Mekanisme kegagalan dan prediksi masa pakai cincin penyegel logam dalam kondisi kerja ekstrim

1. Pendahuluan

Segel logam banyak digunakan di bidang kedirgantaraan, tenaga nuklir, petrokimia, dan bidang lainnya, dan kinerjanya secara langsung memengaruhi keselamatan dan keandalan peralatan. Namun, dalam kondisi ekstrem seperti suhu tinggi, tekanan tinggi, dan korosi yang kuat, segel logam menghadapi kondisi stres dan faktor lingkungan yang kompleks, dan rentan terhadap kegagalan, yang menyebabkan kebocoran peralatan atau bahkan kecelakaan yang fatal. Oleh karena itu, penelitian mendalam tentang mekanisme kegagalan segel logam dalam kondisi ekstrem dan pembentukan model prediksi masa pakai yang akurat sangat penting untuk memastikan pengoperasian peralatan yang aman.

2. Mekanisme kegagalan segel logam dalam kondisi ekstrim

Mekanisme kegagalan segel logam dalam kondisi ekstrem sangatlah kompleks dan beragam, terutama meliputi hal-hal berikut:

2.1 Fraktur akibat kelelahan: Di bawah aksi beban bergantian, retakan dimulai pada permukaan atau bagian dalam segel logam dan secara bertahap meluas, yang akhirnya menyebabkan kegagalan fraktur. Fraktur akibat kelelahan adalah salah satu bentuk kegagalan segel logam yang paling umum.

2.2 Kegagalan merayap: Di bawah suhu tinggi dan tekanan terus-menerus, segel logam mengalami deformasi plastik yang lambat, yang akhirnya menyebabkan kegagalan. Kegagalan merayap adalah bentuk kegagalan utama segel logam di bawah lingkungan suhu tinggi.

2.3 Retak korosi tegangan: Di bawah aksi gabungan tegangan tarik dan media korosif, retakan terbentuk pada permukaan cincin penyegel logam dan meluas dengan cepat, yang menyebabkan fraktur getas. Retak korosi tegangan adalah bentuk kegagalan utama cincin penyegel logam di lingkungan korosif.

2.4 Bentuk-bentuk kegagalan lainnya: Termasuk juga keausan, keausan fretting, kerapuhan hidrogen dan bentuk-bentuk kegagalan lainnya.

3. Model prediksi umur cincin penyegel logam

Untuk memprediksi umur cincin penyegel logam secara akurat, para peneliti telah mengusulkan berbagai model prediksi umur, yang utamanya meliputi:

3.1 Model prediksi masa pakai berdasarkan mekanika rekahan: Model ini didasarkan pada teori mekanika rekahan elastis linier atau mekanika rekahan elastis-plastik, dan memprediksi masa pakai cincin penyegel logam dengan menganalisis perilaku perambatan retak.

3.2 Model prediksi masa pakai berdasarkan mekanika kerusakan: Model ini menganggap proses kerusakan cincin penyegel logam sebagai proses berkelanjutan dan memprediksi masa pakainya dengan menetapkan persamaan evolusi kerusakan.

3.3 Model prediksi masa pakai berdasarkan pembelajaran mesin: Model ini menggunakan algoritma pembelajaran mesin untuk membangun model prediksi masa pakai cincin penyegel logam dengan menganalisis sejumlah besar data eksperimen.

4. Kesimpulan dan Prospek

Mekanisme kegagalan segel logam dalam kondisi kerja ekstrem bersifat kompleks, dan prediksi masa pakainya perlu mempertimbangkan banyak faktor. Di masa mendatang, penelitian berikut perlu dilakukan lebih lanjut:

4.1 Studi mendalam tentang mekanisme kegagalan segel logam pada kopling multi-medan.

4.2 Mengembangkan model prediksi kehidupan yang lebih akurat untuk meningkatkan akurasi dan keandalan prediksi.

4.3 Mengembangkan teknologi pemantauan kesehatan untuk segel logam untuk mencapai pemantauan waktu nyata dan peringatan dini tentang status operasinya.