高压止回阀断裂失效分析

《高压止回阀断裂失效分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、高压止回阀断裂失效分析孙斌，许安俊(1．江苏省特种设备安全监督检验研究院扬州分院，江苏扬州225000；2．扬州联合化工机械有限公司，江苏扬州225600)摘要：对某公司氢氮压缩机出口管道高压止回阀上流腔体失效的材料进行理化性能试验研究，判断出断口属脆性疲劳断裂，并借助ANSYS软件对结构进行有限元分析，通过对计算结果与试验结果进行对比，综合分析失效的根本原因，为以后高压止回阀的安全经济运行提供指导。关键词：高压止回阀；断裂；失效；有限元分析中图分类号：TH134；TH45文献标识码：B文章编号：1001—4837

2、(2012)01—0063—06doi：10．3969／j．issn．1001—4837．2012．01．012FractureFailureAnalysisofHighPressureCheckValveSUNBin，XUAn—jun(1．YangzhouBranchofJiangsuProvinceSpecialEquipmentSafetySupervisionInspectionInstitute，Yan—gzhou225000，China；2．YangzhouLIANHEChemicalMachinery

3、Co．，Ltd．，Yangzhou225600，China)Abstract：Theuppercavitybodyofhighpressurecheckvalveoncompressoroutletwastofracture．Physi—calandchemicalpropertiesofthefailurematerialswereinspected．Theresultsshowthatthefracturebe-longstobrittlefatiguefracture．Withthehelpoffinitee

4、lementanalysissoftwareANSYStoanalyzethestructure，contrastedthecalculatedresultstoexperimentalresults，therootcauseofthefailurewasana—lyzed．Itprovidesguidanceforsafetyandeconomicaloperation．Keywords：highpressurecheckvalve；crack；failure；finiteelementanalysis压力32M

5、Pa，工作温度170℃。高压止回阀上流0引言腔的结构如图1所示。22．5×45。近年来，随着国民经济增长，阀门行业的发展■非常迅速，阀门的失效问题严重影响着系统的正-／一l40一Jl一t3常运行，因此对阀门进行失效分析，找出失效一181二。In电嘻～．．．．二鼍n原因，并提出改进措施是至关重要的。1『某压缩机理论输气量2000m／h，实际测定1『＼＼＼一148～输气量1800m／h，是四列、六级氮氢气体压缩—．282一机，该止回阀是关键设备，工作环境为含氢量大于50％的变换气系统，阀体的材料为35号钢，工作图1上流

6、腔阀体结构示意63高压止回阀断裂失效分析Vo129．Nol2012(1)阀体宏观断口可以分为平齐光整区和粗1止回阀的理化检验及分析糙区两个部分，平整区为裂纹的疲劳扩展区，表面基本光滑，疲劳扩展速率较低，表现低应力高周疲1．1断口宏观特征分析劳扩展特征；但是到了裂纹扩展区后期，断口表面断口的宏观特征分析是失效分析的基础，查逐渐粗糙并开始出现放射状台阶，裂纹扩展速度找断裂源是宏观分析的最重要环节。上流腔阀体逐渐加快，出现韧性撕裂台阶，其主要原因是由于的断口宏观形貌见图2，裂纹扩展路径见图3。断裂部位有效承载面积逐渐缩小

7、、应力逐渐加大所致。粗糙区为最终瞬断区，断口呈结晶状，表明材料呈脆性特征，该区面积不足整个断口的10％，表明止回阀工作应力远低于其抗拉强度，止回阀强度设计余量充裕，断口属于宏观脆性断口E33。(2)疲劳裂纹在阀体外表面台阶处形成并扩展至接近阀体内表面时，裂纹扩展方向从原先垂直于阀体轴线方向转为沿着与轴线45。方向扩展。其原因可能是随着阀体有效壁厚的减薄，材料显示出一定的塑性，发生剪切断裂。图2阀体的宏观断口形貌(3)疲劳裂纹的萌生之处位于阀体台阶处，存在应力集中，而应力集中是诱发疲劳裂纹形成的重要因素之一。同时，由

8、于裂纹均沿着台阶处发展，可以确认疲劳裂纹源生成于止回阀体台阶的外表面。1．2阀体材料化学成分分析在裂纹源区附近取样并进行化学成分分析，分析结果(见表1)表明：(1)阀体材料成分符合GB／T699-2008《优质碳素结构钢》中所规定的35号钢的成分要求，可以确定该阀体材料为35号钢；(2)阀体断口表面腐蚀产物主要是氟元素和图3阀体裂纹扩展路径示意少量铁、钙、钠