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離心機的制造缺陷對其安全性的影響有哪些?

作者： 2014年05月19日來源：瀏覽量：

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離心機在制造過程中所產(chǎn)生的缺陷，主要因為存在缺口、幾何形狀不連續(xù)或較大的內(nèi)應(yīng)力等，因而有可能直接或間接地影響到離心機的安全使用。

1、缺口的影響

容器中的焊接缺陷，如焊縫咬邊、未焊透、氣孔或夾渣、焊接裂紋等，不僅僅是減少焊縫截面積而削弱焊縫的強度，更主要的是因為它在焊縫或其附近形成缺口。由于缺口的存在，首先改變了缺口處的受力條件，造成很硬的應(yīng)力狀態(tài)，不利于材料的塑性變形，使材料趨向甚至處于脆性狀態(tài)；同時在缺口根部還引起應(yīng)力集中，易于生成裂紋和使裂紋擴展，導(dǎo)致脆性斷裂或疲勞斷裂。

構(gòu)件由于存在缺口而引起應(yīng)力分布不均勻的程度常用應(yīng)力集中系數(shù)來表示，它等于截面上最大應(yīng)力與平均應(yīng)力之比。實驗表明，應(yīng)力集中系數(shù)的大小取決于構(gòu)件缺口的尖銳程度，缺口越尖銳，即根部的曲率半徑越小，根部下面的應(yīng)力線密度就越大，也即應(yīng)力分布就越不均勻，應(yīng)力集中系數(shù)越大。所以構(gòu)件上存在的缺口越尖銳，就越易于斷裂，對安全的威脅也就越大。

離心機在制造過程中所產(chǎn)生的帶有缺口的各種缺陷由于尖銳程度不同，對影響安全的嚴(yán)重程度也大不一樣，一般說來，像焊縫缺肉（削弱）這樣的缺陷，雖然也可以看做是缺口，但它通常都是圓滑過渡的，即根部曲率半徑較大，并不會引起大的應(yīng)集中。氣孔、夾渣等所謂（體積缺陷）所形成的缺口也不是尖銳的。所以除非是缺陷比較嚴(yán)重，否則對安全的影響也不會是太大的。

焊接缺陷中缺口比較尖銳的是焊縫咬邊和表面根部未焊透。這種缺口常常是脆性破裂的起始點，也會導(dǎo)致疲勞破裂。焊接裂紋實際上是尖銳程度最嚴(yán)重的一種缺口，它的缺口根部曲率半徑接近于零。壓力容器的脆性破裂大多數(shù)是焊接裂紋引起的。裂紋還會加速疲勞破壞和腐蝕破壞的進行。所以裂紋是焊縫缺陷中最嚴(yán)重的缺陷，也是壓力容器最危險的缺陷。

2、離心機幾何形狀不連續(xù)的影響

離心機在制造過程中產(chǎn)生的另一種缺陷是造成殼體幾何形狀的不連續(xù)，如凹凸不平、接縫角變形等。各種回轉(zhuǎn)殼體在內(nèi)壓作用下的應(yīng)力與它的曲率半徑有關(guān)。曲率半徑不同的兩種殼體連接在一起時，由于應(yīng)力不同，所產(chǎn)生的變形也不一樣。但它們又相互約束，并由此在交接處引起剪力和彎矩，使殼體產(chǎn)生附加彎曲應(yīng)力，造成過高的局部應(yīng)力。

幾何形狀不連續(xù)所引起的附加應(yīng)力的大小取決于不連續(xù)處的過渡情況，形狀和尺寸的突然變化可以引起很高的附加就力，而如果變化十分緩和，則附加應(yīng)力可以降到很小。

離心機在加工成型和組裝中所產(chǎn)生各種幾何形狀不連續(xù)的缺陷，其變化過渡情況并不相同，所產(chǎn)生的影響也不大一樣。截面不圓的缺陷，雖然也使殼體在同一截面內(nèi)的曲率半徑發(fā)生了變化，但其變化是緩慢的，對內(nèi)壓殼體的受力情況并無多大影響，但受外壓的殼體（如夾套容器的內(nèi)筒），會因截面不圓而降低臨界壓務(wù)，甚至由此使殼體失去穩(wěn)定性而被壓癟。表面的局部凹陷（或凸出）所產(chǎn)生的影響決定于凹陷的直徑和深度（或高度）。一般說來，直徑大而深度小的凹陷，幾何形狀的變化比較緩和，所產(chǎn)生的影響也小。在離心機制造過程中產(chǎn)生的封頭凹凸不平，一般都是變化比較緩和的。

3、離心機內(nèi)應(yīng)力的影響

離心機的封頭、圓筒等殼體經(jīng)過沖壓、滾卷等冷作加工以及在焊接以后，常常在殼體上殘留有一部分內(nèi)應(yīng)力，即制成后的容器在不承受壓力的情況下，有一部分殼壁材料就處于有應(yīng)力的狀態(tài)下。這種內(nèi)應(yīng)力有時可能很大，特別是焊接內(nèi)應(yīng)力，在個別情況下甚至可以達到或接近材料的屈服極限。

焊接內(nèi)應(yīng)力的產(chǎn)生是因為金屬熔焊時，焊縫的熔注金屬是在熔融狀態(tài)下填充在焊件的接縫中的，當(dāng)焊縫金屬及其周圍的母材冷卻時，這些金屬就要收縮，但它又受到剛性焊件的約束，因而在焊縫附近即產(chǎn)生拉伸應(yīng)力，這就是焊接內(nèi)應(yīng)力。焊接內(nèi)應(yīng)力的大小取決于焊件對焊接收縮變形的約束程度焊件越厚，剛性越大，焊后殘余內(nèi)應(yīng)力也越大。

冷作加工產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力則與加工變形的程度有關(guān)。一般來說，冷變形量越大，所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力也越大。

離心機殼體上殘存的內(nèi)應(yīng)力即使不至于產(chǎn)生裂紋，也會加劇壓力容器的疲勞破裂和應(yīng)力腐蝕破裂。

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標(biāo)簽：離心機制造

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