異徑管開裂失效分析

介紹了國內(nèi)外常用異徑管標準體系,從管件、焊接、沖蝕、爆裂、應力腐蝕等方面分析了30起由異徑管失效而引起的安全事故案例;從失效分析和理論研究方面綜述了國內(nèi)外異徑管的研究概況。

利用有限元軟件pro/mechanica對一失效的異徑管進行了靜力學分析,得到了異徑管應力分布圖,找到了異徑管失效的原因。在此基礎上對異徑管的結(jié)構(gòu)進行了改進,并運用pro/mechanica軟件對異徑管進行了強度校核,結(jié)果表明,結(jié)構(gòu)改進后異徑管的強度能夠滿足使用要求。

異徑管的標準及其失效分析_陳孫藝

針對異徑管的沖蝕失效問題,以管壁腐蝕產(chǎn)物保護膜為研究對象,主要研究流固耦合對管道沖蝕破壞的作用機理.建立流固耦合數(shù)理模型,推導出在任意拉格朗日-歐拉(arbitrarylagrange-euler,ale)描述下的黏性流體n-s方程和腐蝕產(chǎn)物保護膜固體區(qū)域的控制方程,分析管壁邊界層多相流介質(zhì)流動與腐蝕產(chǎn)物保護膜破損之間的耦合作用.以異徑管沖蝕失效為例,運用多物理場耦合軟件,分析了異徑管流體流向、結(jié)構(gòu)和規(guī)格對保護膜變形的影響,模擬結(jié)果表明:流向為"大進小出"的沖蝕較嚴重;偏心異徑管比同心異徑管沖蝕嚴重;兩端管徑差越大,沖蝕越嚴重.可為異徑管的失效分析、優(yōu)化設計和在役檢驗提供參考.

銅管彎頭開裂的失效分析 鄒龍江,王國陽,高路斯 (大連理工大學材料科學與工程學院,遼寧大連116023) 圖2掃描電鏡下斷面形貌。a:斷面全貌(bar=500lm);b:裂紋擴展形貌(bar=50lm); c:裂紋源區(qū)放大后形貌(bar=15lm)。 某制冷公司壓縮機熱交換用<22銅管彎頭,使 用10個月后出現(xiàn)開裂并發(fā)生氟利昂噴射泄露。該 銅管彎頭為c10800無氧脫磷銅,其加工工藝為:熱 擠壓管坯)))冷拔)))彎頭成型機壓彎)))再結(jié)晶 退火。彎頭通過焊接連接兩直管,管內(nèi)工作介質(zhì)為 氟利昂r22,流動速度較高,溫度范圍-30e~- 40e。在管路上距彎頭015mm處設有固定支座,在 管路上每115m~210m也設有固定支座。使用中壓 縮機工作對銅管產(chǎn)生一定的振動。為配

不銹鋼盤管開裂失效分析

國標異徑管 公稱尺寸 公稱通徑 壁厚/理論重量 sch.5ssch.10ssch.20ssch.20sch.30sch.40 d1d2t1t2kgt1t2kgt1t2kgt1t2kgt1t2kgt1t2kg 20×1525181.61.60.0352.12.10.052.62.60.0542.92.90.06 25×2032251.61.60.0452.82.10.113.22.60.123.22.90.12 ×15181.60.0552.10.092.60.1042.90.104 32×2538321.61.60.0792.82.80.133.23.20.1513.63.20.167 ×20251.60.071

同心異徑管偏心異徑管

對開裂的發(fā)動機排氣歧管墊片進行了失效分析,發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生第一類回火脆性是導致墊片開裂的原因。通過系列回火工藝試驗,確定了65mn鋼第一類回火脆性出現(xiàn)的溫度范圍。使用改進后的回火工藝,解決了墊片裝配開裂的問題。

分析了某井一批雙臺肩鉆桿接頭開裂失效事故。試驗分析表明,裂紋主要位于外螺紋臺肩面附近的頸部和第1~3牙螺紋根部,具有沿晶、分枝擴展特征。掃描電鏡斷口形貌和能譜分析結(jié)果證實該批鉆桿接頭屬于h2s應力腐蝕開裂,導致接頭開裂的主要原因是鉆桿接頭材料強度和硬度偏高,鉆桿接頭內(nèi)徑偏大,使失效部位的應力水平增大,且鉆桿接頭本身承受扭矩過大。分析結(jié)果對雙臺肩接頭的研究開發(fā)和使用具有很好的參考價值。

7075鋁合金炮彈尾桿經(jīng)硫酸陽極氧化處理后,目視檢查發(fā)現(xiàn)表面存在縱向裂紋。對尾桿的裂紋、斷口形態(tài)以及金相組織進行觀察,檢測其顯微硬度和微區(qū)成分,確定尾桿的開裂性質(zhì)及原因。結(jié)果表明,尾桿裂紋為沿晶脆性開裂。尾桿在淬火過程中存在超溫現(xiàn)象,導致合金過燒,同時晶界存在呈鏈狀分布的難溶脆性相,導致晶界進一步弱化,在淬火應力的作用下致使尾桿開裂,之后在時效和精加工過程中裂紋擴展形成宏觀裂紋。

某型鋁合金框使用不久后,在其表面發(fā)現(xiàn)裂紋。通過對鋁合金框裂紋斷口進行宏微觀觀察、能譜分析以及顯微材料的組織分析,確定了其開裂的性質(zhì)和原因。結(jié)果表明,裂紋斷口上存在大量呈泥紋花樣的氧化物和氯化物的腐蝕產(chǎn)物,鋁合金框的開裂為應力腐蝕開裂。由于鋁合金框內(nèi)表面局部區(qū)域涂漆較薄或缺乏保護,使得該框在工作應力和外界介質(zhì)的協(xié)同作用下產(chǎn)生應力腐蝕裂紋。需要加強對鋁合金框內(nèi)表面防護工藝的研究以降低破壞。

排氣歧管是發(fā)動機排氣系統(tǒng)中的重要零件之一,是多管口的薄壁異形管件。蠕墨鑄鐵的排氣歧管在進行開裂試驗時,運行250個循環(huán)后,出現(xiàn)微裂紋。通過工藝驗證,鑄造中局部冷卻速度過快,形成較多條塊狀碳化物從而降低蠕化率,是導致出現(xiàn)微裂紋的根本原因。

采用宏觀檢查、掃描電鏡、x射線能譜、金相檢驗、化學成分分析等方法,對金屬波紋軟管開裂的原因進行分析。結(jié)果表明,不銹鋼網(wǎng)絲的點腐蝕和應力腐蝕是造成網(wǎng)絲斷裂的根本原因,由于不銹鋼網(wǎng)絲的斷裂,導致波紋管失去絲網(wǎng)的保護和軸向伸長的約束,波紋管在內(nèi)壓作用下沖破絲網(wǎng)的約束,進而產(chǎn)生過度彎曲變形,在波紋管與短接管焊接的薄弱處因過載而發(fā)生斷裂。

碳鋼異徑管

通過對往復氫氣壓縮機緩沖罐接管開裂進行失效分析,對開裂部件進行了定量分析。分析結(jié)果表明,長期服役中受迫振動是造成緩沖罐接管疲勞開裂的主要原因。

通過宏觀檢驗、掃描電鏡觀察以及x射線能譜分析等手段,對某304奧氏體不銹鋼dn50波紋軟管開裂原因進行了分析。結(jié)果表明:軟管開裂是由于腐蝕疲勞所致,軟管的管壁內(nèi)、外表面在腐蝕介質(zhì)和外界應力的綜合作用下產(chǎn)生沿晶微裂紋和蜂窩狀腐蝕形貌,并受到交變應力作用,因而發(fā)生雙向多源疲勞開裂失效。

利用有限元軟件pro／mechanica對一失效的異徑管進行了靜力學分析，得到了異徑管應力分布圖，找到了異徑管失效的原因。在此基礎上對異徑管的結(jié)構(gòu)進行了改進，并運用pm／mechanica軟件對異徑管進行了強度校核，結(jié)果表明，結(jié)構(gòu)改進后異徑管的強度能夠滿足使用要求。

分析了氨合成塔底部副線20鋼異徑管爆破的原因。結(jié)果表明:異徑管長期處于200℃以上工作,管內(nèi)h2與管材中的碳或fe3c發(fā)生化學反應,生成ch4致使管內(nèi)脫碳并產(chǎn)生裂紋,異徑管強度降低脆性增加,導致爆破。

基于2a12鋁合金托盤表面處理后其底部加強筋上出現(xiàn)裂紋的情況,對其進行了理化分析、生產(chǎn)情況調(diào)查和驗證試驗后,認為其裂紋為托盤淬火后校形、壓筋不及時,在材料有所硬化的情況下沖壓而產(chǎn)生拉應力或?qū)е聸_壓裂紋,表面處理使不太明顯的裂紋變得明顯。托盤應在淬火后1.5h內(nèi)及時校形、壓筋,防止材料時效硬化使沖壓裂紋擴大。

采用化學成分分析、金相檢驗、能譜及x射線物相分析等方法,對取自兩地的兩支中央空調(diào)冷卻水管腐蝕開裂進行了分析比較.結(jié)果表明:冷卻水中含有溶解氧及硫、氯等腐蝕性離子而緩蝕劑濃度不夠是兩支水管腐蝕失效的主要原因,不同地域的水質(zhì)及腐蝕介質(zhì)差別對冷卻水管的腐蝕開裂速度與特征有一定影響

空調(diào)換熱器制冷銅管在安裝數(shù)月后出現(xiàn)開裂泄漏制冷劑現(xiàn)象。對開裂的管材進行化學成分、力學性能、斷口及金相檢驗分析。結(jié)果表明,al-cu滲蝕導致銅管底壁變薄,裝配、運轉(zhuǎn)應力導致開裂。追蹤生產(chǎn)過程,發(fā)現(xiàn)火焰自動釬焊工藝中存在的al-cu滲蝕現(xiàn)象為銅管底壁變薄主要原因,據(jù)此提出相應的有效解決方案。