1. Wprowadzenie
Uszczelnienia metalowe są szeroko stosowane w przemyśle lotniczym, energetyce jądrowej, petrochemicznym i innych dziedzinach, a ich wydajność bezpośrednio wpływa na bezpieczeństwo i niezawodność urządzeń. Jednak w ekstremalnych warunkach, takich jak wysoka temperatura, wysokie ciśnienie i silna korozja, uszczelnienia metalowe są narażone na złożone stany naprężeń i czynniki środowiskowe, co prowadzi do awarii, a nawet do wycieków z urządzeń, a nawet katastrofalnych wypadków. Dlatego dogłębne badania nad mechanizmem awarii uszczelnień metalowych w ekstremalnych warunkach oraz opracowanie dokładnego modelu prognozowania trwałości mają ogromne znaczenie dla zapewnienia bezpiecznej eksploatacji urządzeń.
2. Mechanizm uszkodzenia uszczelnień metalowych w warunkach ekstremalnych
Mechanizm uszkodzenia uszczelnień metalowych w ekstremalnych warunkach jest złożony i różnorodny, a jego główne przyczyny to:
2.1 Pęknięcie zmęczeniowe: Pod wpływem zmiennych obciążeń pęknięcia powstają na powierzchni lub wewnątrz uszczelnienia metalowego i stopniowo się rozszerzają, prowadząc ostatecznie do pęknięcia. Pęknięcie zmęczeniowe jest jedną z najczęstszych form uszkodzenia uszczelnień metalowych.
2.2 Pełzanie: Pod wpływem wysokiej temperatury i ciągłego naprężenia uszczelnienie metalowe ulega powolnemu odkształceniu plastycznemu, co ostatecznie prowadzi do uszkodzenia. Pełzanie jest główną formą uszkodzenia uszczelnień metalowych w środowisku o wysokiej temperaturze.
2.3 Pękanie korozyjne naprężeniowe: Pod wpływem połączonego działania naprężenia rozciągającego i czynnika korozyjnego, na powierzchni metalowych pierścieni uszczelniających powstają pęknięcia, które szybko się rozszerzają, prowadząc do kruchego pęknięcia. Pękanie korozyjne naprężeniowe jest główną przyczyną uszkodzeń metalowych pierścieni uszczelniających w środowiskach korozyjnych.
2.4 Inne formy uszkodzeń: Obejmuje to również zużycie, zużycie cierne, kruchość wodorową i inne formy uszkodzeń.
3. Model prognozowania żywotności metalowych pierścieni uszczelniających
Aby dokładnie przewidzieć żywotność metalowych pierścieni uszczelniających, badacze zaproponowali szereg modeli prognozowania żywotności, obejmujących głównie:
3.1 Model prognozowania trwałości oparty na mechanice pękania: Model ten opiera się na liniowej mechanice pękania sprężystego lub teorii mechaniki pękania sprężysto-plastycznego i przewiduje trwałość metalowych pierścieni uszczelniających poprzez analizę zachowania się pęknięć.
3.2 Model prognozowania trwałości bazujący na mechanice uszkodzeń: Model ten traktuje proces uszkadzania metalowych pierścieni uszczelniających jako proces ciągły i przewiduje jego trwałość, ustalając równanie ewolucji uszkodzeń.
3.3 Model przewidywania trwałości oparty na uczeniu maszynowym: Ten model wykorzystuje algorytmy uczenia maszynowego do opracowania modelu przewidywania trwałości metalowych pierścieni uszczelniających poprzez analizę dużej ilości danych eksperymentalnych.
4. Wnioski i perspektywy
Mechanizm awarii uszczelnień metalowych w ekstremalnych warunkach pracy jest złożony, a prognozowanie ich trwałości wymaga uwzględnienia wielu czynników. W przyszłości konieczne jest przeprowadzenie dalszych badań:
4.1 Szczegółowe badanie mechanizmu uszkodzenia uszczelnień metalowych w warunkach sprzężenia wielopolowego.
4.2 Opracowanie dokładniejszego modelu prognozowania życia w celu zwiększenia dokładności i niezawodności prognoz.
4.3 Opracowanie technologii monitorowania stanu uszczelnień metalowych, umożliwiającej monitorowanie w czasie rzeczywistym i wczesne ostrzeganie o ich stanie operacyjnym.
Czas publikacji: 07-02-2025