Kvar uslijed pucanja uslijed zamora događa se kada cijev za grijanje podnosi ciklička izmjenična opterećenja uključujući periodične fluktuacije tlaka, opetovano temperaturno naprezanje grijanja-hlađenja i mehaničke vibracije tijekom dugog vremena. Mikropukotine niču na mjestima koncentracije naprezanja kao što su zavari, područja deformacije savijanja i točke nagle promjene promjera cijevi. Pod kontinuiranom cikličkom superpozicijom opterećenja, pukotine se stabilno šire sloj po sloj duž stijenke cijevi sve dok ne prodru kroz cijelu debljinu stijenke, izazivajući iznenadno pucanje cijevi i curenje medija bez očite makroskopske plastične deformacije unaprijed. Ovaj kvar ima jaku prikrivenost i iznenadnost, te je jedan od najdestruktivnijih načina kvara za cjevovode grijanja od nehrđajućeg čelika s čestim pokretanjem-zaustavljanjem.
1. Mehanizam nastanka i širenja pukotine od zamora
Nehrđajući čelik 316 ima fiksnu granicu zamora pod cikličkim naprezanjem. Svaki krug porasta i pada temperature ili fluktuacije tlaka proizvest će maleno vlačno-tlačno izmjenično polje naprezanja unutar stijenke cijevi. Površinski sitni defekti kao što su strojne ogrebotine, rupe od zavarivanja i udubljenja postaju izvori koncentracije naprezanja, gdje lokalno naprezanje daleko premašuje prosječno opterećenje tijela cijevi. Nakon tisuća do milijuna ciklusa opterećenja, nepovratne trake klizanja stvaraju se na površini metala i razvijaju se u mikroskopske pukotine nastale zamorom. Vrh pukotine kontinuirano se otvara i zatvara pod izmjeničnim naprezanjem, gurajući pukotinu da se proširi prema unutra duž smjera debljine. Jednom kada preostala debljina stijenke ne može izdržati unutarnji radni tlak, dolazi do trenutnog krhkog pucanja. Za razliku od korozijskog pucanja uslijed statičkog naprezanja, oštećenje uslijed zamora oslanja se na ponovljeno cikličko opterećenje, a ne na učinak sprege korozivnog medija i statičke napetosti.
2. Tipični položaji skloni kvaru zbog zamora
Obodni zavareni spojevi s neravnomjernim zaostalim naprezanjem i strukturnim diskontinuitetom;
Hladno-savijeni laktovi s preostalim naprezanjem pri formiranju i periodičnim toplinskim opterećenjem na savijanje;
Reduktor i T-spojevi s naglom promjenom popre-presjeka i ozbiljnom koncentracijom naprezanja;
Dijelovi cjevovoda usko povezani s pumpama i kompresorima s dugotrajnim- mehaničkim prijenosom vibracija;
Čvrsto fiksirani segmenti cijevi gdje je toplinsko širenje ograničeno kako bi se stvorilo izmjenično toplinsko naprezanje.
3. Glavni inducirajući čimbenici koji ubrzavaju oštećenje uslijed zamora
Često pokretanje i isključivanje opreme što dovodi do drastičnih cikličkih promjena temperature i tlaka;
Dugotrajne- mehaničke vibracije iz energetske opreme izravno se prenose na cjevovod bez prigušne izolacije;
Veliki broj naglih prijelaza strukture u dizajnu cjevovoda, bez glatkih prijelaznih dijelova;
Površinske ogrebotine, udubljenja od sudara i druga mehanička oštećenja nastala tijekom obrade i ugradnje;
Pretjerana krutost pričvršćivanja cjevovoda bez dopuštenja za širenje za oslobađanje toplinskog cikličkog naprezanja.
4. Potpune-tehničke mjere za sprječavanje i kontrolu veze
① Postavite sporo zagrijavanje, hlađenje i postupke povećanja tlaka kako biste smanjili amplitudu fluktuacije opterećenja
Smanjite intenzitet izmjeničnog naprezanja svakog radnog ciklusa.
② Dodajte prigušne nosače i brtve za izolaciju vibracija između cjevovoda i izvora vibracija
Iz temelja prekinite prijenosni kanal mehaničkih cikličkih vibracija.
③ Optimizirajte raspored cjevovoda s konusnim prijelaznim dijelovima za dijelove promjenjivog-promjera
Uklonite oštre strukturne mutacije i točke koncentracije stresa.
④ Strogo zaštitite površinu cijevi tijekom izgradnje kako biste izbjegli ogrebotine i oštećenja udubljenja od udarca
Uklonite izvore površinskih pukotina tretmanom za poliranje oštećenih mjesta.
⑤ Provedite periodičnu ultrazvučnu inspekciju faznog niza za ključne dijelove cijevi-sklone zamoru
Pratite rast pukotina i unaprijed zamijenite rizične komponente.
5. Tablica usporedbe učinaka prevencije
表格
| Dizajn i način rada | Rizik od umora | Prijedlog aplikacije |
|---|---|---|
| Često brzo pokretanje-zaustavljanje + izravna vibracijska veza + nagla struktura cijevi | Pucanje prodiranja uslijed zamora događa se tijekom dugo-cikličkog rada | Izmijenite prijelaznu strukturu cjevovoda i ugradite uređaje za izolaciju od vibracija |
| Postupno podešavanje parametara + podrška za izolaciju vibracija + pojednostavljeni dizajn izgleda | Učinkovito obuzdajte početak i proširenje pukotine uslijed zamora | Standardna konstrukcijska specifikacija za cjevovode za grijanje od nehrđajućeg čelika s prekidima |
| Toplinska obrada za ublažavanje stresa + potpuno ne-destruktivno ispitivanje + mrežno praćenje vibracija | Ekstremno nizak zamor rupture skrivena opasnost | Preferirana shema za klipne cjevovode opreme za grijanje |
Zaključak
Otkaz cijevi za grijanje od nehrđajućeg čelika 316 uzrokovan zamornim pucanjem uzrokovan je dugotrajnim-izmjeničnim toplinskim naprezanjem, tlačnim opterećenjem i vibracijama, izazivajući stvaranje pukotina i progresivno prodiranje na slabim točkama konstrukcije. Osnovne ideje prevencije su ublažavanje intenziteta cikličkog opterećenja, izolacija prijenosa vibracija, optimizacija glatkoće strukture cjevovoda, eliminacija izvora površinskih defekata i implementacija redovitog praćenja pukotina. Kontrola cjelokupnog-procesa dizajna cjevovoda, specifikacije rada i periodične inspekcije mogu izbjeći iznenadne sigurnosne nesreće i neplanirano zaustavljanje proizvodnje uzrokovano zamorom grijaćih cijevi.
