Kegagalan letusan keletihan berlaku apabila tiub pemanasan menanggung beban berselang-seli kitaran termasuk turun naik tekanan berkala, tekanan suhu penyejukan-pemanasan berulang dan getaran mekanikal untuk jangka masa yang lama. Retak mikro bercambah pada kedudukan kepekatan tegasan seperti kimpalan, kawasan ubah bentuk lentur dan titik perubahan mendadak diameter paip. Di bawah superposisi beban kitaran berterusan, retakan mengembang secara stabil lapisan demi lapisan di sepanjang dinding paip sehingga menembusi keseluruhan ketebalan dinding, mencetuskan paip pecah secara tiba-tiba dan kebocoran sederhana tanpa ubah bentuk plastik makroskopik yang jelas terlebih dahulu. Kegagalan ini mempunyai penyembunyian dan pengejutan yang kuat, dan merupakan salah satu mod kegagalan yang paling merosakkan untuk saluran paip pemanasan keluli tahan karat dengan operasi berhenti-yang kerap.
1. Mekanisme Permulaan dan Pengembangan Retak Keletihan
Keluli tahan karat 316 mempunyai had keletihan tetap di bawah tegasan kitaran. Setiap pusingan kenaikan dan penurunan suhu atau turun naik tekanan akan menghasilkan-medan tegangan ulang-alik tegangan kecil di dalam dinding paip. Kecacatan kecil permukaan seperti calar pemesinan, lubang kimpalan dan lekukan menjadi punca kepekatan tegasan, di mana tegasan tempatan jauh melebihi beban purata badan paip. Selepas beribu-ribu hingga berjuta-juta kitaran beban, jalur gelincir tidak boleh balik terbentuk pada permukaan logam dan berkembang menjadi rekahan keletihan mikroskopik. Hujung retakan dibuka dan ditutup secara berterusan di bawah tegasan berselang-seli, menolak retakan untuk memanjang ke dalam sepanjang arah ketebalan. Sebaik sahaja baki ketebalan dinding tidak dapat menahan tekanan kerja dalaman, letupan rapuh serta-merta berlaku. Tidak seperti keretakan kakisan tegasan statik, kerosakan keletihan bergantung pada pemuatan kitaran berulang dan bukannya kesan gandingan medium menghakis dan ketegangan statik.
2. Kedudukan Biasa Terdedah kepada Kegagalan Keletihan
Sambungan kimpalan lilitan dengan tegasan baki kimpalan yang tidak sekata dan ketakselanjaran struktur;
Sejuk-siku bengkok dengan tekanan pembentukan sisa dan beban lenturan haba berkala;
Sambungan pengurang dan tee dengan perubahan-keratan rentas mendadak dan kepekatan tegasan yang teruk;
Bahagian saluran paip bersambung rapat dengan pam dan pemampat dengan-transmisi getaran mekanikal jangka panjang;
Segmen paip tetap tegar di mana pengembangan haba dihalang untuk menjana tegasan haba berselang-seli.
3. Faktor Pendorong Teras Mempercepatkan Kerosakan Keletihan
Permulaan dan penutupan peralatan yang kerap membawa kepada perubahan kitaran suhu dan tekanan yang drastik;
-Getaran mekanikal jangka panjang daripada peralatan kuasa yang dihantar terus ke saluran paip tanpa pengasingan redaman;
Sebilangan besar peralihan struktur mendadak dalam reka bentuk saluran paip, kekurangan bahagian peralihan yang lancar;
Calar permukaan, lekukan perlanggaran dan kerosakan mekanikal lain yang ditinggalkan semasa pemprosesan dan pemasangan;
Ketegaran penetapan saluran paip yang berlebihan tanpa elaun pengembangan untuk melepaskan tegasan kitaran haba.
4. Penuh-Langkah-Langkah Teknikal Pencegahan dan Kawalan Pautan
① Sediakan prosedur pemanasan perlahan, penyejukan dan peningkatan tekanan untuk mengurangkan amplitud turun naik beban
Kurangkan keamatan tegasan berselang-seli bagi setiap kitaran operasi.
② Tambah penyokong redaman dan gasket pengasingan getaran antara saluran paip dan sumber getaran
Potong saluran penghantaran getaran kitaran mekanikal secara asas.
③ Optimumkan reka letak saluran paip dengan bahagian peralihan kon untuk bahagian diameter-bolehubah
Hapuskan mutasi struktur yang tajam dan titik kepekatan tegasan.
④ Lindungi dengan ketat permukaan paip semasa pembinaan untuk mengelakkan calar dan kecacatan lekukan kesan
Keluarkan punca retak permukaan melalui rawatan penggilap untuk kedudukan yang rosak.
⑤ Jalankan pemeriksaan tatasusunan berperingkat ultrasonik secara berkala untuk keletihan utama-bahagian paip terdedah
Jejaki pertumbuhan retak dan gantikan komponen berisiko terlebih dahulu.
5. Jadual Perbandingan Kesan Pencegahan
表格
| Mod Reka Bentuk & Operasi | Risiko Meletus Keletihan | Cadangan Permohonan |
|---|---|---|
| Permulaan pantas yang kerap-berhenti + sambungan getaran langsung + struktur paip mendadak | Letupan penembusan keletihan berlaku dalam-operasi kitaran jangka panjang | Ubah suai struktur peralihan saluran paip dan pasang kemudahan pengasingan getaran |
| Pelarasan parameter berperingkat + sokongan pengasingan getaran + reka bentuk susun atur diperkemas | Mengekang permulaan dan lanjutan retak keletihan dengan berkesan | Spesifikasi reka bentuk standard untuk saluran paip pemanasan keluli tahan karat operasi terputus-putus |
| Rawatan haba melegakan tekanan + ujian-penuh tidak merosakkan + pemantauan getaran dalam talian | Keletihan yang sangat rendah pecah bahaya tersembunyi | Skim pilihan untuk saluran paip peralatan pemanasan proses salingan |
Kesimpulan
Kegagalan pecah retak keletihan bagi tiub pemanasan keluli tahan karat 316 disebabkan oleh-tegasan haba berselang-seli jangka panjang, beban tekanan dan getaran, mendorong penjanaan retak dan penembusan progresif pada titik lemah struktur. Idea pencegahan teras ialah mengurangkan keamatan beban kitaran, mengasingkan penghantaran getaran, mengoptimumkan kelancaran struktur saluran paip, menghapuskan punca kecacatan permukaan dan melaksanakan pemantauan retak biasa. Kawalan keseluruhan-proses reka bentuk saluran paip, spesifikasi operasi dan pemeriksaan berkala boleh mengelakkan kemalangan keselamatan pecah secara tiba-tiba dan penutupan pengeluaran yang tidak dirancang yang disebabkan oleh kegagalan keletihan tiub pemanasan.
