Poldi rike on tüüpiline naftakeemiatööstuse ning kõrgel{0}}temperatuuril ja kõrgel{1}}survel{1}}soojusvahetiseadmetes pikaajalisel töötamisel{2}}. Kaheotsalised poldid kui ujuvpeaga soojusvahetite, kondensaatorite ja surveanumate tihenduskonstruktsioonide peamised kinnitusdetailid mõjutavad otseselt seadmete üldist tööstabiilsust. Naftarafineerimistehase regenereerimissüsteemis ujuvpeaga jahuti purunes pärast 16 aastat töötamist. Sellel korpusel on tüüpilised korrosiooniväsimuse ja pingekorrosiooniühenduse omadused, mis annab olulise võrdlusväärtuse kinnitusdetailide rikkemehhanismi mõistmiseks märjas H2S keskkonnas.
Seadmed töötasid järgmistel tingimustel: korpuse-poolse tsirkuleeriva vee temperatuur 90–100 kraadi, toru-poolse happelise gaasi temperatuur 30–35 kraadi ja töörõhud vastavalt 0,2 MPa ja 0,4 MPa. Sööde sisaldas teatud osa H2S-i ja soola söövitavat keskkonda. Poldi spetsifikatsioon oli M20 × 2,5 mm ja materjal oli 35CrMoA karastatud ja karastatud teras. Pikaajalise -vahelduva termilise pinge, montaaži eelkoormuse ja keskmise korrosiooni koosmõjul purunes kaheotsaline polt lõpuks keerme juure juurest.
Makroskoopiline vaatlus näitas, et murdumispind paiknes niidi juure piirkonnas, morfoloogia oli suhteliselt sile ja makroskoopilise plastilise deformatsioonita. Mustad korrosioonitooted kleepusid pinnale. Pärast puhastamist ilmnesid murrupinnal tüüpilised väsimuse leviku omadused, kusjuures pragu tekkis keerme juurest ja levis sissepoole ligikaudu 20-kraadise nurga all. Seejärel sisenes see kiire leviku tsooni, millel oli radiaalne muster, mille tulemuseks oli hetkeline luumurd. See morfoloogiline omadus näitab, et kahe otsaga masinakruvi rikkeprotsess hõlmas mitut etappi: korrosiooniväsimus, pingekorrosioonipragunemine ja hetkeline purunemine.
Keemilise koostise analüüs näitas, et materjal vastas tervikuna 35CrMoA standardi nõuetele, mis näitab, et rikke põhjuseks ei olnud ebanormaalne koostis. Kõvaduse testimine näitas, et Double Ended Lag Bolt oli suhteliselt kõrge üldise kõvadusega, kuna maatriksi struktuur koosnes peamiselt karastatud sorbiidist, saavutades kohaliku taseme 350–360 HV, mis on kõrgem kui tavaliste kinnitusdetailide soovitatav vahemik. Metallograafiline analüüs näitas veel, et keerme pinnal on dekarburiseeritav kiht umbes 31 μm. Pinna mikrostruktuur oli valdavalt ferriit. Seda tüüpi heterogeenne struktuur põhjustab pinge all kergesti lokaliseeritud pingekontsentratsiooni, põhjustades seega pragude teket.
Skaneeriva elektronmikroskoopia (SEM) analüüs näitas veelgi kahe otsaga kuuskantpoldi murdumismehhanismi. Pragude tekkepiirkonnas täheldati ilmseid väsimustriipe ja korrosiooniproduktid täitsid pragu levimise ajal. Kui pragude levimiskiirus kasvas, muutus murdumispind järk-järgult väsimuse levikust pingekorrosioonipragunemise omadustele, millel oli tüüpiline kvaasi-lõhenemise ja radiaalse leviku morfoloogia, mis näitab, et söövitav keskkond osales pragude levimisprotsessis. Energia hajutav spektroskoopia (EDS) analüüs näitas, et korrosiooniproduktid sisaldasid suures koguses väävlit ja väikeses koguses kloriidi, mis viitab olulisele sulfiidi- ja kloriidi korrosioonile teeninduskeskkonnas.
Põhjalik analüüs näitab, et see rike on tüüpiline korrosiooniväsimuse ja sulfiidpinge korrosioonipragunemise probleem, mis on põhjustatud mitme teguri seostest. Selle kujunemismehhanism avaldub peamiselt kolmes aspektis.
Esiteks stressitegurid. Kahe-otsaga keermestatud polt kogeb montaaži ajal suurt eelkoormust, mille tulemuseks on märkimisväärne aksiaalne tõmbepinge keermejuures. Samal ajal tekitab ujuvpea struktuur täiendavat paindepinget. Töötamise ajal hoiavad paisumisest ja kokkutõmbumisest tulenev termiline pinge, keskmise voolu vibratsioonikoormus ning tsükliline pinge käivitamise- ja seiskamise ajal kruvipolti pikka aega tugeva pingekõikumisega, kiirendades pragude teket ja levikut.
Teiseks mängivad rolli materiaalsed tegurid. Kuigi 35CrMoA terasel on suur tugevus, on see suure kõvadusega väga vastuvõtlik vesinik-indutseeritud pragude ja sulfiidpinge korrosiooni suhtes. Asjakohased standardid näitavad, et H2S{5}}sisaldavates keskkondades väheneb kõrge -tugeva terase pingekorrosioonikindlus oluliselt, kui kõvadus ületab teatud vahemikku. Sel juhul on kahe-otsaga pesakruvi ülemäärane kõvadus ja sellel on lokaalsed dekarburatsioonidefektid, mis vähendab veelgi pinna pragunemiskindlust ja moodustab tüüpilise pragude tekkeala.
Kolmandaks on olulised keskkonnategurid. Sööde sisaldab H2S, niiskust ja sooli, mis põhjustab elektrokeemilistes tingimustes keerulisi korrosioonireaktsioone. Anoodprotsess tekitab Fe2+, mis ühineb väävliioonidega, moodustades FeS korrosiooniproduktid. Samal ajal võivad katoodreaktsiooni tekitatud vesinikuaatomid terasesse difundeeruda, põhjustades vesiniku rabedust ja villide teket. Pinge ja korrosiooni koosmõjul levivad praod järk-järgult kahe-otsaga kruvikeerme juurtes, mis kiirendab rikkeid.
Lisaks süvendab korrosioonitoodete mahtu suurendav toime kahekeermega kruvide{0}}pragude levikut veelgi. Korrosioonitoodete maht on tavaliselt 2–4 korda suurem kui algne maht, mis tekitab suletud praos täiendava paisumispinge. See põhjustab pragude tipu pinge pidevat suurenemist, kiirendades seega murdumisprotsessi. See "korrosiooni-stressi-levimise" positiivne tagasiside mehhanism on seda tüüpi rikete peamine omadus.
Kokkuvõtteks võib öelda, et seda tüüpi topelt{0}}otsaga kruvide rike on peamiselt struktuurse pinge kontsentratsiooni, materjali tundlikkuse ja söövitava keskkonna koosmõju tulemus. Sarnaste tingimuste korral tuleks teha põhjalikke täiustusi, sealhulgas vähendada kaheotsaliste kruvide M10 kõvadustundlikkust, optimeerida kuumtöötlusprotsesse, kontrollida eelkoormustasemeid ning parandada tihendus- ja korrosioonikaitsekonstruktsiooni, et suurendada konstruktsiooni pikaajalist töökindlust.
Lisateavet rikkemehhanismi analüüsi kohtatopelt{0}}peaga poldidvõi kohandatud kinnitusdetailide valiku soovitusi, võtke ühendust meie tehnilise meeskonnaga, et saada inseneriabi ja teie konkreetsetele vajadustele kohandatud lahendusi.
Võtke meiega ühendust
