1. Введение
Металлические уплотнения широко используются в аэрокосмической, атомной, нефтехимической и других областях, и их эксплуатационные характеристики напрямую влияют на безопасность и надежность оборудования. Однако в экстремальных условиях, таких как высокая температура, высокое давление и сильная коррозия, металлические уплотнения сталкиваются со сложными напряженными состояниями и факторами окружающей среды и склонны к отказам, что приводит к утечкам в оборудовании или даже к катастрофическим авариям. Поэтому углубленные исследования механизма отказа металлических уплотнений в экстремальных условиях и создание точной модели прогнозирования срока службы имеют большое значение для обеспечения безопасной эксплуатации оборудования.
2. Механизм разрушения металлических уплотнений в экстремальных условиях
Механизм разрушения металлических уплотнений в экстремальных условиях сложен и разнообразен, в основном он включает в себя следующее:
2.1 Усталостное разрушение: Под действием знакопеременных нагрузок на поверхности или внутри металлического уплотнения возникают трещины, которые постепенно расширяются, что в конечном итоге приводит к разрушению. Усталостное разрушение является одной из наиболее распространенных форм разрушения металлических уплотнений.
2.2 Ползучесть разрушения: Под воздействием высокой температуры и постоянного напряжения металлическое уплотнение подвергается медленной пластической деформации, что в конечном итоге приводит к разрушению. Ползучесть разрушения является основной формой разрушения металлических уплотнений в условиях высокой температуры.
2.3 Коррозионное растрескивание под напряжением: Под совместным воздействием растягивающего напряжения и коррозионной среды на поверхности металлических уплотнительных колец возникают трещины, которые быстро расширяются, что приводит к хрупкому разрушению. Коррозионное растрескивание под напряжением является основной формой разрушения металлических уплотнительных колец в коррозионных средах.
2.4 Другие формы отказов: сюда также входят износ, фреттинг-износ, водородная хрупкость и другие формы отказов.
3. Модель прогнозирования срока службы металлических уплотнительных колец
Для точного прогнозирования срока службы металлических уплотнительных колец исследователи предложили ряд моделей прогнозирования срока службы, в том числе:
3.1 Модель прогнозирования срока службы, основанная на механике разрушения: Эта модель основана на линейной упругой механике разрушения или теории упругопластической механики разрушения и прогнозирует срок службы металлических уплотнительных колец путем анализа поведения распространения трещин.
3.2 Модель прогнозирования срока службы, основанная на механике повреждений: Эта модель рассматривает процесс повреждения металлических уплотнительных колец как непрерывный процесс и прогнозирует срок их службы, устанавливая уравнение эволюции повреждений.
3.3 Модель прогнозирования срока службы на основе машинного обучения: Эта модель использует алгоритмы машинного обучения для создания модели прогнозирования срока службы металлических уплотнительных колец путем анализа большого объема экспериментальных данных.
4. Заключение и перспективы
Механизм отказа металлических уплотнений в экстремальных рабочих условиях сложен, и прогнозирование его срока службы должно учитывать множество факторов. В будущем необходимо провести следующие исследования:
4.1 Углубленное исследование механизма разрушения металлических уплотнений при многополевых связях.
4.2 Разработать более точную модель прогнозирования жизни для повышения точности и надежности прогнозов.
4.3 Разработать технологию мониторинга состояния металлических пломб для обеспечения мониторинга в режиме реального времени и раннего оповещения об их рабочем состоянии.
Время публикации: 07.02.2025