技术应用
化工泵均衡管道分裂解析
2012-08-24 13:49  

  在脆性断面上发现多处二次裂纹,二次裂纹没有方向性,但局部区域表现出一定的方向性,从形貌看,这些二次裂纹是在脆性断裂过程中形成的。进料管断口由于断口大部分被磨损,主要观察未被磨损的台阶状部位。是该部位的宏观形貌,可以清楚地看到管外壁约018mm的台阶,这是裂纹的起源部位。是中的局部放大,可以看到呈方向性的台阶环管内壁断裂区的分界线,在管外壁是纵向的裂纹发展区,在距外管壁约018mm以内是快速断裂区,由于快速断裂造成了该区域内出现了二次裂纹(的右下角).是紧靠外壁的疲劳纹,疲劳纹因磨损变得不太清晰,这是疲劳裂纹起源处。裂纹发展区的疲劳纹,呈轮胎状和海滩状。这些现象表明:平衡管断裂是由于循环应力的作用,在管外壁产生了疲劳裂纹,当疲劳裂纹发展到018mm深时,由于循环应力强度超过了材料的断裂强度极限,致使平衡管的快速断裂。

  断裂原因分析根据上述观察,可以认为:a1进料管在长期的循环应力作用下(循环应力主要来源于机泵的震动和管线内物料的震动),在进料管管外壁产生了疲劳裂纹;b1平衡管与主管焊接部位因为焊热影响的作用,在焊缝热影响区材料的力学性能发生了劣化(主要是脆性增加、韧性降低、晶粒粗大);c1平衡管自重和各种震动在平衡管接管处产生应力集中;几种因素的共同作用,在焊缝热影响区产生了疲劳裂纹,疲劳裂纹扩展到约018mm时,循环应力强度超过了材料的断裂强度极限,出现了快速开裂,在进料管开裂后,由于高速气流冲出,不仅使进料管断口磨损,还致使出料管受到瞬间的冲击力而快速开裂,出料管断口出现1/3的脆性区和2/3的韧性区表明:由于受到超过材料强度极限的冲击力,出料管发生瞬间断裂。结论及建议1平衡管材质化学成分符合钢(GB699-88)的要求。

  由于进料管与主管的焊接热影响区部位受到长期的循环应力作用,热影响区材料力学性能下降,在进料管外壁形成疲劳裂纹,疲劳裂纹发展到约018mm深度时发生快速开裂,造成平衡管断裂。机泵震动是造成断裂的主要因素;断裂还与焊接热影响区材料脆性增加有关;该部位也是自重和各种应力的集中部位。建议:a1减站机泵的震动,如调节叶轮和轴的动平衡;b1改善管线结构,避免平衡管部位的应力集中和物料冲击震动,如增加支撑和固定杆;c1改进焊接工艺,焊后缓慢冷却,减少材料热影响区的性能劣化;d可以适当增加管壁厚度以增加强度。

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