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行业金属波纹管的疲劳机理和疲劳寿命研究

2016-11-17 11:29:21

  金属波纹管是一种外表面呈波纹状的薄壁原件,一般由奥氏体不锈钢,高镍合金制造,是石油化工,调节附件中的弹性元件。金属波纹管的疲劳失效会给整个系统带来严重危害。因此,波纹管的使用寿命具有意义。
  一:金属波纹管的疲劳机理:疲劳是材料或者构件在低于其静强度的交变载荷作用下,某些局部或大范围区域首入屈服状态,在局部地区出现高度的塑性变形,(通常在材料或构件表面)萌生多种类型的内部缺陷,如位错,滑移,孔洞等等,形成应力集中,这种局部的反复的塑性变形,时间后导致微裂纹的产生,微裂纹长大,合并,形成一条或几条主裂纹,主裂纹逐渐扩展并产生断裂。在实际运行过程中,尤其是开停车及变工况工作时,波纹管波峰或波谷附近局部区域内的应力超过材料的屈服强度而产生大范围的塑性变形,当塑性变形累积的程度,波纹管局部区域产生微裂纹,微裂纹长大,合并,形称一条或几条主裂纹,波纹管就有可能会出现低周疲劳断裂失效,在工程上,波纹管,低周疲劳断裂失效大多事由这种原因造成的。
  二:金属波纹管疲劳寿命研究:
  1常温疲劳寿命研究:
  疲劳寿命作为波纹管设计的一个重要指标,从事波纹管设计的工编辑对波纹管的疲劳寿命进行了大量的研究工作,当波纹管金属的实际工作温度低于材料的蠕变温度时,通常不考虑温度对疲劳寿命的影响。为获得应力与波纹管疲劳寿命的关系,通过理论方法和试验对无加强形,不同压力对波纹管的疲劳寿命约为液压成形的三倍,鉴于代行波纹管膨胀节全尺寸疲劳寿命试验在工程上实现的困哪性,基于局部应力一应变预测构件疲劳寿命的理论,提出用光滑试板代替大型波纹管进行疲劳试验,并用试板的疲劳曲线预测波纹管的疲劳寿命。
  2高温疲劳寿命研究:
  在高温环境中,构件的疲劳规律比较复杂,常温环境下得出的疲劳规律不能直接应用于高温下的情况,寿命估算的问题也大有不同,一般认为,当合金的工作温度与合金熔点的比值大于0.5时,这时认为构件处于高温工作状态,构件的蠕变现象就不可忽略,所以高温疲劳研究的是疲劳和蠕变共同作用下的材料力学行为,在高温下的循环载荷就往往会导致蠕变一疲劳断裂,这种破坏行为是一个与时间有关的变形机制,在这种机制下,构件的断裂形式由穿晶断裂变成了沿晶断裂,沿晶断裂是蠕变断裂的一个重要特征,踏实由晶间空穴生长和互连形式成的。 

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