Kegagalan bolt ialah isu kebolehpercayaan biasa dalam petrokimia dan peralatan pertukaran haba-suhu tinggi,-tinggi semasa operasi-panjang. Bolt-berdua, sebagai komponen pengikat utama dalam struktur pengedap penukar haba kepala terapung, pemeluwap dan bekas tekanan, secara langsung memberi kesan kepada kestabilan operasi keseluruhan peralatan. Penyejuk kepala terapung dalam sistem penjanaan semula kilang minyak mengalami kegagalan patah bolt selepas 16 tahun beroperasi. Kes ini mempamerkan ciri tipikal keletihan kakisan dan gandingan kakisan tegasan, memberikan nilai rujukan penting untuk memahami mekanisme kegagalan pengikat dalam persekitaran H2S basah.
Peralatan dikendalikan dalam keadaan berikut: suhu air edaran tempurung tempurung 90–100 darjah , suhu gas berasid sisi tiub 30–35 darjah , dan tekanan operasi 0.2 MPa dan 0.4 MPa, masing-masing. Medium itu mengandungi bahagian tertentu H2S dan media menghakis garam. Spesifikasi bolt ialah M20×2.5mm, dan bahannya ialah 35CrMoA yang dipadamkan dan keluli terbaja. Di bawah kesan gabungan-tegasan terma berselang-seli jangka panjang, pramuat pemasangan dan kakisan sederhana, bolt berkembar{16}}akhirnya patah pada akar benang.
Pemerhatian makroskopik mendedahkan bahawa permukaan patah terletak di kawasan akar benang, dengan morfologi yang agak licin dan tiada ubah bentuk plastik makroskopik yang jelas. Produk kakisan hitam melekat pada permukaan. Selepas pembersihan, permukaan patah mempamerkan ciri perambatan lesu yang tipikal, dengan rekahan yang berasal dari akar benang dan merambat ke dalam pada sudut kira-kira 20 darjah . Ia kemudian memasuki zon perambatan pantas yang mempamerkan corak jejari, akhirnya mengakibatkan patah serta-merta. Ciri morfologi ini menunjukkan bahawa proses kegagalan Skru Mesin Berakhir Berganda melibatkan pelbagai peringkat: kelesuan kakisan, keretakan kakisan tegasan, dan patah serta-merta.
Analisis komposisi kimia menunjukkan bahawa bahan secara keseluruhannya memenuhi keperluan standard 35CrMoA, menunjukkan bahawa kegagalan itu bukan disebabkan oleh komposisi yang tidak normal. Ujian kekerasan menunjukkan bahawa Double Ended Lag Bolt mempunyai kekerasan keseluruhan yang agak tinggi, dengan struktur matriks terutamanya terdiri daripada sorbit terbaja, mencapai tahap tempatan 350–360 HV, yang lebih tinggi daripada julat yang disyorkan untuk pengikat konvensional. Analisis metalografi selanjutnya mendedahkan tahap penyahkarbonan tertentu pada permukaan benang, dengan lapisan dekarburasi kira-kira 31 μm. Struktur mikro permukaan kebanyakannya adalah ferit. Jenis struktur heterogen ini dengan mudah membawa kepada kepekatan tegasan setempat di bawah tegasan, dengan itu mendorong permulaan retak.
Analisis mikroskop elektron imbasan (SEM) mendedahkan lagi mekanisme patah bagi Bolt Hex Berakhir Berganda. Garisan keletihan yang jelas diperhatikan di kawasan permulaan retakan, dan produk kakisan memenuhi retakan semasa penyebaran. Apabila kadar perambatan retak meningkat, permukaan patah secara beransur-ansur beralih daripada perambatan kelesuan kepada ciri rekahan kakisan tegasan, mempamerkan morfologi belahan-kuasi dan perambatan jejari yang tipikal, menunjukkan bahawa medium menghakis mengambil bahagian dalam proses perambatan retak. Analisis spektroskopi penyebaran tenaga (EDS) menunjukkan bahawa produk kakisan mengandungi tahap sulfur dan jumlah klorida yang tinggi, menunjukkan kakisan sulfida dan klorida yang ketara dalam persekitaran perkhidmatan.
Analisis komprehensif menunjukkan bahawa kegagalan ini adalah kelesuan kakisan biasa dan masalah keretakan kakisan tegasan sulfida yang disebabkan oleh gandingan pelbagai faktor. Mekanisme pembentukannya terutamanya ditunjukkan dalam tiga aspek.
Pertama, faktor tekanan. Stud berulir dua-hujung mengalami pramuat yang tinggi semasa pemasangan, mengakibatkan tegasan tegangan paksi yang ketara pada akar benang. Pada masa yang sama, struktur kepala terapung memperkenalkan tegasan lentur tambahan. Semasa operasi, tegasan haba daripada pengembangan dan pengecutan, beban getaran daripada aliran sederhana dan tegasan kitaran semasa permulaan-atas dan penutupan memastikan bolt skru berada dalam keadaan turun naik tegasan tinggi untuk tempoh yang lama, mempercepatkan permulaan retakan dan perambatan.
Kedua, faktor material memainkan peranan. Walaupun keluli 35CrMoA mempunyai kekuatan tinggi, ia sangat mudah terdedah kepada keretakan akibat hidrogen-dan kakisan tegasan sulfida pada kekerasan tinggi. Piawaian yang berkaitan menunjukkan bahawa dalam persekitaran yang mengandungi H2S-, rintangan kakisan tegasan keluli berkekuatan tinggi-tinggi berkurangan dengan ketara jika kekerasan melebihi julat tertentu. Dalam kes ini, skru soket berkembar-berakhir mempunyai kekerasan yang berlebihan dan mempamerkan kecacatan penyahkarbonan setempat, seterusnya mengurangkan rintangan retak permukaan dan membentuk kawasan permulaan retakan biasa.
Ketiga, faktor persekitaran adalah penting. Medium mengandungi H2S, lembapan, dan garam, yang membawa kepada tindak balas kakisan yang kompleks di bawah keadaan elektrokimia. Proses anodik menghasilkan Fe2+, yang bergabung dengan ion sulfur untuk membentuk produk kakisan FeS. Pada masa yang sama, atom hidrogen yang dijana oleh tindak balas katodik boleh meresap ke dalam keluli, mendorong pereputan hidrogen dan kesan melepuh. Di bawah tindakan gabungan tegasan dan kakisan, retakan secara beransur-ansur merambat pada punca dwi-benang skru hujung, mempercepatkan kegagalan.
Tambahan pula, kesan pengembangan volum produk kakisan memburukkan lagi perambatan retakan skru dwi{0}}benang. Isipadu produk kakisan biasanya 2 hingga 4 kali ganda isipadu asal, mewujudkan tegasan pengembangan tambahan dalam retakan tertutup. Ini menyebabkan tegasan pada hujung retak terus meningkat, sekali gus mempercepatkan proses patah. Mekanisme maklum balas positif "kakisan-tegasan-perambatan" ini merupakan ciri utama jenis kegagalan ini.
Secara ringkasnya, jenis kegagalan skru berkembar-ini pada asasnya adalah hasil daripada kesan gabungan kepekatan tegasan struktur, kepekaan bahan dan persekitaran yang menghakis. Untuk keadaan yang sama, penambahbaikan menyeluruh harus dibuat, termasuk mengurangkan kepekaan kekerasan skru berkembar-M10, mengoptimumkan proses rawatan haba, mengawal tahap pramuat dan menambah baik reka bentuk perlindungan pengedap dan kakisan, untuk meningkatkan kebolehpercayaan perkhidmatan jangka panjang-struktur.
Untuk maklumat lanjut mengenai analisis mekanisme kegagalan bagidwi-bolt stud kepalaatau cadangan pemilihan pengikat tersuai, sila hubungi pasukan teknikal kami untuk sokongan kejuruteraan dan penyelesaian yang disesuaikan dengan keperluan khusus anda.
Hubungi Kami
