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高压油管疲劳破坏的机理原来是这样,涨知识了!

在汽车、石油、冶金、机械、建筑等工业系统中,高压油管的应用可谓是极其广泛。因高压油管主要承担着输送高压油的任务,所以一旦失效,便非常有可能会导致危险油液的大量泄露,引起燃烧爆炸等危险,进而造成较大的经济损失和严重的环境污染。通过相关实验研究发现,高压油管的失效大多是振动引起的疲劳失效,而疲劳失效很多情况下都是由于自身的承载能力和抗疲劳能力不足而引起的。下面就来具体阐述下高压油管疲劳破坏的原理及危害。

 

高压油管在实际工程应用中,受温度、压力、振动等的影响,时刻承受着交变应力,比如对称循环交变应力

 

高压油管在实际工程应用中,受温度、压力、振动等的影响,时刻承受着交变应力,比如对称循环交变应力,这种交变应力的应力幅往往均低于油管的屈服极限,但常年累积,循环次数不断增多,如果这种交变应力的应力幅大于材料的疲劳极限,那么在交变应力作用下,微裂纹不断萌生、集结、沟通,形成宏观裂纹,材料就无法达到无限循环次数N,导致疲劳失效而突然断裂。这种应力也会引起油管自身的突然破坏,以及焊接、接头部位的突然失效,且断裂前无明显的塑性变形。这就是高压油管的疲劳失效。

从微观角度来看,交变应力首先引起材料的原子晶格位错运动,然后位错运动聚集导致微裂纹的产生,微裂纹沿着结晶学方向扩展形成滑移带,从而贯通形成宏观裂纹,该宏观裂纹逐渐沿着垂直于较大拉应力的方向扩展,其两个侧面在交变应力的作用下,经过反复挤压、分开,逐渐形成断口光滑区,进而导致油管突然断裂,形成断口颗粒区域。

高压油管在交变应力的作用下发生疲劳失效,主要有如下几个特征:

1.破坏时的名义应力值往往低于油管在静载作用下的屈服应力;

2.油管在交变应力作用下发生破坏需要经历特定数量的应力循环;

3.油管在破坏前没有明显的塑性变形预兆,预测困难。呈现“突然”的脆性断裂的疲劳断裂断口上,有明显的光滑区域与颗粒区域。【具体可参考《揭秘:导致高压油管使用效果不佳的6大幕后“真凶”》的相关内容】


本章小结:因高压油管的疲劳失效往往会带来不可挽回的损失,所以及时深入研究分析造成油管疲劳失效的主要原因,并采取有效防治对策,对于保障油管的质量,提高油管的使用安全性,延长油管的使用寿命具有十分重要的意义。

 

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