本文關(guān)鍵詞：油冷卻器低肋片銅管的失效分析

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【摘要】：油冷卻器是工業(yè)生產(chǎn)中常用的換熱器,近年來迅速發(fā)展起來的滾軋式低肋片管因其良好的結(jié)構(gòu)性能而在換熱器等設(shè)備中得到廣泛應(yīng)用。但肋片管的耐腐蝕性能較差,在復(fù)雜工況下極易造成管道失效,并引發(fā)嚴(yán)重的安全事故。因此,對(duì)失效的低肋片式換熱管進(jìn)行分析,找出其失效的原因,并將其應(yīng)用于產(chǎn)品的改進(jìn)設(shè)計(jì)中,對(duì)于保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文以某企業(yè)使用中發(fā)生失效的油冷卻器低肋片銅管為研究對(duì)象,通過宏觀觀察發(fā)現(xiàn)肋片管斷口處向外膨脹變形并發(fā)生破裂,裂紋沿軸向擴(kuò)展,斷口管壁明顯減薄,管內(nèi)壁附著有污垢。首先,運(yùn)用有限元分析軟件ANSYS對(duì)不同壓差工況下肋片管進(jìn)行模擬分析,結(jié)果表明,最大應(yīng)力區(qū)域均位于肋片管內(nèi)壁面,同時(shí)運(yùn)用路徑分析法對(duì)“極限”工況下的應(yīng)力進(jìn)行綜合分析,發(fā)現(xiàn)壁厚符合力學(xué)要求,確定了裂紋沿軸向擴(kuò)展。為進(jìn)一步探究肋片管腐蝕失效機(jī)理,還需從工況環(huán)境等其他方面尋找原因。然后通過一系列的理化性能檢測對(duì)肋片管的腐蝕機(jī)理進(jìn)行了研究探討。采用宏觀和微觀形貌觀察、化學(xué)成分分析、管內(nèi)壁附著物分析、斷口表面成分分析、金相檢驗(yàn)、硬度試驗(yàn)及循環(huán)冷卻水測試等方法進(jìn)行系統(tǒng)的檢測。通過分析可知肋片管的材質(zhì)符合標(biāo)準(zhǔn)要求,肋片管的斷裂并非由其材質(zhì)不合格引起。由循環(huán)冷卻水檢測結(jié)果可知,水質(zhì)不合格是引起肋片管腐蝕失效的主要原因。冷卻水中的溶解氧以及氯離子等引起管內(nèi)壁腐蝕并生成了銅基腐蝕物結(jié)垢層,Ca、Na、K、Mg等元素以及絮狀沉淀物則進(jìn)一步加劇了內(nèi)壁面的結(jié)垢程度,同時(shí)與含量較高的Cl-和SO42-等陰離子聯(lián)合作用加速了縫隙腐蝕的發(fā)生。通過對(duì)肋片管內(nèi)壁附著物和斷面腐蝕產(chǎn)物的檢測可證實(shí)以上元素的存在。最后,對(duì)肋片管的失效原因進(jìn)行了綜合分析與討論,得出肋片管腐蝕失效的發(fā)生過程——即因循環(huán)冷卻水水質(zhì)不合格而引起肋片管在腐蝕、結(jié)垢、沖刷的動(dòng)態(tài)復(fù)合作用下,導(dǎo)致管壁持續(xù)減薄,在受壓力作用下直至因強(qiáng)度不足而發(fā)生變形破裂。同時(shí)本文還結(jié)合肋片管發(fā)生失效的主要影響因素提出了預(yù)防措施。
【關(guān)鍵詞】：失效分析 低肋片銅管 有限元分析 腐蝕
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TK172;TG115
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 緒論11-19
• 1.1 研究背景11
• 1.2 低肋片管油冷卻器簡介11-13
• 1.2.1 油冷卻器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)12
• 1.2.2 低肋片管12-13
• 1.3 有關(guān)失效的研究現(xiàn)狀13-17
• 1.3.1 國內(nèi)外失效分析的研究現(xiàn)狀13-15
• 1.3.2 國內(nèi)外有關(guān)換熱管失效的研究現(xiàn)狀15-16
• 1.3.3 相關(guān)失效分析案例16-17
• 1.4 研究目的及意義17
• 1.5 課題的研究內(nèi)容及技術(shù)路線17-18
• 1.6 本章小結(jié)18-19
• 第二章 低肋片換熱管腐蝕失效的常見形式19-37
• 2.1 引言19
• 2.2 換熱管的失效模式19-22
• 2.3 常見換熱管的失效形式22
• 2.4 失效分析理論及技術(shù)22-27
• 2.5 低肋片換熱管的腐蝕機(jī)理27-36
• 2.6 本章小結(jié)36-37
• 第三章 基于ANSYS對(duì)肋片管的模擬分析37-52
• 3.1 引言37
• 3.2 失效肋片管概述37-38
• 3.2.1 失效肋片管的外觀形貌37
• 3.2.2 油冷卻器的工況條件37-38
• 3.3 有限元分析及ANSYS軟件簡介38-40
• 3.3.1 有限元分析法概述38-39
• 3.3.2 ANSYS有限元軟件簡介39
• 3.3.3 ANSYS屈服準(zhǔn)則39-40
• 3.4 幾何尺寸及工藝參數(shù)40-42
• 3.4.1 肋片管的幾何尺寸40-41
• 3.4.2 模型材料參數(shù)41-42
• 3.5 有限元模型的建立42-45
• 3.5.1 單元類型的選擇42-43
• 3.5.2 網(wǎng)格的劃分43-44
• 3.5.3 載荷和邊界條件44-45
• 3.6 有限元計(jì)算結(jié)果分析45-51
• 3.6.1 不同壓差作用下的應(yīng)力分析45-47
• 3.6.2 最大壓差作用下的結(jié)果分析47-51
• 3.7 本章小結(jié)51-52
• 第四章 肋片管的理化性能檢驗(yàn)與分析52-68
• 4.1 引言52
• 4.2 分析標(biāo)準(zhǔn)及檢測設(shè)備52-53
• 4.2.1 試驗(yàn)參考標(biāo)準(zhǔn)52
• 4.2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備52-53
• 4.3 裂紋及斷口形貌分析53-56
• 4.3.1 宏觀形貌分析53-55
• 4.3.2 微觀形貌55-56
• 4.4 材料的化學(xué)成分分析56-57
• 4.5 管內(nèi)壁附著物成分分析57
• 4.6 斷口表面成分分析57-61
• 4.7 金相檢驗(yàn)分析61-63
• 4.8 硬度試驗(yàn)63-65
• 4.9 循環(huán)冷卻水成分分析65-66
• 4.10 本章小結(jié)66-68
• 第五章 肋片管失效原因綜合分析與預(yù)防措施68-73
• 5.1 引言68
• 5.2 腐蝕失效的影響因素分析68-69
• 5.2.1 材料因素68-69
• 5.2.2 工況環(huán)境因素69
• 5.3 失效機(jī)理分析69-71
• 5.3.1 氯離子腐蝕70
• 5.3.2 縫隙腐蝕70-71
• 5.3.3 沖刷腐蝕71
• 5.4 預(yù)防措施71-72
• 5.5 本章小結(jié)72-73
• 結(jié)論與展望73-75
• 結(jié)論73-74
• 展望74-75
• 參考文獻(xiàn)75-81
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果81-82
• 致謝82-83
• 附件83

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本文編號(hào)：778362