介紹了國內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構進行了改進,并運用pro/mechanica軟件對異徑管進行了強度校核,結果表明,結構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方程和腐蝕產物保護膜固體區域的控制方程,分析管壁邊界層多相流介質流動與腐蝕產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、結構和規格對保護膜變形的影響,模擬結果表明: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個月后出現開裂并發生氟利昂噴射泄露。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)))再結晶 退火。彎頭通過焊接連接兩直管,管內工作介質為 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

對開裂的發動機排氣歧管墊片進行了失效分析,發現產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。分析結果對雙臺肩接頭的研究開發和使用具有很好的參考價值。

7075鋁合金炮彈尾桿經硫酸陽極氧化處理后,目視檢查發現表面存在縱向裂紋。對尾桿的裂紋、斷口形態以及金相組織進行觀察,檢測其顯微硬度和微區成分,確定尾桿的開裂性質及原因。結果表明,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,在其表面發現裂紋。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和原因。結果表明,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物,鋁合金框的開裂為應力腐蝕開裂。由于鋁合金框內表面局部區域涂漆較薄或缺乏保護,使得該框在工作應力和外界介質的協同作用下產生應力腐蝕裂紋。需要加強對鋁合金框內表面防護工藝的研究以降低破壞。

排氣歧管是發動機排氣系統中的重要零件之一,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個循環后,出現微裂紋。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。結果表明,不銹鋼網絲的點腐蝕和應力腐蝕是造成網絲斷裂的根本原因,由于不銹鋼網絲的斷裂,導致波紋管失去絲網的保護和軸向伸長的約束,波紋管在內壓作用下沖破絲網的約束,進而產生過度彎曲變形,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。結果表明:軟管開裂是由于腐蝕疲勞所致,軟管的管壁內、外表面在腐蝕介質和外界應力的綜合作用下產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構進行了改進，并運用pm／mechanica軟件對異徑管進行了強度校核，結果表明，結構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。結果表明:異徑管長期處于200℃以上工作,管內h2與管材中的碳或fe3c發生化學反應,生成ch4致使管內脫碳并產生裂紋,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裂紋的情況,對其進行了理化分析、生產情況調查和驗證試驗后,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生拉應力或導致沖壓裂紋,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冷卻水管腐蝕開裂進行了分析比較.結果表明: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,不同地域的水質及腐蝕介質差別對冷卻水管的腐蝕開裂速度與特征有一定影響

空調換熱器制冷銅管在安裝數月后出現開裂泄漏制冷劑現象。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。結果表明,al-cu滲蝕導致銅管底壁變薄,裝配、運轉應力導致開裂。追蹤生產過程,發現火焰自動釬焊工藝中存在的al-cu滲蝕現象為銅管底壁變薄主要原因,據此提出相應的有效解決方案。