1. Introducción
Los sellos metálicos se utilizan ampliamente en los sectores aeroespacial, nuclear, petroquímico y otros, y su rendimiento afecta directamente la seguridad y la fiabilidad de los equipos. Sin embargo, en condiciones extremas como alta temperatura, alta presión y corrosión intensa, los sellos metálicos se enfrentan a complejos estados de tensión y factores ambientales, y son propensos a fallar, lo que provoca fugas en los equipos o incluso accidentes catastróficos. Por lo tanto, la investigación exhaustiva del mecanismo de falla de los sellos metálicos en condiciones extremas y el establecimiento de un modelo preciso de predicción de la vida útil son fundamentales para garantizar la operación segura de los equipos.
2. Mecanismo de fallo de los sellos metálicos en condiciones extremas
El mecanismo de falla de los sellos metálicos en condiciones extremas es complejo y diverso, incluyendo principalmente lo siguiente:
2.1 Fractura por fatiga: Bajo la acción de cargas alternas, se forman grietas en la superficie o el interior del sello metálico y se expanden gradualmente, provocando finalmente una falla por fractura. La fractura por fatiga es una de las formas de falla más comunes en los sellos metálicos.
2.2 Falla por fluencia: Bajo altas temperaturas y tensión continua, el sello metálico sufre una deformación plástica lenta que finalmente provoca su falla. La falla por fluencia es la principal causa de falla de los sellos metálicos en entornos de alta temperatura.
2.3 Agrietamiento por corrosión bajo tensión: Bajo la acción combinada de la tensión de tracción y el medio corrosivo, se forman grietas en la superficie de los anillos de sellado metálicos y se expanden rápidamente, provocando una fractura frágil. El agrietamiento por corrosión bajo tensión es la principal causa de falla de los anillos de sellado metálicos en entornos corrosivos.
2.4 Otras formas de falla: También incluye desgaste, desgaste por fretting, fragilización por hidrógeno y otras formas de falla.
3. Modelo de predicción de vida útil de anillos de sellado metálicos
Para predecir con precisión la vida útil de los anillos de sellado metálicos, los investigadores han propuesto una variedad de modelos de predicción de vida, que incluyen principalmente:
3.1 Modelo de predicción de vida basado en la mecánica de fracturas: Este modelo se basa en la teoría de la mecánica de fracturas elásticas lineales o mecánica de fracturas elasto-plásticas, y predice la vida de los anillos de sellado metálicos mediante el análisis del comportamiento de propagación de grietas.
3.2 Modelo de predicción de vida basado en la mecánica del daño: Este modelo considera el proceso de daño de los anillos de sellado metálicos como un proceso continuo y predice su vida estableciendo una ecuación de evolución del daño.
3.3 Modelo de predicción de vida basado en aprendizaje automático: Este modelo utiliza algoritmos de aprendizaje automático para establecer un modelo de predicción de vida para anillos de sellado de metal mediante el análisis de una gran cantidad de datos experimentales.
4. Conclusión y perspectiva
El mecanismo de fallo de los sellos metálicos en condiciones de trabajo extremas es complejo, y su predicción de vida útil debe considerar múltiples factores. En el futuro, es necesario profundizar en las siguientes investigaciones:
4.1 Estudio en profundidad del mecanismo de falla de sellos metálicos bajo acoplamiento multicampo.
4.2 Desarrollar un modelo de predicción de vida más preciso para mejorar la precisión y confiabilidad de la predicción.
4.3 Desarrollar tecnología de monitoreo de salud de sellos metálicos para lograr un monitoreo en tiempo real y una alerta temprana de su estado operativo.
Hora de publicación: 07-feb-2025