Skrūvju bojājums ir tipiska uzticamības problēma naftas ķīmijas un augstas{0}}temperatūras, augsta spiediena-siltuma apmaiņas iekārtās ilgstošas-darbības laikā. Divpusējās -gala skrūves kā galvenās stiprinājuma sastāvdaļas peldošās siltummaiņu, kondensatoru un spiedtvertņu blīvējuma konstrukcijās tieši ietekmē iekārtas vispārējo darbības stabilitāti. Peldošās galvas dzesētājs naftas pārstrādes rūpnīcas reģenerācijas sistēmā pēc 16 gadu darbības piedzīvoja skrūvju lūzumu. Šim korpusam ir raksturīgas korozijas noguruma un sprieguma korozijas savienojuma īpašības, nodrošinot svarīgu atsauces vērtību, lai izprastu stiprinājumu atteices mehānismu mitrā H2S vidē.
Iekārta darbojās šādos apstākļos: korpusa-pusē cirkulējošā ūdens temperatūra 90–100 grādi, caurules -skābās gāzes temperatūra attiecīgi 30–35 grādi un darba spiediens attiecīgi 0,2 MPa un 0,4 MPa. Barotne saturēja noteiktu daļu H2S un sāls kodīgas vides. Skrūves specifikācija bija M20 × 2,5 mm, un materiāls bija 35CrMoA rūdīts un rūdīts tērauds. Ilgstoša-mainīga termiskā sprieguma, montāžas priekšslodzes un vidējas korozijas rezultātā dubultā{16}}gala skrūve galu galā saplīsa vītnes saknē.
Makroskopiskā novērošana atklāja, ka lūzuma virsma atradās vītnes saknes reģionā ar relatīvi gludu morfoloģiju un bez acīmredzamas makroskopiskas plastiskas deformācijas. Pie virsmas pielipuši melni korozijas produkti. Pēc tīrīšanas lūzuma virsmai bija tipiski noguruma izplatīšanās raksturlielumi, plaisai veidojoties vītnes saknē un izplatoties uz iekšu aptuveni 20 grādu leņķī. Pēc tam tas iekļuva ātras izplatīšanās zonā, kurā bija radiāls raksturs, kas galu galā izraisīja tūlītēju lūzumu. Šis morfoloģiskais raksturlielums norāda, ka divpusējas mašīnas skrūves bojājuma process ietvēra vairākus posmus: korozijas nogurumu, sprieguma korozijas plaisāšanu un momentānu lūzumu.
Ķīmiskā sastāva analīze parādīja, ka materiāls kopumā atbilst 35CrMoA standarta prasībām, norādot, ka atteici neizraisīja neparasts sastāvs. Cietības pārbaude parādīja, ka Double Ended Lag Bolt kopējā cietība bija salīdzinoši augsta, un matricas struktūra galvenokārt sastāv no rūdīta sorbīta, sasniedzot vietējo līmeni 350–360 HV, kas ir augstāks par ieteicamo diapazonu parastajiem stiprinājumiem. Metallogrāfiskā analīze arī atklāja zināmu dekarburizācijas pakāpi uz vītnes virsmas ar aptuveni 31 μm lielu dekarbonizētu slāni. Virsmas mikrostruktūra pārsvarā bija ferīts. Šāda veida neviendabīga struktūra viegli noved pie lokalizētas sprieguma koncentrācijas sprieguma apstākļos, tādējādi izraisot plaisu sākšanos.
Skenējošās elektronu mikroskopijas (SEM) analīze vēl vairāk atklāja dubulto galu sešstūra skrūves lūzuma mehānismu. Plaisas ierosināšanas reģionā tika novērotas acīmredzamas noguruma svītras, un korozijas produkti aizpildīja plaisu izplatīšanās laikā. Palielinoties plaisu izplatīšanās ātrumam, lūzuma virsma pakāpeniski pārgāja no noguruma izplatīšanās uz sprieguma korozijas plaisāšanas īpašībām, uzrādot tipisku kvazi-šķelšanās un radiālās izplatīšanās morfoloģiju, norādot, ka korozīvā vide piedalījās plaisu izplatīšanās procesā. Enerģijas dispersīvās spektroskopijas (EDS) analīze parādīja, ka korozijas produkti satur lielu sēra līmeni un nelielu daudzumu hlorīda, kas liecina par ievērojamu sulfīdu un hlorīdu koroziju ekspluatācijas vidē.
Visaptveroša analīze liecina, ka šī kļūme ir tipiska korozijas noguruma un sulfīda sprieguma korozijas plaisāšanas problēma, ko izraisa vairāku faktoru savienojums. Tās veidošanās mehānisms galvenokārt izpaužas trīs aspektos.
Pirmkārt, stresa faktori. Dubultā-gala vītņotā tapa montāžas laikā piedzīvo lielu priekšslodzi, kā rezultātā rodas ievērojams aksiālais stiepes spriegums vītnes saknē. Vienlaikus peldošās galvas struktūra rada papildu lieces spriegumu. Darbības laikā izplešanās un saraušanās radītais termiskais spriegums, vidējas plūsmas radītā vibrācijas slodze un cikliskais spriegums palaišanas- un izslēgšanas laikā ilgstoši uztur skrūves skrūvi augstu sprieguma svārstību stāvoklī, paātrinot plaisu rašanos un izplatīšanos.
Otrkārt, savu lomu spēlē materiālie faktori. Lai gan 35CrMoA tēraudam ir augsta izturība, tas ir ļoti jutīgs pret ūdeņraža -izraisītu plaisāšanu un sulfīda sprieguma koroziju pie augstas cietības. Attiecīgie standarti norāda, ka H2S-saturošā vidē augstas-izturības tērauda izturība pret koroziju ievērojami samazinās, ja cietība pārsniedz noteiktu diapazonu. Šajā gadījumā dubultā-uzmavas skrūvei ir pārmērīga cietība, un tai ir lokalizēti dekarburizācijas defekti, kas vēl vairāk samazina virsmas izturību pret plaisām un veido tipisku plaisu rašanās laukumu.
Treškārt, nozīmīgi ir vides faktori. Vide satur H2S, mitrumu un sāļus, kas elektroķīmiskos apstākļos izraisa sarežģītas korozijas reakcijas. Anodiskais process rada Fe2+, kas savienojas ar sēra joniem, veidojot FeS korozijas produktus. Vienlaikus katoda reakcijas radītie ūdeņraža atomi var izkliedēties tēraudā, izraisot ūdeņraža trauslumu un pūslīšu veidošanos. Sprieguma un korozijas kombinētās darbības rezultātā dubultā-gala skrūves vītnes saknē pakāpeniski izplatās plaisas, paātrinot bojājumu.
Turklāt korozijas produktu tilpuma palielināšanas efekts vēl vairāk pastiprina plaisu izplatīšanos dubultvītņu skrūvēm. Korozijas produktu tilpums parasti ir 2 līdz 4 reizes lielāks par sākotnējo tilpumu, radot papildu izplešanās spriegumu slēgtajā plaisā. Tādējādi spriegums plaisas galā nepārtraukti palielinās, tādējādi paātrinot lūzuma procesu. Šis "korozijas-stresa-izplatīšanās" pozitīvās atgriezeniskās saites mehānisms ir šāda veida kļūmju galvenā iezīme.
Rezumējot, šāda veida dubultā{0}}skrūves bojājums būtībā ir strukturālās sprieguma koncentrācijas, materiāla jutīguma un korozīvās vides kombinētās ietekmes rezultāts. Līdzīgos apstākļos ir jāveic visaptveroši uzlabojumi, tostarp M10 dubultā gala skrūvju jutības samazināšana, termiskās apstrādes procesu optimizēšana, priekšslodzes līmeņa kontrole un blīvējuma un pretkorozijas aizsardzības dizaina uzlabošana, lai uzlabotu konstrukcijas ilgtermiņa ekspluatācijas uzticamību.
Lai iegūtu papildinformāciju par atteices mehānisma analīzidubultās -galvas tapskrūvesvai pielāgotus stiprinājumu izvēles ieteikumus, lūdzu, sazinieties ar mūsu tehnisko komandu, lai saņemtu inženiertehnisko atbalstu un risinājumus, kas pielāgoti jūsu īpašajām vajadzībām.
Sazinieties ar mums
