Разрушаване поради умора на удар възниква, когато твърди частици, течни капчици или кавитационни мехурчета в течащата среда многократно удрят външната стена на нагревателните тръби с висока скорост. Периодичното ударно натоварване предизвиква променливо напрежение върху повърхността на материала, генерирайки микропукнатини, които постепенно се разширяват навътре, докато стената на тръбата бъде пробита. Тази повреда се появява главно в промивни секции с висок-поток и тръбопроводи с дву-фазен поток, без очевидно равномерно изтъняване в ранния етап и внезапно проникване на теч често се случва при дългосрочно-кумулативно въздействие.
1. Механизъм за развитие на микроскопични увреждания
Когато високо{0}}скоростните частици се сблъскат с повърхността от неръждаема стомана, мигновеното контактно налягане причинява пластична деформация и малки вдлъбнатини върху матрицата, а повърхностният пасивен филм от хромен оксид се смачква и отлепва. При непрекъснати повтарящи се удари, остатъчното напрежение на опън се натрупва около всяка вдлъбнатина и микропукнатините покълват в точките на концентрация на напрежението. Всеки следващ удар насърчава разпространението на върха на пукнатината по посока на дълбочината на стената на тръбата. За газ-течна смесена среда, кавитационните мехурчета се свиват, за да произведат ударни вълни и микроструи, които произвеждат микро-удари върху повърхността на тръбата с висока честота, ускорявайки образуването на пукнатини. След като пукнатините проникнат в дебелината на стената, нагревателната тръба бързо изтича. Колкото по-високи са скоростта на потока и твърдостта на частиците, толкова по-кратък е цикълът на проникване на умора.
2. Типични позиции, податливи на умора от удар
Входът на тръбопровода е директно обърнат към входящия флуид и въздействието на струята от частици;
Колянови и въртящи се секции, където посоката на потока се променя рязко и частиците се концентрират, за да ударят външната стена на дъгата;
Изход на помпата и прави секции на тръбата с висок{0}}поток с максимална средна скорост на потока;
Газови-течни двуфазни{1}}области на потока с честа кавитация и колапс на мехурчета;
Изпъкнали заваръчни шевове и повърхностни неравности, които са предимно засегнати от твърди примеси.
3. Ключови фактори, ускоряващи повредата от умора при удар
Прекалено висок среден дебит, водещ до силна кинетична енергия на ударните частици;
Голямо количество пясък, ръждясала шлака и твърди суспендирани частици, смесени в циркулиращата среда;
Грапава повърхност с множество издатини и дефекти, служещи като източници на образуване на пукнатини;
Дългосрочна-непрекъсната работа без филтриране на примеси в средата;
Тънък дизайн на дебелината на стената на нагревателната тръба с недостатъчна устойчивост на -удар.
4. Пълни-технически мерки за предотвратяване на връзки и управление
① Инсталирайте предния-филтър и оборудване за отстраняване на шлака
Настройте прецизни филтри и уловители на седименти на входа на системата, за да уловите твърдите частици и напълно да отрежете източника на въздействие.
② Оптимизирайте оформлението на тръбопровода, за да буферирате входящия поток
Добавете буферни прегради и секции с постепенен преход на входа, за да разпръснете струйния поток и да намалите директното концентрирано въздействие върху тялото на тръбата.
③ Увеличете локалната дебелина на стената за уязвими позиции на удар
Удебелете стената на тръбата на колената и входните секции, за да запазите достатъчно граница на дебелината на устойчивост на умора.
④ Намалете скоростта на потока разумно в рамките на допустимия за процеса диапазон
Регулирайте работната честота на помпата, за да намалите средната скорост на потока и да отслабите кинетичната енергия на удара на частиците.
⑤ Полирайте повърхността на тръбата, за да премахнете точките на концентрация на напрежение
Възползвайте се от електрополиране, за да премахнете заваръчните шевове и повърхностните издатини, намалявайки вероятността от образуване на микропукнатини при удар.
5. Таблица за сравнение на ефектите от превенцията
表格
| Функциониране и структурна схема | Риск от умора при удар | Предложение за приложение |
|---|---|---|
| Без филтриране + високо{1}}директно почистване с частици | Бърза локална неуспех на перфорация | Трябва да добавите филтриране и буферна трансформация |
| Улавяне на примеси от предния- край + оптимизиране на дебита | Значително потискат напукването от умора | Стандартна конфигурация на конвенционална циркулационна система |
| Локално удебеляване + гладка повърхностна обработка | Дълготрайна работа срещу-удар | Предпочитан план за средно работно състояние с тежки частици |
Заключение
Перфорацията от ударна умора на 316 нагревателни тръби е кумулативна повреда, причинена от цикличен механичен удар от примеси и кавитация. Основната идея за контрол е да се прихванат абразивните частици при източника, да се разпръсне въздействието на концентрирана течност, да се намали кинетичната енергия на потока и да се елиминира концентрацията на повърхностно напрежение. Чрез оптимизиране на структурата на тръбопровода, средно пречистване и обработка на повърхността на детайла могат ефективно да бъдат избегнати инциденти с внезапно изтичане, причинени от дългосрочна-умора от удар.
