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波紋管補(bǔ)償器損壞案例分析

發(fā)布時(shí)間:2017-03-22 14:55:09
 

  今天小編跟大家分享一個(gè)波紋管補(bǔ)償器損壞案例并且分析下?lián)p壞原因和解決方案。
  某個(gè)公司為鋼鐵廠生產(chǎn)的波紋管補(bǔ)償器,在運(yùn)行適用了半年左右時(shí)間后,導(dǎo)流筒突然出現(xiàn)了損壞,損壞在客戶拍過照片中能清晰可見導(dǎo)流筒出現(xiàn)了不規(guī)則裂紋,直至碎裂形成碎片后掉落。該導(dǎo)流筒材質(zhì)為304不銹鋼,其具體尺寸為:外徑D=1185mm,長度L1=370mm,厚壁t=2mm。使用工況:管道內(nèi)介質(zhì)為空氣,流速為≤30m/s(額定流速為28m/s),且介質(zhì)溫度≤150℃(設(shè)計(jì)溫度為100℃)。根據(jù)已知的設(shè)計(jì)條件,按GB/T12777-2008標(biāo)準(zhǔn)中的有關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范所推薦的導(dǎo)流筒厚度應(yīng)為1.55mm,現(xiàn)取導(dǎo)流筒損壞的情況來看,可初步判斷為因管道內(nèi)氣流激振引起的高周疲勞破壞,為此,采用有限元對(duì)導(dǎo)流筒進(jìn)行了模態(tài)分析和應(yīng)力分析,有限元單元采用彈性殼單元SHELL63,建模時(shí)考慮了導(dǎo)流筒進(jìn)口端的翻邊及圓弧過渡尺寸,設(shè)定邊界條件時(shí),將導(dǎo)流筒的進(jìn)口端完全固定,而出口端為端,與導(dǎo)流筒實(shí)際安裝狀態(tài)相符。
  原因分析:從計(jì)算結(jié)果來看,導(dǎo)流筒的一階固有頻率為132.7Hz,而管系(機(jī)殼)的振動(dòng)工頻為88Hz,考慮到該導(dǎo)流筒并不是一開始使用就壞掉,而是連續(xù)使用半年多之后才壞的,可排除在正常工況下因?qū)Я魍沧哉耦l率與管系的振動(dòng)頻率相近而引起的共振導(dǎo)致導(dǎo)流筒損壞,因?yàn)樵谡9r下,如果是導(dǎo)流筒固有自振頻率和管系振動(dòng)頻率發(fā)生共振的話,一般在十幾天內(nèi)或數(shù)天內(nèi)就會(huì)使導(dǎo)流筒產(chǎn)生破損,甚至還會(huì)導(dǎo)致金屬波紋管的破損,況且兩者的頻率相差44.7Hz,并不完全相同,不會(huì)發(fā)生共振現(xiàn)象。
  另外,由于現(xiàn)場較為混亂,導(dǎo)流筒碎片沒有保留,故不能從材料方面入手對(duì)導(dǎo)流筒損壞的原因進(jìn)行具體分析。但從材料采否渠道來看,可排除材料方面的原因。
  但從現(xiàn)場照片來看,該破壞還是由振動(dòng)引起的,由此,結(jié)合現(xiàn)有資料綜合考慮,我們分析判斷:在實(shí)際使用運(yùn)行過程中可能存在介質(zhì)的流速突然變化,管系內(nèi)部壓力突然失控而高,或其他因素引起實(shí)際使用工況發(fā)生較大的變化,導(dǎo)致管系或內(nèi)部介質(zhì)的振動(dòng)突然變化,從而導(dǎo)致導(dǎo)流筒的自振頻率與管系的振動(dòng)頻率突然接近,引發(fā)共振現(xiàn)象,產(chǎn)生高周疲勞,導(dǎo)致導(dǎo)流筒產(chǎn)生裂紋,并迅速延伸后造成斷裂破壞。
  解決方案:
  為避免上述情況的再次發(fā)生,我們覺得將導(dǎo)流筒壁厚加厚到4mm,然后再重新焊接到膨脹節(jié)內(nèi)原導(dǎo)流筒位置的方法。  
                                    

               

 
 

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