Titaanist kuumutustorud, mida sageli tsükliliselt kuumutatakse ja jahutatakse, tekitavad toru seina sees vahelduvat tõmbe- ja survetermilist pinget pinnakihi ja sisemise maatriksi vahelise ebajärjekindla paisumise ja kokkutõmbumise tõttu. Pärast korduvaid pingetsükleid idanevad mikropraod struktuursete katkestuste ja pinnadefektide korral, ulatuvad järk-järgult paksuse suunas ja moodustavad lõpuks läbistavaid pragusid, mis põhjustavad keskmise lekke. Need kahjustused tekivad peamiselt seadmetes, millel on sage käivitus-seiskamine ja järsk temperatuurikõikumine, mis on tingitud tsüklilisest soojuskoormusest tingitud väsimusrikkest.
1. Termilise väsimuspragu tekkimise ja levimise mehhanism
Toru korpuse kiirel kuumutamisel paisub välispind eelistatult ja seda piirab madalatemperatuuriline{0}}sisemine materjal, tekitades pinna tõmbepinget. Kiirel jahutamisel tõmbub välimine kiht kiiremini kokku ja pigistatakse, et tekiks survepinge. Pidev pinge ja surve ümberlülitamine kujutab endast perioodilist vahelduvat termilist pinget. Pisikesed kriimud, keevituse värvimuutused ja keevisõmbluse defektid muutuvad pinge kontsentratsioonipunktideks ja pragude tekkeallikateks. Tsüklilise koormuse korral laienevad väsimuspraod põhipinge suunaga risti. Kui seina paksusest läbivad praod, tekib keskmine leke. Erinevalt pingekorrosioonipragunemisest ei sõltu termiline väsimus söövitavast keskkonnast ja pragude laienemisel domineerivad mehaanilised väsimuskahjustused.
2. Tüüpilised asendid, mis võivad põhjustada termilise väsimuse kahjustusi
Ebaühtlase metallograafilise struktuuriga ja silmatorkava pingekontsentratsiooniga keevisliited ja kuumus{0}}mõjutatud tsoonid;
Keskmine sisselaskeava, kus külm vedelik mõjutab otseselt toru kuuma seina, moodustades terava kohaliku temperatuurigradiendi;
Põlved, reduktorid ja ääriku juureosad järsu struktuurse sektsiooni muutusega;
Gaas-vedelik vahelduv vedeliku taseme jooned ilmse temperatuurierinevusega kahe faasi vahel;
Jäigad klambriga toruosad, mis ei saa temperatuurimuutustega vabalt laieneda ega kokku tõmbuda.
3. Peamised tegurid, mis kiirendavad termilist väsimust
Unstandardized operation with frequent emergency start-stop and direct injection of cold medium into high-temperature pipelines;
Jäik kinnitus ilma paisumiskompensatsiooniseadmeteta, termilise nihke ja akumuleeriva jääkpinge lukustamine;
Osaline kontsentreeritud kuumutamine, mis põhjustab liigset kohalikku temperatuurierinevust ja termilist pinget;
krobeline pind, keevitusjäägid ja süvendid, mis moodustavad eelistatud pragude allikad;
Pikaajaline-kasutamine kõrgel-temperatuuril, mis põhjustab terade jämedust ja materjali väsimuskindluse vähenemist.
4. Täielikud-Link ennetava kontrolli tehnilised meetmed
① Rakendage järkjärgulise temperatuuri tõusu ja jahutamise spetsifikatsioonid
Kasutage aeglast gradiendi kuumutamist enne käivitamist ja astmelist jahutamist seiskamise ajal, et vähendada hetkelise temperatuuri erinevuse mõju.
② Optimeerige torujuhtme tugisüsteem
Varustage paisumisvuugid ja libisevad toed, et vabastada termilise deformatsiooni pinge ja vältida jäika piirangut.
③ Defektide allikate kõrvaldamiseks poleerige keevisõmblused ja torupinnad
Lihvige teravaid nurki, purse ja kriimustusi, et kõrvaldada pingekontsentratsiooni alguspunktid.
④ Optimeerige kütte paigutus ühtlase soojussisendi saavutamiseks
Vältige kohalikku ülekuumenemist ja kitsast temperatuurigradienti, et vähendada termilise pinge amplituudi.
⑤ Valige peeneteralised{0}}titaanmaterjalid sagedaste temperatuuride vahelduvate töötingimuste jaoks
Parandage mitteväärismetallile omast -väsimusvastast jõudlust materjali kvaliteedi optimeerimise kaudu.
5. Ennetamise mõju võrdlustabel
表格
| Töö- ja paigaldusrežiim | Termilise väsimuse oht | Taotluse soovitus |
|---|---|---|
| Temperatuuri järsk ümberlülitamine + täielikult jäik fikseeritud paigaldus | Väsimuspraod lühikeste hooldustsüklite korral | Lisage laienemiskompensatsioon ja vaadake kohe tööprotsess üle |
| Temperatuuri järkjärguline reguleerimine + painduv tugi + pinnaviimistlus | Aeglustab oluliselt pragude teket ja levikut | Standardne disain ja tööspetsifikatsioon |
| Paisumisvuugi konfiguratsioon + homogeniseeritud kuumutamine + regulaarne vigade tuvastamine | Minimaalne termilise väsimuse rikke tõenäosus | Eelistatud skeem titaankütteseadmete vahelduva sagedase käivitamise{0}}seiskamiseks |
Järeldus
Titaanküttetorude termilised väsimuspraod tekivad tsüklilise vahelduva termilise pinge tõttu, mis on põhjustatud korduvast temperatuuri tõusust ja langusest, põhjustades väsimusprao tuuma moodustumist ja läbitungimise laienemist. Peamised ennetusideed on temperatuuri mutatsiooni amplituudi vähendamine, soojuspaisumise kompensatsiooniruumi reserveerimine, pinnapinge kontsentratsiooni defektide kõrvaldamine ja materjali väsimusevastasuse parandamine. Protsessi range toimimine ja torujuhtme konstruktsiooni optimeerimine võivad tõhusalt ära hoida äkilisi lekkeõnnetusi, mis on tingitud titaanist küttetorude pikaajalisest -termilisest tsüklilisest väsimisest.
