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预应力金属波纹管发生失效的原因分析
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预应力金属波纹管发生失效的原因分析

作者:预应力金属波纹管失效  来源:预应力金属波纹管失效  发表时间:2018-01-31  浏览:0

   预应力金属波纹管作为管道位移补偿的一种重要形式得到了广泛的应用,由于它所承受的外力复杂,应力较高,而且工作温度高,工作介质有较强的腐蚀性,因而预应力金属波纹管常常发生失效,造成较大损失。

  金属材料或构件的点蚀,是指金属材料或构件与环境中的游离物质之间发生电化学作用而导致零件的损伤。金属构件发生点蚀损伤与金属构件表面结构的不均匀性,尤其与表面的夹杂物、表面保护膜的不完整性有关。由于该预应力金属波纹管没有进行固溶处理,致使材料成分分布不均,所以在应力及腐蚀环境的共同作用下,该材料容易发生点蚀。

  在单纯机械疲劳的情况下,多疲劳源情况下的裂纹通常分布在同一截面上的不同部位,然后向内扩展、相互连接直至发生瞬时断裂。

  然而在腐蚀疲劳情况下,一条主裂纹附近往往会出现多条次裂纹,它们分布于靠近主裂纹的不同截面上。这些裂纹彼此大体上相互平行向内扩展,达到一定长度后其扩展便停下来,而只有主裂纹继续扩展并导致断裂。因此,主裂纹附近出现的多条次裂纹的现象,是腐蚀疲劳失效的表面特征之一。一般情况下,加载频率越低,腐蚀作用就越剧烈,断口形貌就更加接近应力腐蚀开裂的断口形貌。

  由于预应力金属波纹管没有进行固溶处理,因此它的抗蚀性较差,预应力金属波纹管的残余拉应力没有得到消除,这是材料发生应力腐蚀的另一原因。在裂纹扩展前期,预应力金属波纹管内表面波峰处由于受到拉应力和腐蚀介质的共同作用,产生了应力腐蚀,断口表面呈现沿晶形貌,沿晶面上被腐蚀产物覆盖,说明载荷交变的频率较低或接近于恒载荷。在裂纹扩展的后期主要以疲劳为主。

  劳裂纹起源于点蚀坑,为多源起裂,裂纹的数量较多,裂纹表面有腐蚀产物,裂纹尖端分叉明显,说明破坏模式为腐蚀疲劳,而且预应力金属波纹管在工作时会出现交变应力。

  预应力金属波纹管的破坏模式是应力腐蚀和腐蚀疲劳,裂纹的前半段为应力腐蚀所致,后半段裂纹是由腐蚀疲劳引起的,预应力金属波纹管在这种高温(500C 左右)、硫含量较高的环境下抗蚀性较差,这与预应力金属波纹管未进行固溶处理有关。

  根据上述分析,为防止预应力金属波纹管的再次破坏,建议通过更合理的制造加工工艺(如进行固溶处理),提高材料的抗蚀性;从结构上减小或控制振幅较小、频率较高交变应力的产生。

本文关键词: 预应力金属波纹管失效,预应力金属波纹管应力损失,预应力金属波纹管的损坏

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