1. Introdução
As vedações metálicas são amplamente utilizadas nas indústrias aeroespacial, nuclear, petroquímica e outras, e seu desempenho afeta diretamente a segurança e a confiabilidade dos equipamentos. No entanto, sob condições extremas, como alta temperatura, alta pressão e forte corrosão, as vedações metálicas enfrentam estados de tensão complexos e fatores ambientais, e estão sujeitas a falhas, levando a vazamentos do equipamento ou até mesmo acidentes catastróficos. Portanto, pesquisas aprofundadas sobre o mecanismo de falha de vedações metálicas em condições extremas e o estabelecimento de um modelo preciso de previsão de vida útil são de grande importância para garantir a operação segura dos equipamentos.
2. Mecanismo de falha de vedações metálicas em condições extremas
O mecanismo de falha de vedações metálicas sob condições extremas é complexo e diverso, incluindo principalmente o seguinte:
2.1 Fratura por fadiga: Sob a ação de cargas alternadas, surgem fissuras na superfície ou no interior da vedação metálica e expandem-se gradualmente, levando eventualmente à falha por fratura. A fratura por fadiga é uma das formas mais comuns de falha em vedações metálicas.
2.2 Falha por fluência: Sob altas temperaturas e estresse contínuo, a vedação metálica sofre deformação plástica lenta, levando eventualmente à falha. A falha por fluência é a principal forma de falha de vedações metálicas em ambientes de alta temperatura.
2.3 Corrosão sob tensão: Sob a ação combinada da tensão de tração e do meio corrosivo, surgem fissuras na superfície dos anéis de vedação metálicos e se expandem rapidamente, levando à fratura frágil. A corrosão sob tensão é a principal forma de falha dos anéis de vedação metálicos em ambientes corrosivos.
2.4 Outras formas de falha: Inclui também desgaste, desgaste por atrito, fragilização por hidrogênio e outras formas de falha.
3. Modelo de previsão de vida útil de anéis de vedação metálicos
Para prever com precisão a vida útil dos anéis de vedação de metal, os pesquisadores propuseram uma variedade de modelos de previsão de vida, incluindo principalmente:
3.1 Modelo de previsão de vida baseado na mecânica da fratura: Este modelo é baseado na teoria da mecânica da fratura elástica linear ou da mecânica da fratura elástico-plástica e prevê a vida útil de anéis de vedação metálicos analisando o comportamento de propagação de trincas.
3.2 Modelo de previsão de vida útil baseado na mecânica de danos: Este modelo considera o processo de dano dos anéis de vedação metálicos como um processo contínuo e prevê sua vida útil estabelecendo uma equação de evolução de danos.
3.3 Modelo de previsão de vida baseado em aprendizado de máquina: Este modelo usa algoritmos de aprendizado de máquina para estabelecer um modelo de previsão de vida para anéis de vedação de metal, analisando uma grande quantidade de dados experimentais.
4. Conclusão e Perspectiva
O mecanismo de falha de vedações metálicas sob condições extremas de trabalho é complexo, e sua previsão de vida útil precisa considerar múltiplos fatores. No futuro, as seguintes pesquisas precisam ser realizadas:
4.1 Estudo aprofundado do mecanismo de falha de selos metálicos sob acoplamento multicampo.
4.2 Desenvolver um modelo de previsão de vida mais preciso para melhorar a precisão e a confiabilidade da previsão.
4.3 Desenvolver tecnologia de monitoramento de saúde para selos metálicos para obter monitoramento em tempo real e alerta antecipado de seu status operacional.
Horário da publicação: 07/02/2025