Mae methiant bolltau yn broblem dibynadwyedd nodweddiadol mewn offer cyfnewid gwres petrocemegol a-tymheredd uchel, -pwysedd uchel yn ystod-dymor hir. Mae bolltau pen dwbl, fel cydrannau cau allweddol yn strwythurau selio cyfnewidwyr gwres pen arnofiol, cyddwysyddion, a llestri pwysedd, yn effeithio'n uniongyrchol ar sefydlogrwydd gweithredol cyffredinol yr offer. Mae peiriant oeri pen arnawf yn y system adfywio o burfa olew profiadol methiant torri asgwrn bollt ar ôl 16 mlynedd o weithredu. Mae'r achos hwn yn arddangos nodweddion nodweddiadol blinder cyrydiad a chyplu cyrydiad straen, gan ddarparu gwerth cyfeirio pwysig ar gyfer deall mecanwaith methiant caewyr mewn amgylcheddau H2S gwlyb.
Mae'r offer yn gweithredu o dan yr amodau canlynol: cragen -ochr sy'n cylchredeg tymheredd dŵr o 90–100 gradd, tiwb -ochr tymheredd nwy asidig o 30–35 gradd, a phwysau gweithredu o 0.2 MPa a 0.4 MPa, yn y drefn honno. Roedd y cyfrwng yn cynnwys cyfran benodol o gyfryngau cyrydol H2S a halen. Manyleb y bollt oedd M20 × 2.5mm, a'r deunydd oedd dur diffodd a thymheru 35CrMoA. O dan effeithiau cyfunol straen thermol eiledol tymor hir, rhag-lwythiad cydosod, a chorydiad canolig, torrodd y bollt pen dwbl wrth wraidd yr edau yn y pen draw.
Datgelodd arsylwi macrosgopig fod yr wyneb torri asgwrn wedi'i leoli yn y rhanbarth gwreiddiau edau, gyda morffoleg gymharol esmwyth a dim dadffurfiad plastig macrosgopig amlwg. Roedd cynhyrchion cyrydiad du yn glynu wrth yr wyneb. Ar ôl glanhau, roedd yr arwyneb torri asgwrn yn arddangos nodweddion lluosogi blinder nodweddiadol, gyda'r crac yn tarddu o wreiddyn yr edau ac yn ymledu i mewn ar ongl o tua 20 gradd. Yna aeth i mewn i barth lluosogi cyflym gan arddangos patrwm rheiddiol, gan arwain yn y pen draw at dorri asgwrn ar unwaith. Mae'r nodwedd morffolegol hon yn dangos bod proses fethiant y Sgriw Peiriant Pen Dwbl yn cynnwys sawl cam: blinder cyrydiad, cracio cyrydiad straen, a thorri asgwrn ar unwaith.
Dangosodd dadansoddiad cyfansoddiad cemegol fod y deunydd yn ei gyfanrwydd yn bodloni gofynion y safon 35CrMoA, gan nodi nad oedd y methiant yn cael ei achosi gan gyfansoddiad annormal. Dangosodd profion caledwch fod gan y Bolt Lag Ended Dwbl galedwch cyffredinol cymharol uchel, gyda'r strwythur matrics yn cynnwys sorbit tymherus yn bennaf, gan gyrraedd lefel leol o 350-360 HV, sy'n uwch na'r ystod a argymhellir ar gyfer caewyr confensiynol. Datgelodd dadansoddiad metallograffig ymhellach rywfaint o ddatgarburiad ar wyneb yr edau, gyda haen wedi'i ddatgarbwreiddio o tua 31 μm. Roedd y microstrwythur arwyneb yn ferrite yn bennaf. Mae'r math hwn o strwythur heterogenaidd yn arwain yn hawdd at grynodiad straen lleol o dan straen, gan arwain at gychwyn crac.
Datgelodd dadansoddiad sganio microsgopeg electron (SEM) ymhellach fecanwaith torri asgwrn y Bolt Hecs Pen Dwbl. Gwelwyd haenau blinder amlwg yn y rhanbarth cychwyn crac, ac roedd cynhyrchion cyrydiad yn llenwi'r crac yn ystod lluosogi. Wrth i'r gyfradd lluosogi crac gynyddu, mae'r arwyneb torri asgwrn yn symud yn raddol o ymlediad blinder i nodweddion cracio cyrydiad straen, gan arddangos morffoleg lled-holltiad a lluosogi rheiddiol nodweddiadol, sy'n dangos bod y cyfrwng cyrydol yn cymryd rhan yn y broses lluosogi crac. Dangosodd dadansoddiad sbectrosgopeg gwasgaredig ynni (EDS) fod y cynhyrchion cyrydiad yn cynnwys lefelau uchel o sylffwr a symiau bach o glorid, gan ddangos cyrydiad sylweddol o sylffid a chlorid yn amgylchedd y gwasanaeth.
Mae dadansoddiad cynhwysfawr yn dangos bod y methiant hwn yn broblem cracio cyrydiad blinder cyrydu nodweddiadol a straen sylffid a achosir gan gyplu ffactorau lluosog. Mae ei fecanwaith ffurfio yn amlygu'n bennaf mewn tair agwedd.
Yn gyntaf, ffactorau straen. Mae'r fridfa edau dwbl yn profi rhaglwythiad uchel yn ystod y cydosod, gan arwain at straen tynnol echelinol sylweddol wrth wraidd yr edefyn. Ar yr un pryd, mae strwythur y pen arnofio yn cyflwyno straen plygu ychwanegol. Yn ystod y llawdriniaeth, mae straen thermol o ehangu a chrebachu, llwythi dirgryniad o lif canolig, a straen cylchol yn ystod cychwyn a chau i lawr yn cadw bollt y sgriw mewn cyflwr o amrywiad straen uchel am gyfnodau estynedig, gan gyflymu cychwyn crac a lluosogi.
Yn ail, mae ffactorau materol yn chwarae rhan. Er bod gan ddur 35CrMoA gryfder uchel, mae'n agored iawn i gracio a achosir gan hydrogen a chorydiad straen sylffid ar galedwch uchel. Mae safonau perthnasol yn nodi, mewn amgylcheddau sy'n cynnwys H2S, bod ymwrthedd cyrydiad straen dur cryfder uchel yn gostwng yn sylweddol os yw'r caledwch yn fwy nag ystod benodol. Yn yr achos hwn, mae gan y sgriw soced dwbl - galedwch gormodol ac mae'n arddangos diffygion datgarbwreiddio lleol, gan leihau ymwrthedd crac arwyneb ymhellach a ffurfio ardal gychwyn crac nodweddiadol.
Yn drydydd, mae ffactorau amgylcheddol yn arwyddocaol. Mae'r cyfrwng yn cynnwys H2S, lleithder, a halwynau, gan arwain at adweithiau cyrydiad cymhleth o dan amodau electrocemegol. Mae'r broses anodig yn cynhyrchu Fe2+, sy'n cyfuno ag ïonau sylffwr i ffurfio cynhyrchion cyrydiad FeS. Ar yr un pryd, gall atomau hydrogen a gynhyrchir gan yr adwaith cathodig ymledu i'r dur, gan achosi embrittled hydrogen ac effeithiau pothellu. O dan weithred gyfunol straen a chorydiad, mae craciau'n lluosogi'n raddol wrth wraidd yr edau sgriw pen deuol, gan gyflymu methiant.
Ymhellach, mae effaith ehangu cyfaint cynhyrchion cyrydiad yn gwaethygu ymhellach ymlediad crac sgriwiau edau deuol. Mae cyfaint y cynhyrchion cyrydiad fel arfer 2 i 4 gwaith y gyfaint wreiddiol, gan greu straen ehangu ychwanegol o fewn y crac caeedig. Mae hyn yn achosi i'r straen ar flaen y crac gynyddu'n barhaus, gan gyflymu'r broses dorri asgwrn. Mae'r mecanwaith adborth cadarnhaol "cyrydiad-straen-lledu" hwn yn nodwedd allweddol o'r math hwn o fethiant.
I grynhoi, mae'r math hwn o fethiant sgriw dwbl yn ei hanfod o ganlyniad i effeithiau cyfunol crynodiad straen strwythurol, sensitifrwydd materol, a'r amgylchedd cyrydol. Ar gyfer amodau tebyg, dylid gwneud gwelliannau cynhwysfawr, gan gynnwys lleihau sensitifrwydd caledwch sgriwiau dwbl M10, optimeiddio prosesau trin gwres, rheoli lefelau rhaglwytho, a gwella dyluniad selio a diogelu rhag cyrydiad, er mwyn gwella dibynadwyedd gwasanaeth hirdymor y strwythur.
I gael rhagor o wybodaeth am y dadansoddiad mecanwaith methiant obolltau gre pen deuolneu argymhellion dewis clymwr wedi'u haddasu, cysylltwch â'n tîm technegol i gael cymorth peirianneg ac atebion wedi'u teilwra i'ch anghenion penodol.
Cysylltwch â Ni
