Boltabilun er dæmigert áreiðanleikavandamál í jarðolíu- og há-hita- og háþrýstingshitaskiptabúnaði meðan á langtíma-notkun stendur. Tvöfaldur-boltar, sem lykilfestingarhlutir í þéttibúnaði fljótandi höfuðvarmaskipta, þétta og þrýstihylkja, hafa bein áhrif á heildar rekstrarstöðugleika búnaðarins. Fljótandi höfuðkælir í endurnýjunarkerfi olíuhreinsunarstöðvar varð fyrir bilun í boltum eftir 16 ára rekstur. Þetta tilfelli sýnir dæmigerða eiginleika tæringarþreytu og álagstæringartengingar, sem gefur mikilvægt viðmiðunargildi til að skilja bilunarkerfi festinga í blautu H2S umhverfi.
Búnaðurinn var starfræktur við eftirfarandi aðstæður: hitastig í hringrásarvatni á skel-hlið 90–100 gráður, hitastig fyrir súrt gas á slöngu-hlið 30–35 gráður og rekstrarþrýstingur 0,2 MPa og 0,4 MPa, í sömu röð. Miðillinn innihélt ákveðið hlutfall af H2S og salti ætandi efni. Boltaforskriftin var M20 × 2,5 mm og efnið var 35CrMoA slökkt og hert stál. Vegna samsettra áhrifa langtíma-varmaálags til skiptis, samsetningarforálags og miðlungs tæringar, brotnaði boltinn með tvöföldum-enda að lokum við rót þráðarins.
Stórskópathugun leiddi í ljós að brotflöturinn var staðsettur í þráðarrótarsvæðinu, með tiltölulega sléttri formgerð og engin augljós stórsæ aflögun af plasti. Svartar tæringarvörur festust við yfirborðið. Eftir hreinsun sýndi brotflöturinn dæmigerða útbreiðslueiginleika fyrir þreytu, þar sem sprungan átti uppruna sinn í þráðarrótinni og breiddist út inn á við í um það bil 20 gráðu horni. Það fór síðan inn á hraða útbreiðslusvæði sem sýndi geislamyndað mynstur, sem að lokum leiddi til tafarlauss brots. Þessi formfræðilegi eiginleiki gefur til kynna að bilunarferlið í tvöföldu vélarskrúfunni hafi tekið þátt í mörgum stigum: tæringarþreyta, sprungur á álagstæringu og tafarlaust brot.
Efnasamsetningargreining sýndi að efnið í heild sinni uppfyllti kröfur 35CrMoA staðalsins, sem gefur til kynna að bilunin hafi ekki stafað af óeðlilegri samsetningu. Hörkuprófun sýndi að Double Ended Lag Boltinn hafði tiltölulega mikla heildar hörku, þar sem fylkisbyggingin er aðallega samsett úr hertu sorbíti og náði staðbundnu stigi 350–360 HV, sem er hærra en ráðlagt svið fyrir hefðbundnar festingar. Málmgreining leiddi ennfremur í ljós ákveðna afkolun á yfirborði þráðarins, með afkoluðu lagi um það bil 31 μm. Yfirborðsörbyggingin var aðallega ferrít. Þessi tegund af ólíkum uppbyggingu leiðir auðveldlega til staðbundinnar streitustyrks undir streitu og veldur því sprunguupphafi.
Skanna rafeindasmásjárgreining (SEM) greining leiddi enn frekar í ljós brotakerfi tvíhliða sexkantsboltans. Augljósar þreyturákir sáust á sprungubyrjunarsvæðinu og tæringarafurðir fylltu sprunguna við útbreiðslu. Eftir því sem sprunguútbreiðsluhraði jókst breyttist brotaflöturinn smám saman úr þreytuútbreiðslu yfir í spennutæringarsprungueiginleika, sem sýndi dæmigerða hálfgerða klofnings- og geislaútbreiðsluformgerð, sem gefur til kynna að ætandi miðillinn hafi tekið þátt í sprunguútbreiðsluferlinu. Orkudreifingarrófsgreining (EDS) sýndi að tæringarvörurnar innihéldu mikið magn af brennisteini og lítið magn af klóríði, sem gefur til kynna verulega súlfíð- og klóríðtæringu í þjónustuumhverfinu
Alhliða greining gefur til kynna að þessi bilun sé dæmigerð tæringarþreyta og súlfíðstreitutæringarvandamál sem stafar af tengingu margra þátta. Myndunarkerfi þess birtist aðallega í þremur þáttum.
Í fyrsta lagi streituþættir. Tvífaldi-enda snittari pinninn verður fyrir miklu forálagi við samsetningu, sem leiðir til verulegrar ás togspennu við snitturrót. Á sama tíma kynnir fljótandi höfuðbyggingin viðbótarbeygjuálag. Meðan á notkun stendur, halda varmaálagi frá þenslu og samdrætti, titringsálag frá miðlungsflæði og hringrásarálag við ræsingu- og lokun skrúfboltanum í mikilli álagssveiflu í langan tíma, sem flýtir fyrir sprungubyrjun og útbreiðslu.
Í öðru lagi spila efnislegir þættir inn í. Þó að 35CrMoA stál búi yfir miklum styrk, er það mjög næmt fyrir sprungum af völdum vetnis- og súlfíðstreitutæringu við mikla hörku. Viðeigandi staðlar gefa til kynna að í umhverfi sem inniheldur H2S-minnki álagstæringarþol há-styrks stáls verulega ef hörkan fer yfir ákveðið svið. Í þessu tilviki hefur tvöfalda-innstungu skrúfuna of mikla hörku og sýnir staðbundna afkolunargalla, sem dregur enn frekar úr yfirborðssprunguþol og myndar dæmigerð sprungubyrjunarsvæði.
Í þriðja lagi eru umhverfisþættir mikilvægir. Miðillinn inniheldur H2S, raka og sölt, sem leiðir til flókinna tæringarhvarfa við rafefnafræðilegar aðstæður. Rafskautsferlið myndar Fe2+, sem sameinast brennisteinsjónum til að mynda FeS tæringarafurðir. Samtímis geta vetnisatóm sem myndast við kaþódíska hvarfið dreifst inn í stálið, framkallað vetnisbrot og blöðrumyndun. Undir samsettri virkni streitu og tæringar breiðast sprungur smám saman út við rót tvíþætta-enda skrúfgangsins, sem hraðar bilun.
Ennfremur eykur rúmmálsþensluáhrif tæringarafurða enn frekar sprunguútbreiðslu tvíþættra-þráða skrúfa. Rúmmál tæringarafurða er venjulega 2 til 4 sinnum upprunalega rúmmálið, sem skapar aukið þensluálag í lokuðu sprungunni. Þetta veldur því að álagið við sprunguoddinn eykst stöðugt og hraðar þannig brotaferlið. Þessi jákvæða endurgjöf fyrir „tæringar-streitu-útbreiðslu er lykileinkenni þessarar tegundar bilunar.
Í stuttu máli má segja að þessi tegund af tvíhliða-skrúfubilun er í meginatriðum afleiðing af sameinuðum áhrifum styrkleika álags, efnisnæmis og ætandi umhverfisins. Fyrir svipaðar aðstæður ætti að gera umfangsmiklar endurbætur, þar á meðal að draga úr hörkunæmi M10 tvöfaldra-skrúfa, fínstilla hitameðhöndlunarferla, stjórna forhleðslustigi og bæta þéttingu og tæringarvörn, til að auka-langtíma þjónustuáreiðanleika mannvirkisins.
Fyrir frekari upplýsingar um bilun vélbúnaður greiningu átvískiptur-haustapparboltareða sérsniðnar ráðleggingar um val á festingum, vinsamlegast hafðu samband við tækniteymi okkar fyrir verkfræðiaðstoð og lausnir sem eru sérsniðnar að þínum þörfum.
Hafðu samband
