環(huán)境介質(zhì)對(duì)波紋管膨脹節(jié)使用壽命的影響

文章來源：http://www.dingy176.cn 發(fā)布時(shí)間：2020-09-19 瀏覽次數(shù)：52

波紋膨脹節(jié)因其良好的變形補(bǔ)償能力，廣泛應(yīng)用于冶金、煉油、石化、化工、城市建設(shè)等行業(yè)。在荷載作用下，彈塑性變形主要發(fā)生在局部范圍內(nèi)。特別是在啟動(dòng)、停機(jī)和非設(shè)計(jì)工況下，會(huì)引起高交變應(yīng)變，導(dǎo)致低周疲勞失效。因此，多年來，人們對(duì)波紋管膨脹節(jié)的低周疲勞壽命進(jìn)行了大量的研究。

最權(quán)威的是美國膨脹節(jié)制造商協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)EJMA，它給出了奧氏體不銹鋼的疲勞曲線和膨脹節(jié)的疲勞壽命計(jì)算公式。但上述研究僅限于空氣介質(zhì)的具體情況，而波紋膨脹節(jié)在實(shí)際應(yīng)用中往往是在一定的腐蝕性介質(zhì)中工作，隨著時(shí)間的推移，波紋管膨脹節(jié)的局部會(huì)富集腐蝕性介質(zhì)，因此，環(huán)境介質(zhì)對(duì)波紋管膨脹節(jié)疲勞壽命的影響已經(jīng)引起使用單位的關(guān)注。

對(duì)于3.5%NaCI溶液的腐蝕介質(zhì)，應(yīng)注意對(duì)OCr18Ni9奧氏體不銹鋼波紋管膨脹節(jié)疲勞壽命的影響

1、預(yù)測(cè)不銹鋼波紋管膨脹節(jié)在空氣中的疲勞壽命。根據(jù)EJMA標(biāo)準(zhǔn)，通過不同位移和變形條件下的應(yīng)力測(cè)試，計(jì)算了波紋管膨脹節(jié)在空氣中的疲勞壽命，并通過有限元應(yīng)力模擬預(yù)測(cè)了波紋管膨脹節(jié)的疲勞壽命。最后，在疲勞試驗(yàn)機(jī)上對(duì)波紋管膨脹節(jié)進(jìn)行了疲勞壽命測(cè)試。

2、測(cè)定了波紋管補(bǔ)償器在3.5%NaCI溶液中的疲勞壽命。測(cè)定了同一試樣在不同位移和變形條件下的腐蝕疲勞壽命，并與相應(yīng)試樣在空氣中的腐蝕疲勞壽命進(jìn)行了比較。結(jié)果表明，波紋管膨脹節(jié)在空氣中的腐蝕疲勞壽命明顯低于預(yù)測(cè)值和實(shí)測(cè)值。腐蝕介質(zhì)和應(yīng)力水平是影響腐蝕的重要因素。探討了波紋管膨脹節(jié)腐蝕疲勞失效機(jī)理，給出了影響因素。提出了奧氏體不銹鋼波紋管膨脹節(jié)設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的因素。

3、提出了疲勞裂紋的產(chǎn)生和擴(kuò)展與腐蝕電極電位的關(guān)系。采用標(biāo)準(zhǔn)試件和波紋膨脹節(jié)試件，測(cè)定了不同應(yīng)力和頻率下act試樣疲勞裂紋的產(chǎn)生、擴(kuò)展和斷裂與腐蝕電極電位的關(guān)系。從而反映了腐蝕疲勞裂紋擴(kuò)展的機(jī)理。

4、試件宏觀斷裂分析。通過宏觀斷口觀察，分析了加載頻率和環(huán)境介質(zhì)對(duì)試樣的影響，有助于進(jìn)一步探討腐蝕疲勞損傷機(jī)理。

在一定條件下，不銹鋼波紋管膨脹節(jié)在空氣中的腐蝕疲勞壽命明顯低于預(yù)測(cè)值和實(shí)測(cè)值。腐蝕介質(zhì)、應(yīng)力水平和循環(huán)頻率是主要影響因素。腐蝕介質(zhì)氯離子可以穿透奧氏體不銹鋼的鈍化膜，在交變拉伸載荷作用下撕裂鈍化膜，并在交變應(yīng)力的循環(huán)作用下引起金屬中晶粒的相對(duì)滑移。波紋膨脹節(jié)的腐蝕疲勞損傷主要是由波紋膨脹節(jié)的局部腐蝕、微裂紋的形成及隨后的裂紋擴(kuò)展機(jī)理引起的。在預(yù)測(cè)波紋管膨脹節(jié)的疲勞壽命時(shí)，只考慮機(jī)械載荷的因素是很危險(xiǎn)的。同時(shí)，應(yīng)在材料選擇、工藝和結(jié)構(gòu)上采取措施，盡量減少腐蝕性介質(zhì)對(duì)疲勞壽命的影響。