怎樣有效地避免波紋管失效的方法??

用可摺疊皺紋片沿摺疊伸縮方向連線成的管狀彈性敏感元件。它的開口端固定,密封端處於自由狀態,並利用輔助的螺旋彈簧或簧片增加彈性。工作時在內部壓力的作用下沿管子長度方向伸長,使活動端產生與壓力成一定關係的位移。活動端帶動指標即可直接指示壓力的大小。波紋管常常與位移感測器組合起來構成輸出為電量的壓力感測器,有時也用作隔離元件。由於波紋管的伸展要求較大的容積變化,因此它的響應速度低於波登管。波紋管適於測量低壓。

避免波紋管失效的方法:

波紋管疲勞破壞失效
彈性元件大多是在迴圈交變載荷下工作,由於迴圈載荷導致元件的應力馳豫和蠕變,進而引起交變應力效勞破壞。疲勞裂紋多數出現在元件材質不良,表面形態較差,變形位移大等薄弱位置。疲勞本身是一種漸進的破壞現象,從裂紋的萌生到擴充套件斷裂經歷一個過程。由於彈性元件多數都是較薄的絲條、板、薄殼,因此破裂的漸進過程十分短暫,不易發現。一旦破壞,會造成較大損失,特別是大載荷、高溫環境或介質易燃易爆等工況時,應特別注意對疲勞壽命的校核。

共振引起失效
彈性元件常用作減震、隔振元件,用於有高頻低幅振動源的場合。如果彈性元件的自振頻率和系統中的任一振動頻率相同或相近時,不但不能隔振,而且將產生共振,此時會引起與之相連線的構件產生很大的交變應力和殘餘應力,最終使相連線的構件疲勞斷裂。同時由於共振附加應力作用,彈性元件自身的壽命大為降低而過早破壞。另一方面板殼類(含波紋管等)彈性元件內的工作介質的高速運動,會形成湍流或紊流,從而引起共振,也會使彈性元件產生共振失效,而降低元件的壽命。所以在設計彈性元件時,應使其基階和高階固有頻率不與系統振動源頻率重合,一般應使元件的固有頻率低於系統振動源頻率或高於系統振動頻率的50%。使頻率相互錯開,避免共振,特別是管道補償用波紋管不適合用於低頻高振幅的振動場合。

波紋管及其它彈性元件都是一些條板薄壁材料製造的,特別是板殼類彈性元件,其壁厚通常都比與它相連線的構件壁厚小得多,而且設計中一般不考慮腐蝕裕量。在考慮腐蝕問題時,不僅看到工藝介質這一側造成的腐蝕,而且對非工藝介質側所處的環境條件也應給於充分的注意,有時甚至比工藝介質造成的腐蝕還嚴重。近年開發的化學鍍鎳,又稱無電解鍍鎳,它是以溶液形式進行化學反應,使金屬沉積在零件表面上。鍍層為非晶態的鎳磷和濃硫酸外,它既耐酸又耐鹼和鹽。在許多介質中,耐蝕性優於不鏽鋼十幾倍甚至幾十倍,其工作溫度可以在-80℃至800℃之間,鍍層均勻耐磨,結合力高,不易脫落。美男等發達國家用化學鍍鎳製成的波紋管可以與海水直接接觸工作,在反應器及換熱器方面也有應用。

瞬時超載衝擊爆破失效
這種現象的發生有時是由於執行操作造成的,有時開機時液體介質突然衝擊,有時則是管道中含的水分在高溫氣體通入時突然急劇汽化,形成高壓造成的爆破事故。

材料潛在缺陷引起失效
由於材料本身有結構缺陷,如夾雜、微孔、微裂紋等,在製造過程及工藝檢測中沒有表現出來,在工況下執行時,由於迴圈載荷作用,使材料缺陷不斷擴大而發生斷裂。這類失效現象一般多出現在早期,即早期失效。對儀表敏感類彈性元件,這類失效可以通過早期篩選消除;但對工程機械中通用類彈性元件就無法篩選,因而潛伏下來成為失效破壞的因素之一。

注意事項

對波紋管等彈性元件形成腐蝕的現象有如下幾種:

(1)應力腐蝕
當波紋管等彈性元件在有氯化物、苛性鹼、硫化氫、硝酸鹽等介質環境下工作時,在拉壓應力交替作用下金屬材料產生區域性微塑性變形,併產生微觀裂紋。腐蝕物質在裂紋處產生腐蝕溶解。雖然材料能形成保護膜,但由於拉、壓力持續作用,在裂紋的尖端使保護膜破壞,新的金屬再度裸露溶解,使應力腐蝕裂紋繼續擴大。如此迴圈應力,最終造成彈性元件材料的突然斷裂。而這一過程一直不在被察覺中緩慢進行,直到突然斷裂失效,碎不及防。

(2)電化學腐蝕
對絕大多數不鏽鋼或鎳基合金製成的波紋管及其它彈性元件,在與低碳鋼或低合金鋼的構件相對連線時,或在含有石墨的材料相接觸時,由於有電位差的存在,形成陰極和陽極電位而造成電化學腐蝕。

(3)晶間穿透腐蝕
當有含鋁、鉛、鋅等物質存在時,在溫度超過450℃的情況下,鋅、鋁、鉛等原子會穿透奧氏體不鏽鋼和高鎳合金,使它們變脆。所以在不鏽鋼類彈性元件附近,不要使用鍍鋅和含鋅油漆等。為了防止波紋管等彈性元件的腐蝕,在金屬波紋管的內外層可以用非金屬塗層加以保護,如用聚氟塑料或橡膠類塗層等。

相關問題答案