Ka analiz de tipik koube fatig kraze nan Fastener Stud boulon

Echèk fatig se youn nan mòd echèk ki pi komen nan eleman mekanik. Done estatistik yo montre ke 50% a 80% nan tout echèk pati mekanik yo atribiye a domaj fatig. Anvan yo fè ka zo kase fatig, eleman anjeneral pa montre okenn deformation plastik evidan oswa siy pre-echèk. Men, ka zo kase fatig fèt sibitman ak destriktif, souvan ki mennen nan defo ekipman grav ak aksidan sekirite. Domaj fatig swiv lwa espesifik inisyasyon ak pwopagasyon epi evantyèlman devlope nan ka zo kase fatig konplè.

Definisyon fatig: Metal fatig refere a deteryorasyon kontinyèl nan pwopriyete mekanik nan materyèl metalik anba repete aksyon siklik nan altène estrès oswa souch.

Definisyon Fatigue Fracture: Lè materyèl metalik yo sibi alontèm siklik altène estrès ak souch, chanjman mikrostruktural lokal yo ak pwopagasyon kontinyèl nan domaj entèn rive, sa ki lakòz degradasyon nan pwopriyete mekanik ak evantyèlman ka zo kase konplè nan eleman yo. Pwosesis echèk sa a defini kòm ka zo kase fatig. Estrès ki pwovoke ka zo kase fatig se jeneralman byen lwen pi ba pase limit la fòs estatik nan materyèl la. Se ka zo kase fatig karakterize pa ensidan toudenkou, segondè lokalite, ak gwo sansiblite nan sifas ak domaj entèn yo.

1. Makroskopik Mòfoloji analiz de Sifas Frakti

Objè rechèch la nan ka sa a se yon boulon ka zo kase ki itilize nan ekipman turbine van. Karakteristik mòfolojik makroskopik sifas ka zo kase yo analize jan sa a:

1. Anba bò gòch ak bò dwat sifas ka zo kase a prezante mòfoloji iregilye konkav ak konvèks. Bò gòch la montre yon antay konvèks ki gen fòm arc, pandan y ap bò dwat la distribye ak plizyè ti krante. Arc anba a nan ka zo kase a fòme yon kwen koupe byen file.

2. Yon gwo zòn santral nan ka zo kase a sèvi kòm rejyon an pwopagasyon krak, ki kouvri ak mak plaj diferan, ki se karakteristik makroskopik tipik nan ka zo kase fatig.

3. Yo obsève tras rouye sou sifas ka zo kase zòn inisyasyon krak la ak zòn pwopagasyon mak plaj la, ki te koze pa ekspoze alontèm nan anviwònman ekstèn lan.

4. Zòn nan ka zo kase enstantane prezante yon lèv taye lajè ak amann ak yon sifas ka zo kase lis ak klere san rouye. Sa a endike ke ka zo kase final la te fèt rapidman epi li fè pati ka zo kase duktil enstantane.

5. Tij ki pi ba a nan stud la fraktire prezante yon sifas ki lis ak klere ak tras friksyon evidan, fòme yon sifas arc lis ki te pwodwi pa friksyon alontèm repete.

6. Pa gen okenn necking evidan oswa deformation yo jwenn nan pozisyon nan ka zo kase, ki eskli posibilite pou ka zo kase rupture surcharge.

2. analiz mekanis echèk makroskopik

1. Fant kòmanse nan bò ki pi ba aboulon stud. Kwen an koupe lis, dante krante ak twou vid ki gen fòm arc nan tij anba a fòme rejyon konsantrasyon estrès, ki se sous orijinal inisyasyon krak yo.

2. Karakteristik mak plaj yo nan zòn pwopagasyon krak yo enpòtan. Nan etap pwopagasyon inisyal la, espasman nan mak plaj yo piti, ki endike kwasans krak ki estab ak dousman anba estrès tanjansyèl siklik. Nan etap pwopagasyon pita, espas la ogmante siyifikativman, demontre pwopagasyon krak akselere ak risk echèk k ap monte.

3. Lèv taye lajè, amann ak klere nan zòn nan ka zo kase enstantane montre karakteristik tipik ka zo kase duktil, ki pwouve ke stud la posede fòs ki byen matche ak severite ak ekselan pwopriyete mekanik konplè.

4. Sifas arc lis sou bò stud se yon mòfoloji friksyon tipik. Li endike ke stud la andire alontèm estrès altène lateral, resipwòk kontinyèlman pandan operasyon, ak pwodwi repete friksyon ak ekstrizyon ak miray ranpa a nan twou Kovèti pou, finalman fòme yon sifas ki lis poli.

Konklizyon makroskopik: Ka zo kase stud la se yon ka zo kase fatig koube tipik. Zòn nan ka zo kase enstantane prezante karakteristik favorab ka zo kase ductile san karakteristik frajil ka zo kase.

3. Analiz mòfoloji mikwoskopik

Pou plis klarifye mekanis ka zo kase a, yo te fè deteksyon mikwoskopik mikwoskòp elektwonik (SEM) sou echantiyon ka zo kase a pou obsève karakteristik mikwostriktirèl diferan rejyon ka zo kase yo.

1. Obsèvasyon SEM revele striasyon fatig distenk ak regilye nan zòn pwopagasyon krak, ki se karakteristik debaz mikwoskopik nan ka zo kase metal fatig ak koresponn byen ak mak yo makroskopik plaj, ki konfime echèk fatig.

2. Yo obsève yon gwo kantite twou inifòm distribiye nan imaj SEM, ki se manifestasyon tipik mikwoskopik nan severite materyèl ekselan. Sa a matche ak lèv taye lajè nan zòn nan ka zo kase makroskopik ak verifye kowòdinasyon an rezonab nan fòs ak plastisit nan stud la.

3. Pa gen okenn mòfoloji ka zo kase klivaj gwo zòn yo jwenn sou sifas la ka zo kase antye. Se sèlman yon ti kantite karakteristik kazi-klivaj parèt nan zòn lokal yo, altène ak fosèt. Sa a endike ke materyèl la gen frajil ki ba ak yon match optimal nan fòs ak severite.

Konklizyon mikwoskopik: Sifas orijinal la nanstudkenbe mak zouti vire ak sifas ki wo, ki fòme zòn konsantrasyon estrès fèb. Pandan operasyon ekipman, stud la pote kontinyèl altène estrès koube tanjansyèl, ak mak zouti sifas yo poli nan yon sifas arc lis pa friksyon repete. Anba alontèm segondè-frekans resipwòk koube, kolizyon ak friksyon, microcracks preferansyèlman kòmanse nan domaj sifas ki graj epi fòme sous fatig. Avèk aksyon kontinyèl chaj altène, fant yo pwopaje piti piti epi finalman mennen nan ka zo kase fatig koube segondè-sik. Karakteristik mòfolojik makwoskopik ak mikwoskopik yo trè konsistan, sa ki pwouve ke ka zo kase toudenkou a ki te koze pa akimile domaj fatig koube.

4. Ankèt sou plas ak analiz kondisyon travay

Pou retabli kondisyon aktyèl echèk travay la, yo te fè de envestigasyon sou plas nan sit turbine van an. Enfòmasyon ki enpòtan ki gen ladan dire operasyon ekipman, pwosesis asanble, pozisyon enstalasyon, mòfoloji ka zo kase ak dosye antretyen yo te verifye pou klarifye kondisyon echèk yo.

Plis pase trant turbin van 1.5 MW yo te nan operasyon pou plis pase twa ane, epi sèlman yon boulon stud kraze, ki se yon ka echèk endividyèl. Enspeksyon sou plas montre ke stud la fraktire te enstale ak devyasyon pozisyon. Yon bò nan tij la byen ekipe figi a fen twou Kovèti pou san okenn espas, pandan y ap lòt bò a te gen yon clearance asanble gwo. Devyasyon enstalasyon an te lakòz stud la pliye ak resipwòk kontinyèlman ak operasyon turbine, jenere alontèm chaj lateral altènatif ak pwovoke potansyèl risk echèk fatig.

Bò a byen ekipe nan stud la te san twou ak inaksesib a zouti, ki pwouve ke pozisyon sa a te andire trè wo siklik tanjansyèl estrès ak lakòz gwo difikilte nan demonte pita. Anba estrès kontinyèl axial vètikal altène, bò a nan stud la Fitting miray la twou ki gen eksperyans repete koube, enpak ak friksyon ak twou a Kovèti pou. Mak vire orijinal yo te konplètman chire, fòme yon sifas arc lis ki sanble ak glas ak karakteristik friksyon evidan.

Turbine van an opere nan yon vitès wotasyon 17 r/min pou 15 èdtan pa jou, jenere apeprè 15,300 sik chak jou. Sik opere total yo rive nan 2.8 × 10⁶ nan mwatye yon ane ak 2.0 × 10⁷ nan twa ane ak yon mwatye. Stud la balanse nan yon ti anplitid apeprè 4 mm ak anplitid estrès ki ba ak nivo estrès ki ba an jeneral, ki fè pati kondisyon tipik ki ba-estrès segondè-sik fatig travay. Se ka zo kase a pwovoke pa fatig alontèm akimile koube anba altène chaj lateral, ki se yon ka tipik nan ka zo kase boulon koube fatig.

5. Rezime konplè

1. Se mòd nan echèk nan stud la konfime kòm ka zo kase fatig koube, olye ke ka zo kase surcharge, ka zo kase frajil oswa ka zo kase ki te koze pa domaj materyèl.

2. Kòz la rasin nan echèk se move pwosesis asanble. Devyasyon nan pozisyon mennen nan inilateral fèmen sere nan stud la ak twou a Kovèti pou, sa ki lakòz soutni altène estrès koube tanjansyèl. Fatig domaj akimile kontinyèlman pandan operasyon ekipman segondè-sik ak evantyèlman lakòz ka zo kase fatig koube.