環境介質對波紋管膨脹節使用壽命的影響

文章來源：http://www.cnsmq.com.cn 發布時間：2020-09-19 瀏覽次數：73

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。在荷載作用下，彈塑性變形主要發生在局部范圍內。特別是在啟動、停機和非設計工況下，會引起高交變應變，導致低周疲勞失效。因此，多年來，人們對波紋管膨脹節的低周疲勞壽命進行了大量的研究。

最權威的是美國膨脹節制造商協會標準EJMA，它給出了奧氏體不銹鋼的疲勞曲線和膨脹節的疲勞壽命計算公式。但上述研究僅限于空氣介質的具體情況，而波紋膨脹節在實際應用中往往是在一定的腐蝕性介質中工作，隨著時間的推移，波紋管膨脹節的局部會富集腐蝕性介質，因此，環境介質對波紋管膨脹節疲勞壽命的影響已經引起使用單位的關注。

對于3.5%NaCI溶液的腐蝕介質，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測值。腐蝕介質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生和擴展與腐蝕電極電位的關系。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試樣疲勞裂紋的產生、擴展和斷裂與腐蝕電極電位的關系。從而反映了腐蝕疲勞裂紋擴展的機理。

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境介質對試樣的影響，有助于進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測值。腐蝕介質、應力水平和循環頻率是主要影響因素。腐蝕介質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，只考慮機械載荷的因素是很危險的。同時，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對疲勞壽命的影響。