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高温膨胀节出现裂纹应该怎么办?

2021-08-18
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膨胀节的失效分析中,裂纹的产生是其出现质量缺陷的重要原因之一。由于膨胀节一般都会使用金属材料作为原料,如不锈钢膨胀节就是采用的不锈钢、高温合金、优质碳素结构钢、碳素结构钢等作为原料。这些金属材料在冶炼、锻造、冷轧等工艺中,都容易产生裂纹、裂口的现象。而裂纹的产生不仅会影响膨胀节的使用寿命,对其应用工程或设备的安全也会产生隐患。


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高温膨胀节出现裂纹怎么办呢?

宏观检测

我们首先要要对裂纹进行宏观检测,将裂纹的长度、宽度、深度等进行测定。然后从断口形貌进行分析,判定裂纹是由于外力作用还是内力作用产生的断裂。而且要对没有产生裂纹的部位表面进行检测。对膨胀节外径尺寸、壁厚进行测量,查看是否发生塑性变形,壁厚减薄等情况。对焊缝表面进行排查,分析可能存在的安全隐患。

元素分析

膨胀节出现裂纹,首当其冲的我们要考虑对其材料进行牌号鉴定,通过元素分析的方法,查看其各种元素是否符合相关的牌号。通过具体的理化性能试验,我们查看出现裂纹的膨胀节产品的化学成分是否与原材料质量证明书上的化学成分一致。如果化学成分不一致,很容易造成材料力学性能有所出入,尤其是冲击性能不足,进而产生裂纹。

处理工艺分析

裂纹出现后,我们二考虑当属处理工艺问题。处理工艺我们可以从膨胀节的母材加工工艺,焊缝工艺,以及膨胀节的压型工艺等几个方面分析。母材加工工艺要根据使用的金属材料来分析,如淬火温度、冲压强度等。焊缝工艺也是产生裂纹的重要原因之一。膨胀节的焊缝结构有各种焊接类型,如角焊缝、坡口焊缝、对接焊缝、径向端焊缝、轴向端焊缝的变化形式等都各不相同,焊接工艺不达标也可能产生裂纹。该膨胀节的成型方法是用一个圆环整体压制而成。如果膨胀节没有完全执行制造工艺, 而是先冷压, 在压制过程中胎具破裂, 就直接用火焰加热压制, 由于火焰加热的时间及温度很难控制, 压制后又没有经过正火处理, 致使其产生了 较大的热应力、 组织应力和内应力, 这些残余应力应是导致裂纹产生的主要原因。

金相分析

对膨胀节裂纹进行金相分析,对其金相组织的珠光体、铁素体、硫化物、氧化物夹杂物、、晶粒度等进行分析,我们可以了解膨胀节的塑性或韧性显著下降的原因。比如焊接过程的过热组织,就可能会出现魏氏体组织,奥氏体晶粒过大,形成许多平行的铁素体针片,而铁素体针片形成的脆弱面,很容易使得金属柔韧性下降,造成裂纹产生。

刚度测定

膨胀节的刚度对于膨胀节的内压失稳具有重要参考价值。刚度测定可分为整体刚度测定和单波刚度测定。对于膨胀节来说,刚度过大,容易造成过大的发力,刚度过小,出现波数过多情况就会造成膨胀节失稳,影响其力学性能,从而造成裂纹产生。

无损检测

无损检测也是裂纹检测的重要手段之一。无损检测主要有射线检测、超市检测、渗透检测、磁粉检测等方式。波纹管膨胀节、焊接接头可以采用射线检测。ZX型波纹管、端管、加强环、套箍等焊接接头、坡口对接接头可采用超声检测。碳素钢、低合金钢膨胀节可参考磁粉检测。

当然,裂纹产生的原因有很多,而相关的检测试验也有很多,比如外压失效实验分析、内压失稳试验分析、疲劳失效实验分析、自振频率和共振试验分析等等,都是分析裂纹产生原因的重要试验方法。而膨胀节的结构设计是否合理、焊缝工艺是否有缺陷等等也是产生的裂纹重要原因之一。


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