有缺陷的离心机对安全性造成哪些影响

发布时间:2018-8-10 8:47:56    浏览次数:02次    
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离心机在制造过程中所产生的缺陷,主要因为存在缺口、几何形状不连续或较大的内应力等,因而有可能直接或间接地影响到离心机的安全使用。

1、缺口的影响

容器中的焊接缺陷,如焊缝咬边、未焊透、气孔或夹渣、焊接裂纹等,不仅仅是减少焊缝截面积而削弱焊缝的强度,更主要的是因为它在焊缝或其附近形成缺口。由于缺口的存在,首先改变了缺口处的受力条件,造成很硬的应力状态,不利于材料的塑性变形,使材料趋向甚至处于脆性状态;同时在缺口根部还引起应力集中,易于生成裂纹和使裂纹扩展,导致脆性断裂或疲劳断裂。

构件由于存在缺口而引起应力分布不均匀的程度常用应力集中系数来表示,它等于截面上最大应力与平均应力之比。实验表明,应力集中系数的大小取决于构件缺口的尖锐程度,缺口越尖锐,即根部的曲率半径越小,根部下面的应力线密度就越大,也即应力分布就越不均匀,应力集中系数越大。所以构件上存在的缺口越尖锐,就越易于断裂,对安全的威胁也就越大。

离心机在制造过程中所产生的带有缺口的各种缺陷由于尖锐程度不同,对影响安全的严重程度也大不一样,一般说来,像焊缝缺肉(削弱)这样的缺陷,虽然也可以看做是缺口,但它通常都是圆滑过渡的,即根部曲率半径较大,并不会引起大的应集中。气孔、夹渣等所谓(体积缺陷)所形成的缺口也不是尖锐的。所以除非是缺陷比较严重,否则对安全的影响也不会是太大的。

焊接缺陷中缺口比较尖锐的是焊缝咬边和表面根部未焊透。这种缺口常常是脆性破裂的起始点,也会导致疲劳破裂。焊接裂纹实际上是尖锐程度最严重的一种缺口,它的缺口根部曲率半径接近于零。压力容器的脆性破裂大多数是焊接裂纹引起的。裂纹还会加速疲劳破坏和腐蚀破坏的进行。所以裂纹是焊缝缺陷中最严重的缺陷,也是压力容器最危险的缺陷。

2、离心机几何形状不连续的影响

离心机在制造过程中产生的另一种缺陷是造成壳体几何形状的不连续,如凹凸不平、接缝角变形等。各种回转壳体在内压作用下的应力与它的曲率半径有关。曲率半径不同的两种壳体连接在一起时,由于应力不同,所产生的变形也不一样。但它们又相互约束,并由此在交接处引起剪力和弯矩,使壳体产生附加弯曲应力,造成过高的局部应力。

几何形状不连续所引起的附加应力的大小取决于不连续处的过渡情况,形状和尺寸的突然变化可以引起很高的附加就力,而如果变化十分缓和,则附加应力可以降到很小。

离心机在加工成型和组装中所产生各种几何形状不连续的缺陷,其变化过渡情况并不相同,所产生的影响也不大一样。截面不圆的缺陷,虽然也使壳体在同一截面内的曲率半径发生了变化,但其变化是缓慢的,对内压壳体的受力情况并无多大影响,但受外压的壳体(如夹套容器的内筒),会因截面不圆而降低临界压务,甚至由此使壳体失去稳定性而被压瘪。表面的局部凹陷(或凸出)所产生的影响决定于凹陷的直径和深度(或高度)。一般说来,直径大而深度小的凹陷,几何形状的变化比较缓和,所产生的影响也小。在离心机制造过程中产生的封头凹凸不平,一般都是变化比较缓和的。

3、离心机内应力的影响

离心机的封头、圆筒等壳体经过冲压、滚卷等冷作加工以及在焊接以后,常常在壳体上残留有一部分内应力,即制成后的容器在不承受压力的情况下,有一部分壳壁材料就处于有应力的状态下。这种内应力有时可能很大,特别是焊接内应力,在个别情况下甚至可以达到或接近材料的屈服极限。

焊接内应力的产生是因为金属熔焊时,焊缝的熔注金属是在熔融状态下填充在焊件的接缝中的,当焊缝金属及其周围的母材冷却时,这些金属就要收缩,但它又受到刚性焊件的约束,因而在焊缝附近即产生拉伸应力,这就是焊接内应力。焊接内应力的大小取决于焊件对焊接收缩变形的约束程度焊件越厚,刚性越大,焊后残余内应力也越大。

冷作加工产生的内应力则与加工变形的程度有关。一般来说,冷变形量越大,所产生的内应力也越大。

离心机壳体上残存的内应力即使不至于产生裂纹,也会加剧压力容器的疲劳破裂和应力腐蚀破裂。

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