是什么原因导致不锈钢波纹管断裂?
不锈钢波纹管必须安装正确,其安装长度应在最大拉压长度的中间。不锈钢波纹管作为一种柔性耐压管件安装于液体输送系统中,用以补偿管道或机器、设备连接端的相互位移,吸收振动能量,能够起到减振、消音等作用,具有柔性好、质量轻、耐腐蚀、抗疲劳、耐高低温等多项特点。 如果安装不当,不锈钢波纹管会在异常位置(即末端)容易断裂。不锈钢波纹管作为一种柔性耐压管件安装于液体输送系统中,用以补偿管道或机器、设备连接端的相互位移,吸收振动能量,能够起到减振、消音等作用,具有柔性好、质量轻、耐腐蚀、抗疲劳、耐高低温等多项特点。 那么不锈钢波纹管断裂的原因是什么呢?
实验过程和结果
1.1 宏观分析
不锈钢波纹管的宏观形貌如图2a所示,表面覆泥呈土黄色,内表面有黑色积碳。不锈钢波纹管作为一种柔性耐压管件安装于液体输送系统中,用以补偿管道或机器、设备连接端的相互位移,吸收振动能量,能够起到减振、消音等作用,具有柔性好、质量轻、耐腐蚀、抗疲劳、耐高低温等多项特点。 断裂位置在发动机一端附近约2 ~ 4扣。断裂位置的细节如图2b所示,在外表面可以看到残余断裂。在裂缝被拉开后,如图2c所示。切断断裂部分后,将缠绕的S形钢带打开,出现两个方向的裂纹,一个是弯曲处的周向裂纹(图2d),另一个是轴向裂纹(或纵向裂纹,图2e)。当两个方向的裂缝相遇时,排气管最终破裂。周向裂纹比较直,纵向裂纹比较直且曲折,断口处截面很薄。
图1 不锈钢进行波纹管以及宏观及纵向剖视图
1.2断口的宏观和微观观察
不锈钢波纹管的周长和纵向断裂被放置在扫描电镜中观察,其割礼的横截面非常薄,约0.02mm,有的已经磨损,部分保存完好的断裂部位微观如图3a、图3b所示,线源的起源,断裂的特点是疲劳,源区未见异常:图3c,图3d显示垂直断裂的低乘数,从内表面起源,线源,断裂微功能如图3d所示,疲劳特征。纵向部分厚度约为0.4毫米。
图 2 不锈钢波纹管断裂位置和断裂形状
1.3 化学分析
对不锈钢波纹管的化学成份进行了测试,结果见表2。铬和镍的含量仅为304不锈钢的下限。
表2不锈钢波纹管化学成分测试结果(质量分数/%)
1.4 硬度检测
对不锈钢波纹管的金相截面数据进行处理显微组织硬度测试,结果显示如表3所示。在折弯处由于企业原材料生产加工硬化的影响,其硬度比非折弯处高。
表3不锈钢波纹管金相组织硬度试验结果
二、分析与讨论
不锈钢波纹管的裂缝有两个方向,一个是沿S形弯道的周长裂缝,从表面来源看,是电线的源头,并沿软管的横截面厚度方向延伸:另一个是垂直(或轴向)裂纹,也来自表面原点,为线性源,沿横截面厚度扩张的方向:当两个方向的裂缝相遇时,它们最终导致不锈钢波纹管的断裂。通过对圆弯和垂直断裂的微观分析,发现断裂源均为线性源,源区无明显的物质缺陷,断裂延伸区的特点为疲劳特征。此外,断层部分有不同程度的变薄,观测到的最薄断裂断面仅为0.02mm(其他未磨损区域的断层厚度约为0。