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塑料波纹管发生疲劳失效的原因

来源:塑料波纹管疲劳 作者:塑料波纹管 发布日期:2018-10-15

  承受循环载荷的塑料波纹管在敏感环境中工作时,有可能发生腐蚀疲劳失效。

  介质会使零件表面产生腐蚀,而在应力作用下的腐蚀往往是不均匀的,致使光滑的塑料波纹管表面上出现点蚀或其它形式的裂纹,而疲劳裂纹往往是在这些腐蚀缺陷的底部萌生的。

  在单纯机械疲劳的情况下,多疲劳源情况下的裂纹通常分布在同一截面上的不同部位,然后向内扩展、相互连接直至发生瞬时断裂。

  然而在腐蚀疲劳情况下,一条主裂纹附近往往会出现多条次裂纹,它们分布于靠近主裂纹的不同截面上。这些裂纹彼此大体上相互平行向内扩展,达到一定长度后其扩展便停下来,而只有主裂纹继续扩展并导致断裂。因此,主裂纹附近出现的多条次裂纹的现象,是腐蚀疲劳失效的表面特征之一。

  一般情况下,加载频率越低,腐蚀作用就越剧烈,断口形貌就更加接近应力腐蚀开裂的断口形貌。由于塑料波纹管没有进行固溶处理,因此它的抗蚀性较差,塑料波纹管的残余拉应力没有得到消除,这是材料发生应力腐蚀的另一原因。

  在裂纹扩展前期,塑料波纹管内表面波峰处由于受到拉应力和腐蚀介质的共同作用,产生了应力腐蚀,断口表面呈现沿晶形貌,沿晶面上被腐蚀产物覆盖,说明载荷交变的频率较低或接近于恒载荷。在裂纹扩展的后期主要以疲劳为主。

  疲劳裂纹起源于点蚀坑,为多源起裂,裂纹的数量较多,裂纹表面有腐蚀产物,裂纹尖端分叉明显,说明破坏模式为腐蚀疲劳,而且塑料波纹管在工作时会出现交变应力,同时工作介质中含有大量的硫化物,满足腐蚀疲劳产生的条件。疲劳条带间距较小,最后的瞬断区面积较小,这些特征说明疲劳载荷平均应力及振幅较小。

塑料波纹管发生疲劳失效的原因

  裂纹扩展前期和后期(疲劳区)间明显的界线可能与塑料波纹管使用过程中工作条件发生过较大的变化有关。

  为防止塑料波纹管的再次破坏,建议通过更合理的制造加工工艺(如进行固溶处理),提高材料的抗蚀性;从结构上减小或控制振幅较小、频率较高交变应力的产生。

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