环境介质对波形膨胀节疲劳寿命的影响

发布时间：2020-05-05 16:42

【摘要】： 波形膨胀节因其优良的补偿变形能力而广泛应用于冶金、炼油、石化、化工、城建等各个行业。在承受载荷时,其局部范围大多产生弹-塑性变形。特别是在开停车及变工况工作时,会引起高的交变应变而导致低周疲劳破坏。因此,多年来人们对波形膨胀节的低周疲劳寿命做了大量的研究,其中最权威的是美国膨胀节制造商协会标准EJMA,它给出了奥氏不锈钢的疲劳曲线和膨胀节的疲劳寿命计算公式,但是上述研究都限于在空气介质这一特定条件下,而实际应用中,波形膨胀节常常工作在一定的腐蚀性介质中;随着时间的推移,波形膨胀节局部常常会富集腐蚀性介质,所以环境介质对波形膨胀节疲劳寿命的影响,已开始引起人们的重视。 本文针对3.5% NaCl溶液的腐蚀介质条件下,对0Cr18Ni9材质的奥氏体不锈钢波形膨胀节疲劳寿命的影响开展了以下研究工作: 1.预测空气中波形膨胀节试件的疲劳寿命。通过对试件在不同位移变形条件下的应力测定,以及运用有限元应力模拟预测波形膨胀节的疲劳寿命,按照EJMA标准进行空气中波形膨胀节疲劳寿命的计算,最后在疲劳试验机上得到了波形膨胀节实测疲劳寿命。 2.实测3.5% NaCl溶液腐蚀介质条件下波形膨胀节的疲劳寿命。通过对相同试件在不同位移变形条件下,实测试件的腐蚀疲劳寿命,并与对应空气中试件的疲劳寿命进行对比分析。发现在实验条件下,波形膨胀节的腐蚀疲劳寿命显著低于空气中预测值及实测值。腐蚀介质、应力水平是其重要的影响因素;探讨波形膨胀节腐蚀疲劳的失效机理,给出了影响因子。提出了奥氏体不锈钢波形膨胀节设计中应考虑的因素。 3.提出腐蚀条件下波形膨胀节疲劳裂纹产生、扩展与腐蚀电极电位之间的关系。用标准试样及波形膨胀节实物试件,测定了不同应力、不同频率(CT试样)下,疲劳裂纹产生、扩展直至断裂,与腐蚀电极电位之间的对应关系。从而反映出腐蚀疲劳裂纹扩展的机理。 4.对试件的宏观断口分析。通过对宏观断口的观察,分析了加载频率、环境介质对试件的影响,有助于进一步探讨腐蚀疲劳损伤的机理。
【学位授予单位】：南京工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：TH136

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本文编号：2650456