्क में आते हैं। रासायनिक वातावरण जो किसी दिए गए मिश्र धातु के लिए एस. सी. सी. का कारण बनता है, अक्सर वह होता है जो धातु के लिए केवल हल्का संक्षारक होता है। इसलिए, सूक्ष्म दरारों से भरे होने पर, गंभीर एस. सी. सी. वाले धातु के हिस्से चमकीले और चमकदार दिखाई दे सकते हैं। यह कारक एस. सी. सी. के लिए विफलता से पहले अज्ञात रहना आम बात बनाता है। एस. सी. सी. अक्सर तेजी से आगे बढ़ता है, और शुद्ध धातुओं की तुलना में मिश्र धातुओं में अधिक आम है। विशिष्ट वातावरण का महत्वपूर्ण महत्व है, और विनाशकारी दरार पैदा करने के लिए कुछ अत्यधिक सक्रिय रसायनों की केवल बहुत कम सांद्रता की आवश्यकता होती है, जो अक्सर विनाशकारी और अप्रत्याशित विफलता की ओर ले जाती है। तनाव तनाव एकाग्रता के कारण दरार भार का परिणाम हो सकता है, या निर्माण से असेंबली या अवशिष्ट तनाव के प्रकार के कारण हो सकता है (जैसे। कोल्ड वर्किंग); अवशिष्ट तनाव को एनीलिंग या अन्य सतह उपचारों से राहत दी जा सकती है। रासायनिक प्रक्रिया उपकरणों की अप्रत्याशित और समय से पहले विफलता, उदाहरण के लिए, तनाव जंग दरार के कारण कर्मियों, परिचालन सुविधाओं और पर्यावरण की सुरक्षा के मामले में एक गंभीर खतरा है। इस प्रकार के उपकरणों की विश्वसनीयता को कमजोर करके, ऐसी विफलताएं उत्पादकता और लाभप्रदता पर भी प्रतिकूल प्रभाव डालती हैं। तंत्र तनाव क्षरण दरार मुख्य रूप से धातुओं और धातु मिश्र धातुओं को प्रभावित करता है। एक तुलनीय प्रभाव जिसे पर्यावरणीय तनाव दरार के रूप में भी जाना जाता है, अन्य सामग्रियों जैसे पॉलिमर, चीनी मिट्टी और कांच को भी प्रभावित करता है। धातु कम पी. एच. और कम प्रयुक्त रेडॉक्स क्षमता एस. सी. सी. की प्रक्रिया के दौरान हाइड्रोजन के विकास और संवर्धन की सुविधा प्रदान करते हैं, इस प्रकार एस. सी. सी. की तीव्रता में वृद्धि होती है। क्लोराइड की उपस्थिति में कुछ ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील और एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं में दरार आ जाती है। यह ऊपर के तापमान पर क्लोराइड की कुछ भाग प्रति मिलियन सामग्री से अधिक पानी रखने के लिए ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील की उपयोगिता को सीमित करता है; क्षार की उपस्थिति में स्टील की हल्की दरारें (जैसे। बॉयलर क्रैकिंग और कास्टिक स्ट्रेस कोरोशन क्रैकिंग) और नाइट्रेट्स; तांबे के मिश्र धातु अमोनियाकल समाधान (सीजन क्रैकिंग) में दरार डालते हैं; उच्च तन्यता वाले स्टील्स को विभिन्न प्रकार के जलीय वातावरण में अप्रत्याशित रूप से भंगुर तरीके से दरार डालने के लिए जाना जाता है, खासकर जब क्लोराइड मौजूद होते हैं। उत्तरार्द्ध के संभावित अपवाद के साथ, जो हाइड्रोजन दरार का एक विशेष उदाहरण है, अन्य सभी उप-महत्वपूर्ण दरार वृद्धि की घटना को प्रदर्शित करते हैं, अर्थात। सतह की छोटी खामियां उन स्थितियों में फैलती हैं (आमतौर पर सुचारू रूप से) जहां फ्रैक्चर यांत्रिकी भविष्यवाणी करती है कि विफलता नहीं होनी चाहिए। अर्थात्, एक क्षयकारी की उपस्थिति में, दरारें विकसित होती हैं और महत्वपूर्ण तनाव तीव्रता कारक () से काफी नीचे फैलती हैं। तनाव की तीव्रता का उप-महत्वपूर्ण मान, के रूप में नामित, 1 प्रतिशत से कम हो सकता है। पॉलिमर एक समान प्रक्रिया (पर्यावरणीय तनाव दरार) पॉलिमर में होती है, जब उत्पाद विशिष्ट सॉल्वैंट्स या एसिड और क्षार जैसे आक्रामक रसायनों के संपर्क में आते हैं। धातुओं की तरह, हमला विशिष्ट पॉलिमर और विशेष रसायनों तक ही सीमित है। इस प्रकार पॉली कार्बोनेट क्षार द्वारा हमले के प्रति संवेदनशील है, लेकिन एसिड द्वारा नहीं। दूसरी ओर, पॉलिएस्टर एसिड द्वारा आसानी से खराब हो जाते हैं, और एस. सी. सी. एक संभावित विफलता तंत्र है। पॉलिमर पर्यावरणीय तनाव दरार के लिए अतिसंवेदनशील होते हैं जहां हमलावर एजेंट आवश्यक रूप से सामग्री को रासायनिक रूप से खराब नहीं करते हैं। नायलॉन एसिड द्वारा क्षरण के प्रति संवेदनशील है, एक प्रक्रिया जिसे हाइड्रोलिसिस के रूप में जाना जाता है, और मजबूत एसिड द्वारा हमला करने पर नायलॉन मोल्डिंग दरार पड़ जाएगी। उदाहरण के लिए, एक ईंधन कनेक्टर की फ्रैक्चर सतह ने एसिड अटैक (सीएच) से पॉलिमर के अंतिम कस्प (सी) तक दरार की प्रगतिशील वृद्धि दिखाई। इस मामले में विफलता कार की बैटरी से रिसने वाले सल्फ्यूरिक एसिड के संपर्क में आने से बहुलक के हाइड्रोलिसिस के कारण हुई थी। क्षरण प्रतिक्रिया बहुलक की संश्लेषण प्रतिक्रिया के विपरीत हैः ओजोन हमले से कई अलग-अलग इलास्टोमर्स में दरारें बन सकती हैं, जो पॉलिमर में एससीसी का एक और रूप है। हवा में गैस के छोटे निशान रबर श्रृंखलाओं में दोहरे बंधनों पर हमला करेंगे, जिसमें प्राकृतिक रबर, स्टाइरीन-ब्यूटाडाइन रबर और नाइट्राइल ब्यूटाडाइन रबर क्षरण के प्रति सबसे अधिक संवेदनशील होंगे। ओजोन दरारें तनाव के तहत उत्पादों में बनती हैं, लेकिन महत्वपूर्ण तनाव बहुत छोटा होता है। दरारें हमेशा तनाव अक्ष के समकोण पर उन्मुख होती हैं, इसलिए एक रबर ट्यूब में परिधि के चारों ओर बनती हैं। इस तरह की दरारें तब खतरनाक होती हैं जब वे ईंधन पाइपों में होती हैं क्योंकि दरारें बाहरी उजागर सतहों से पाइप के बोर में बढ़ेंगी, इसलिए ईंधन का रिसाव और आग लग सकती है। वल्केनाइजेशन से पहले रबड़ में एंटी-ओजोनेंट्स मिलाकर ओजोन दरार को रोका जा सकता है। ओजोन की दरारें आमतौर पर ऑटोमोबाइल टायर की साइडवॉल में देखी जाती थीं, लेकिन अब इन योजकों के उपयोग के कारण शायद ही कभी देखी जाती हैं। दूसरी ओर, रबर ट्यूबिंग और सील जैसे असुरक्षित उत्पादों में समस्या बार-बार होती है। सिरेमिक यह प्रभाव सिरेमिक में काफी कम आम है जो आमतौर पर रासायनिक हमले के लिए अधिक लचीला होते हैं। हालांकि तनाव के तहत मिट्टी के बर्तनों में चरण परिवर्तन आम हैं, ये आमतौर पर विफलता के बजाय कठोर होते हैं (ज़िरकोनियम डाइऑक्साइड देखें)। हाल के अध्ययनों से पता चला है कि इस कठोर तंत्र के लिए एक ही प्रेरक बल कम सेरियम ऑक्साइड के ऑक्सीकरण को भी बढ़ा सकता है, जिसके परिणामस्वरूप धीमी दरार वृद्धि और घने सिरेमिक निकायों की सहज विफलता हो सकती है। चश्मे में कांच सबक्रिटिकल दरार का प्रसार तीन क्षेत्रों में होता है। क्षेत्र I में, कांच और पानी के बीच तनाव-वर्धित रासायनिक प्रतिक्रिया के कारण परिवेशी आर्द्रता के साथ दरार प्रसार का वेग बढ़ जाता है। क्षेत्र II में, दरार प्रसार वेग प्रसार नियंत्रित होता है और उस दर पर निर्भर करता है जिस पर रासायनिक अभिकारकों को दरार की नोक तक ले जाया जा सकता है। क्षेत्र III में, दरार प्रसार अपने पर्यावरण से स्वतंत्र है, जो एक महत्वपूर्ण तनाव की तीव्रता तक पहुँच गया है। पानी के अलावा अन्य रसायन, जैसे अमोनिया, सिलिका ग्लास में सबक्रिटिकल दरार प्रसार को प्रेरित कर सकते हैं, लेकिन उनके पास एक इलेक्ट्रॉन दाता स्थल और एक प्रोटॉन दाता स्थल होना चाहिए। लेजर पीनिंग द्वारा दिए गए संपीड़ित अवशिष्ट तनाव को स्थान और तीव्रता दोनों में सटीक रूप से नियंत्रित किया जाता है और तन्यता क्षेत्रों में तेज संक्रमण को कम करने के लिए लागू किया जा सकता है। लेजर पीनिंग पारंपरिक शॉट पीनिंग की तुलना में 10 से 20 गुना गहरे संपीड़ित अवशिष्ट तनाव प्रदान करता है, जिससे वे एस. सी. सी. को रोकने में काफी अधिक फायदेमंद हो जाते हैं। लेजर पीनिंग का व्यापक रूप से एयरोस्पेस और बिजली उत्पादन उद्योगों में गैस चालित टरबाइन इंजनों में उपयोग किया जाता है। सामग्री चयनः एक विशिष्ट वातावरण के लिए सही सामग्री चुनने से एस. सी. सी. को रोकने में मदद मिल सकती है। क्षयकारी वातावरण में क्षरण और तनाव क्षरण दरार के उच्च प्रतिरोध वाली सामग्री का उपयोग किया जाना चाहिए। उदाहरण के लिए, समुद्री वातावरण में कार्बन स्टील के बजाय स्टेनलेस स्टील का उपयोग करने से एस. सी. सी. की संभावना कम हो सकती है। सुरक्षात्मक लेपः एक सुरक्षात्मक लेप या अवरोध लगाने से संक्षारक पदार्थों को धातु की सतह के संपर्क में आने से रोकने में मदद मिल सकती है, इस प्रकार एस. सी. सी. की संभावना कम हो जाती है। उदाहरण के लिए, पाइपलाइन की आंतरिक सतह पर एपॉक्सी कोटिंग का उपयोग करने से एससीसी की संभावना कम हो सकती है। कैथोडिक संरक्षणः कैथोडिक संरक्षण एक तकनीक है जिसका उपयोग धातु की सतह पर एक छोटा विद्युत प्रवाह लागू करके धातुओं को क्षरण से बचाने के लिए किया जाता है। यह तकनीक धातु की क्षरण क्षमता को कम करके एस. सी. सी. को रोकने में भी मदद कर सकती है। पर्यावरण नियंत्रणः धातु के आसपास के वातावरण को नियंत्रित करने से एस. सी. सी. को रोकने में मदद मिल सकती है। उदाहरण के लिए, पर्यावरण के तापमान या अम्लता को कम करने से एस. सी. सी. को रोकने में मदद मिल सकती है। निरीक्षण और रखरखावः नियमित निरीक्षण और रखरखाव एस. सी. सी. का पता लगाने में मदद कर सकते हैं इससे पहले कि यह विफलता का कारण बने। इसमें दृश्य निरीक्षण, गैर-विनाशकारी परीक्षण और पर्यावरणीय कारकों की निगरानी शामिल है। उल्लेखनीय विफलताएँ टेनेसी गैस पाइपलाइन से संबंधित नैचिटोचेस, लुइसियाना के उत्तर में एक 32-इंच व्यास की गैस संचरण पाइपलाइन में 4 मार्च, 1965 को एस. सी. सी. से विस्फोट हुआ और जल गई, जिसमें 17 लोगों की मौत हो गई। कम से कम 9 अन्य घायल हो गए, और टूटने से 450 फीट दूर 7 घर नष्ट हो गए। एस. सी. सी. ने दिसंबर 1967 में सिल्वर ब्रिज के विनाशकारी पतन का कारण बना, जब पॉइंट प्लेजेंट, वेस्ट वर्जीनिया में ओहियो नदी पर एक भौंह निलंबन पुल अचानक विफल हो गया। मुख्य श्रृंखला जोड़ विफल हो गया और पूरी संरचना नदी में गिर गई, जिससे पुल के पार वाहनों में यात्रा कर रहे 46 लोगों की मौत हो गई। भौंह के जोड़ में जंग एक तनाव जंग दरार का कारण बना था, जो उच्च पुल लोडिंग और कम तापमान के परिणामस्वरूप महत्वपूर्ण हो गया था। भौंह में उच्च स्तर के अवशिष्ट तनाव के कारण विफलता बढ़ गई थी। आपदा के कारण पुलों का राष्ट्रव्यापी पुनर्मूल्यांकन किया गया। यूएसएस हार्टफोर्ड पनडुब्बी पेरिस्कोपः 2009 में, यूएसएस हार्टफोर्ड पनडुब्बी का पेरिस्कोप एससीसी के कारण विफल हो गया। पेरिस्कोप का उपयोग पनडुब्बी के जलमग्न होने के दौरान सतह का दृश्य प्रदान करने के लिए किया जाता है। विफलता तब हुई जब पेरिस्कोप को पनडुब्बी के पतवार के माध्यम से बढ़ाया गया, जिससे समुद्री जल पेरिस्कोप की मुहर में प्रवेश कर गया। समुद्री जल के कारण पेरिस्कोप की स्टील समर्थन संरचना में एस. सी. सी. हुआ, जिसके कारण पेरिस्कोप पनडुब्बी में वापस गिर गया। सौभाग्य से, कोई चोट नहीं आई, लेकिन पनडुब्बी को मरम्मत के लिए सेवा से बाहर निकालना पड़ा। ट्रांस-अलास्का पाइपलाइनः 2001 में, एस. सी. सी. के कारण ट्रांस-अलास्का पाइपलाइन का एक खंड विफल हो गया। पाइपलाइन का उपयोग अलास्का के उत्तरी ढलान से वाल्डेज़ समुद्री टर्मिनल तक कच्चे तेल के परिवहन के लिए किया जाता है। विफलता तब हुई जब पाइपलाइन का 34-फुट खंड टूट गया, जिससे 285,000 गैलन से अधिक कच्चा तेल फैल गया। विफलता की जांच में पाया गया कि एस. सी. सी. पानी और बैक्टीरिया की उपस्थिति के कारण पाइपलाइन में हुआ था, जिसने एक संक्षारक वातावरण बनाया था। अलोहा एयरलाइंस फ्लाइट 243:1988 में, अलोहा एयरलाइंस फ्लाइट 243 ने एस. सी. सी. के कारण आंशिक धड़ विफलता का अनुभव किया। बोइंग 737-200 हिलो से होनोलुलु, हवाई के लिए उड़ान भर रहा था जब धड़ का एक हिस्सा टूट गया, जिससे एक अपघटन घटना हुई। विफलता की जांच में पाया गया कि विमान के बार-बार दबाव और अवसाद चक्रों के कारण धड़ की एल्यूमीनियम त्वचा में एस. सी. सी. हुआ था। इस घटना के कारण भविष्य में इसी तरह की विफलताओं को रोकने के लिए विमान के लिए रखरखाव प्रक्रियाओं और निरीक्षणों में बदलाव आया। संदर्भ नोट्स स्रोत ए. एस. एम. इंटरनेशनल, मेटल्स हैंडबुक (डेस्क संस्करण) अध्याय 32 (विफलता विश्लेषण), अमेरिकन सोसाइटी फॉर मेटल्स, (1997) पीपी 32-24 से 32-26 ए. एस. एम. हैंडबुक खंड 11 "विफलता विश्लेषण और रोकथाम" (2002) डब्ल्यू. आर. वार्के, अमेरिकन सोसाइटी ऑफ मेटल्स द्वारा संशोधित "तनाव-क्षरण दरार" भी देखें। पृष्ठ 1738-1820 जॉन बी. वाचमैन, डब्ल्यू. रोजर कैनन और एम. जॉन मैथ्यूसन द्वारा "सिरेमिक के यांत्रिक गुण"। अध्याय 8. क्षरण फ्रैक्चर यांत्रिकी इंजीनियरिंग विफलताएँ सामग्री क्षरण