環(huán)境介質(zhì)對波紋管膨脹節使用壽命的影響

文章來(lái)源：http://www.csqw007.com 發(fā)布時(shí)間：2020-09-19 瀏覽次數：51

波紋膨脹節因其良好的變形補償能力，廣泛應用于冶金、煉油、石化、化工、城市建設等行業(yè)。在荷載作用下，彈塑性變形主要發(fā)生在局部范圍內。特別是在啟動(dòng)、停機和非設計工況下，會(huì )引起高交變應變，導致低周疲勞失效。因此，多年來(lái)，人們對波紋管膨脹節的低周疲勞壽命進(jìn)行了大量的研究。

最權威的是美國膨脹節制造商協(xié)會(huì )標準EJMA，它給出了奧氏體不銹鋼的疲勞曲線(xiàn)和膨脹節的疲勞壽命計算公式。但上述研究?jì)H限于空氣介質(zhì)的具體情況，而波紋膨脹節在實(shí)際應用中往往是在一定的腐蝕性介質(zhì)中工作，隨著(zhù)時(shí)間的推移，波紋管膨脹節的局部會(huì )富集腐蝕性介質(zhì)，因此，環(huán)境介質(zhì)對波紋管膨脹節疲勞壽命的影響已經(jīng)引起使用單位的關(guān)注。

對于3.5%NaCI溶液的腐蝕介質(zhì)，應注意對OCr18Ni9奧氏體不銹鋼波紋管膨脹節疲勞壽命的影響

1、預測不銹鋼波紋管膨脹節在空氣中的疲勞壽命。根據EJMA標準，通過(guò)不同位移和變形條件下的應力測試，計算了波紋管膨脹節在空氣中的疲勞壽命，并通過(guò)有限元應力模擬預測了波紋管膨脹節的疲勞壽命。最后，在疲勞試驗機上對波紋管膨脹節進(jìn)行了疲勞壽命測試。

2、測定了波紋管補償器在3.5%NaCI溶液中的疲勞壽命。測定了同一試樣在不同位移和變形條件下的腐蝕疲勞壽命，并與相應試樣在空氣中的腐蝕疲勞壽命進(jìn)行了比較。結果表明，波紋管膨脹節在空氣中的腐蝕疲勞壽命明顯低于預測值和實(shí)測值。腐蝕介質(zhì)和應力水平是影響腐蝕的重要因素。探討了波紋管膨脹節腐蝕疲勞失效機理，給出了影響因素。提出了奧氏體不銹鋼波紋管膨脹節設計中應考慮的因素。

3、提出了疲勞裂紋的產(chǎn)生和擴展與腐蝕電極電位的關(guān)系。采用標準試件和波紋膨脹節試件，測定了不同應力和頻率下act試樣疲勞裂紋的產(chǎn)生、擴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展的機理。

4、試件宏觀(guān)斷裂分析。通過(guò)宏觀(guān)斷口觀(guān)察，分析了加載頻率和環(huán)境介質(zhì)對試樣的影響，有助于進(jìn)一步探討腐蝕疲勞損傷機理。

在一定條件下，不銹鋼波紋管膨脹節在空氣中的腐蝕疲勞壽命明顯低于預測值和實(shí)測值。腐蝕介質(zhì)、應力水平和循環(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，并在交變應力的循環(huán)作用下引起金屬中晶粒的相對滑移。波紋膨脹節的腐蝕疲勞損傷主要是由波紋膨脹節的局部腐蝕、微裂紋的形成及隨后的裂紋擴展機理引起的。在預測波紋管膨脹節的疲勞壽命時(shí)，只考慮機械載荷的因素是很危險的。同時(shí)，應在材料選擇、工藝和結構上采取措施，盡量減少腐蝕性介質(zhì)對疲勞壽命的影響。