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预应力塑料波纹管发生疲劳失效的原因

发表时间:2019-08-27浏览次数:

  承受循环载荷的预应力塑料波纹管在敏感环境中工作时,有可能发生腐蚀疲劳失效。介质会使零件表面产生腐蚀,而在应力作用下的腐蚀往往是不均匀的,致使光滑的塑料波纹管表面上出现点蚀或其它形式的裂纹,而疲劳裂纹往往是在这些腐蚀缺陷的底部萌生的。

  在单纯机械疲劳的情况下,多疲劳源情况下的裂纹通常分布在同一截面上的不同部位,然后向内扩展、相互连接直至发生瞬时断裂。一条主裂纹附近往往会出现多条次裂纹,它们分布于靠近主裂纹的不同截面上。这些裂纹彼此大体上相互平行向内扩展,达到一定长度后其扩展便停下来,而只有主裂纹继续扩展并导致断裂。因此,主裂纹附近出现的多条次裂纹的现象,是腐蚀疲劳失效的表面特征之一。

预应力塑料波纹管

  加载频率越低,腐蚀作用就越剧烈,断口形貌就更加接近应力腐蚀开裂的断口形貌。由于塑料波纹管没有进行固溶处理,因此它的抗蚀性较差,塑料波纹管的残余拉应力没有得到消除,这是材料发生应力腐蚀的另一原因。 在裂纹扩展前期,塑料波纹管内表面波峰处由于受到拉应力和腐蚀介质的共同作用,产生了应力腐蚀,断口表面呈现沿晶形貌,沿晶面上被腐蚀产物覆盖,说明载荷交变的频率较低或接近于恒载荷。在裂纹扩展的后期主要以疲劳为主。

  疲劳裂纹起源于点蚀坑,为多源起裂,裂纹的数量较多,裂纹表面有腐蚀产物,裂纹尖端分叉明显,说明破坏模式为腐蚀疲劳,而且塑料波纹管在工作时会出现交变应力,同时工作介质中含有大量的硫化物,满足腐蚀疲劳产生的条件。疲劳条带间距较小,最后的瞬断区面积较小,这些特征说明疲劳载荷平均应力及振幅较小。

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