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环境介质对波纹管补偿器疲劳寿命的影响

发布者:海汇  发布日期:2023-04-17

波纹管补偿器常作为补偿变形的元件,在承受载荷时局部范围大多产生弹性变形。当在开停车及在工况下工作时,会引起高应变、低周疲劳破坏。来人们对波纹膨胀节的低周疲劳寿命作了大量的研究,实际上波纹管膨胀节常在一些有腐蚀性的介质中工作,所以环境介质对膨胀节疲劳寿命的影响很重要。如用于炼油厂烟机入口管道上的波纹管膨胀节及烷基化厂阀中波纹管即为腐蚀介质下工作破坏。由于腐蚀介质的存态加速了疲劳裂纹的产生和扩展,从而降低了膨胀节的疲劳寿命。在设计选材时,疲劳寿命并不是的判断标准,能力往往成为考虑的重要因素之一。

波纹管补偿器经常用于蒸汽和高温水的加热系统中,死区、冷凝和沉积使氯离子会浓缩,容易使奥氏体不锈钢产生腐蚀疲劳破坏,存在着腐蚀介质时,将降低波纹膨胀节的疲劳寿命。故在设计波纹补偿器的疲劳寿命时,要考虑环境因素的影响。只注重机械载荷是不行的。要在选材、结构上采取措施。选材时,应按实际工作介质选用合适的材质。对重要部位的膨胀节应对它的腐蚀疲劳性能进行试验研究。在采用多层膨胀节结构时,内层可选用耐蚀性能好的材料,如工作温度不太高时,内层可用工程塑料衬里。在工艺上,对于奥氏体不锈钢材质的补偿器采取降低氯离子浓度,并充分脱氧的工艺过程。结构上,可考虑在某些场合下采用外压+外套筒式膨胀节的结构。这样可使残液通过下部排放阀排出,不致使它在膨胀节表面积存和浓缩。鉴于常用钢材的波纹管膨胀节的腐蚀疲劳呈脆性破坏,应尽量采用多层的波纹管补偿器,因为仅内层与介质接触,所以不致发生突然破坏。由于膨胀节危险截面处于局部高应变循环工况,所以想用成形后的热处理工艺来降低成形应力,或用变加壁厚的方法来腐蚀疲劳裂纹都是不可取的。腐蚀疲劳裂纹产生的位置与空气中疲劳裂纹位置相同,都在较大应力点处。单层膨胀节发生在中间波波谷位置附近,腐蚀疲劳裂纹发生在与介质接触一侧。用测量腐蚀电位数值的方法简易,有助于试验者比较准确地了解波纹管在疲劳试验过程中裂纹的萌生、扩展直至贯穿的全过程。特别有助于研究者准确地判断多层波纹管膨胀节疲劳试验时在空气中裂纹的起始位置、初始裂纹的形成及贯穿的时刻,可减少多层波纹管膨胀节疲劳寿命实测值的误差。


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