河北大口徑法蘭生產廠家

    由于溫度的變化引起不銹鋼法蘭自由膨脹或收縮受到約束，結果在不銹鋼法蘭內部變形受阻而產生熱應力，當溫度反復變化時這種熱應力及熱應變也反復變化，因而使材料受到損傷。結構中產生熱應力或熱應變的原因是多種多樣的，但大體上可分為如下幾種:(i)結構中某元件內的溫度梯度，(ii)結構中各元件間的溫差，(iii)熱膨脹系數不同的法蘭的組合等等。屬于第(i)種情況的，有焊接材料;傳熱的結構元件。屬于第((ii)中情況的，有各種管道中的熱膨脹接頭等。屬于第((iii)種情況的，鐵素體鋼和奧氏體鋼的焊接構件等是最典型的例子。

    熱疲勞既然起源于不銹鋼法蘭內部為抵消物體熱膨脹和收縮之差而產生的循環熱應變，所以，材料的韌性(延性)與熱應力強度性質密切相關。不銹鋼法蘭處的結構示意圖見圖3.2.在閘閥出口不銹鋼法蘭高頸處的壁厚(18mm)比管道的壁厚(8mm)大，在連接處存在結構不連續導致的二次應力。在溫度反復上升和下降過程中，管道沿徑向發生膨脹和收縮，由于連接處壁厚不同，兩處的變形量不同，變形上受到約束而產生周向和軸向熱應力，當溫度變化時這種周向應力也反復變化，出現拉應力和壓應力交替變化而造成材料疲勞損傷。這種熱應力是多方向的，既有周向的也有軸向的，因此熱疲勞裂紋往往是多方向開裂，從而形成龜裂的裂紋。

    熱應力主要在連接處最大，因而在靠近連接處產生。與不銹鋼法蘭連接的8mm厚的管道處由于外保溫作用而沿壁厚的溫度波動小，出現這種交變的熱應力較小，因而裂紋主要在連接處的不銹鋼法蘭高頸處產生。

    溫度變化主要來源于工作中煙氣溫度的波動及熱沖擊，環境(大氣)溫度的季節變化，氣候的影響(如冬天、風及雨)，日夜溫差的交變等也是重要的溫差交變因素。另外不銹鋼法蘭部位的外保溫一般都不太嚴格，容易受環境的影響.

    其次，服役工況存在低周波的溫度交變應力對高溫疲勞強度的影響很大。例如平頂波形(即含有保持時間的應力循環)會導致材料疲勞強度的降低。在奧氏體鋼的高溫低周疲勞試驗中可以看到穿晶裂紋變成晶間開裂，這會引起斷裂。

    (2)材料析出相脆化及析出氧化物的影響

    根據金相分析，不銹鋼法蘭管道材料析出大量的a相與碳化物。析出相及周圍區域貧Cr會嚴重降低材料的疲勞強度。另外停車時凝液形成的腐蝕介質對貧Cr區和析出物的腐蝕也使材料脆化，對材料的抗疲勞強度產生了不利影響，結果造成材料脆性開裂，明顯加速了裂紋的擴展。隨著裂紋的擴展，由于循環應變頻率極低，裂紋斷口表面不斷被氧化，氧化物夾雜在斷口兩表面之間象楔子一樣，對裂紋的擴展起到了促進作用。

    (3)腐蝕的作用

    斷口表面能譜分析表明，表面存在腐蝕產物.由于煙氣管道在700℃左右的高溫下工作.不可能存在腐蝕介質，因此可以確定腐蝕是在開停車時溫度較低時產生的。腐蝕介質對不銹鋼法蘭貧Cr區和析出相的腐蝕作用使得材料的抗疲勞強度進一步降低，同時產生腐蝕凹坑，從而具備了裂紋源，在熱應力的作用下產生了疲勞裂紋。另外不銹鋼法蘭晶間和晶內的腐蝕使材料進一步脆化。