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环境敏感导致波纹管补偿器断裂

发布者:海汇  发布日期:2023-04-03

波纹管补偿器因为占有空间小,广泛地应用在管道系统。在使用中,操作载荷常超过波纹管补偿器材料弹性限度,当在开停车及变工况工作时,会引起高应力,导致循环疲劳破坏。实际上波纹管补偿器常在一些有腐蚀性的介质中工作,致使补偿器发生应力腐蚀和腐蚀疲劳的环境敏感断裂破坏。由于波纹膨胀节是由不锈钢波纹管通过液压或滚压加工而成的挠性原件,使得这种失效有突然性和破坏性。通过分析波纹补偿器应力腐蚀及腐蚀疲劳破坏的机理、可采取的防止措施,提高膨胀节设计的准确性和使用的性。

目前大多数补偿器厂家采用奥氏体不锈钢来制造,因为不锈钢具有较好的综合性能,如成型性能、疲劳强度、高温强度和耐多种形式腐蚀的蚀锥,但对于存在有介质的工况下奥氏体不锈钢并不是较好的选择。波纹管膨胀节常用于蒸汽和高温水的加热系统中,由于死区、冷凝和沉积使氯离子会形成潜在的浓缩,因而对奥氏体不锈钢制的膨胀节产生应力腐蚀疲劳破坏的条件。另外对于大多数普通的保温材料,或多或少都含有氯化物,还有当存放在潮湿、含盐空气、工艺烟雾或偶然有渗漏的区域内时,氯离子也是有可能沉积在波纹膨胀节上。

应力腐蚀开裂是金属材料在某种特定环境(介质)与相应水平的应力共同作用下所产生的破坏现象。应力腐蚀开裂是一种失效模式,这是由于它比较脆,在裂纹缓慢伸展过程中不表现出任何的症状。波纹膨胀节在制造过程中焊接产生的残余应力和冷加工大塑性变形造成的残余应力(我国一般不作残余应力的退火处理),使得波纹管补偿器在安装和开车后的几周内就经常在现场碰到其破坏。不作退火处理的利弊不能一概而论,冷加工有利于空气中疲劳强度的提高。但冷加工特别于不锈钢的抗应力腐蚀及腐蚀疲劳性能。

腐蚀疲劳是循环变应力腐蚀环境联合作用下产生的开裂,也是脆性断裂。且腐蚀疲劳与应力值的大小及腐蚀环境的选择关系不大,所以腐蚀疲劳破坏有危险性。膨胀节在实际制作中,由于压力、温度的波动,开停车等影响,总是处在交变应力十腐蚀环境情况下工作,所以对膨胀节腐蚀疲劳的研究具有普遍意义。


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