چگونه جریان-لرزش القایی بر پایداری ساختاری لولههای گرمایش ضد خوردگی فولاد ضد زنگ 316 تأثیر میگذارد؟
پیام بگذارید
در سیستمهای گرمایش سیال که از 316 لولههای گرمایش ضد خوردگی فولاد ضد زنگ استفاده میکنند که همیشه در حال گردش هستند، ارتعاشات ناشی از جریان یک مشکل مکانیکی مهم است که بر دوام- طولانی مدت تأثیر میگذارد. نیروهای دینامیکی به دلیل پمپ ها، همزن ها و حرکت سیال آشفته بر روی عناصر گرمایشی غوطه ور عمل می کنند. 316 فولاد ضد زنگ بسیار مقاوم و انعطاف پذیر است، اما اگر به درستی از آن مراقبت نشود، ارتعاشات مکرر در مدت زمان طولانی می تواند باعث استرس خستگی، شل شدن مفصل و سایش ساختاری شود.
ارتعاش ناشی از جریان-زمانی اتفاق میافتد که سیال اطراف دستگاههای استوانهای، مانند لولههای گرمایش، پایدار نباشد. هنگامی که مایع روی سطح لوله جریان می یابد، گرداب های متناوب در طرفین مخالف سیلندر ایجاد می کند. این باعث می شود فشار در طول زمان تغییر کند. این اثر که اغلب «ریزش گردابی» نامیده می شود، نیروهای نوسانی ایجاد می کند که در زاویه قائم نسبت به جهت جریان قرار دارند. هنگامی که فرکانس ریزش گرداب به فرکانس طبیعی لوله گرمایش یا سیستمی که آن را نگه می دارد نزدیک شود، رزونانس می تواند اتفاق بیفتد. هنگامی که رزونانس اتفاق می افتد، دامنه ارتعاش بسیار بالا می رود، که فشار بیشتری به قطعات مکانیکی در نقاط پشتیبانی و اتصالات جوش داده شده وارد می کند.
شدت ارتعاش به عناصر مختلف به هم پیوسته، مانند سرعت جریان، چگالی سیال، قطر لوله و صلبیت نصب بستگی دارد. هنگامی که سرعت جریان بیشتر باشد، فرکانس ریزش گرداب و اندازه فشار دینامیکی معمولاً بالا می رود. هنگامی که گردش زیاد یا خروجی پمپ زیاد باشد، تحریک مکانیکی که بر لوله های گرمایش تأثیر می گذارد قوی تر می شود. یک لوله بلند که به اندازه کافی پشتیبانی نمی شود ممکن است خم شود و باعث ایجاد استرس در نقاط اتصال ثابت شود.
فولاد ضد زنگ 316 دارای ویژگی هایی است که آن را در برابر لرزش مقاوم تر می کند. این آلیاژ می تواند تنش های دینامیکی را بدون شکستگی تحمل کند زیرا دارای استحکام کششی قوی و قابلیت کشش بالایی است. ریزساختار آستنیتی آن باعث استحکام آن می شود که به پخش انرژی مکانیکی چرخه ای کمک می کند. اما حتی موادی با خواص مکانیکی فوقالعاده میتوانند در اثر خستگی زمانی که بارها و بارها برای مدت طولانی بارگذاری میشوند آسیب ببینند. ریزترکها میتوانند در مکانهایی که استرس ایجاد میشود، از جمله درزهای جوش، معایب سطحی، یا مکانهایی که لوله با تکیهگاههای سفت برخورد میکند، شروع شود.
مناطق جوش داده شده نیاز به مراقبت ویژه دارند زیرا نحوه ساخت آنها ریزساختار محلی و نحوه توزیع تنش را تغییر می دهد. اگر کیفیت جوش ثابت نباشد یا عملیات پس از جوش به اندازه کافی خوب نباشد، این نواحی ممکن است در هنگام ارتعاش دچار ترک های خستگی شوند. کنترل فرآیند جوشکاری، صاف کردن سطح و عملیات غیرفعال سازی همگی به پخش یکنواخت تنش و کاهش احتمال ایجاد ترک کمک می کند.
طراحی نصب برای کاهش اثرات لرزش بسیار مهم است. لوله های گرمایشی که با گیره های سفت و سخت در چندین نقطه قرار می گیرند نسبت به لوله هایی که به خوبی پشتیبانی نمی شوند حرکت کمتری دارند. اما اگر اتصال بیش از حد سفت باشد، ممکن است انبساط حرارتی را متوقف کند و با تغییر دما استرس بیشتری ایجاد کند. یک طراحی خوب بین ارائه پشتیبانی مکانیکی و اجازه دادن به آزادی کنترل شده برای انبساط محوری مصالحه ایجاد می کند. استفاده از مواد ارتعاشی{4}}یا کانکتورهای انعطافپذیر میتواند به جلوگیری از انتقال انرژی مکانیکی توسط پمپها و تجهیزات دوار کمک کند.
قدرت ارتعاش نیز تحت تأثیر خواص سیال است. سیالات با مواد جامد معلق یا فازهای زیاد می توانند باعث تغییرات فشار غیر منظم شوند که می تواند تحریک مکانیکی را قوی تر کند. در این نوع مکان ها، ارتعاش و فرسایش سطحی می تواند سایش موضعی را سرعت بخشد. حفظ سطوح مناسب فیلتراسیون و تثبیت جریان، تاثیر ذرات را کاهش می دهد و به طور کلی به پایدار ماندن ساختار کمک می کند.
یکی دیگر از مواردی که باید به آن فکر کنید خستگی-درازمدت است که به مرور زمان افزایش مییابد. حتی اگر دامنه ارتعاش زمانی که دستگاه به طور معمول کار می کند جزئی به نظر می رسد، قرار گرفتن در معرض آن برای هزاران ساعت ممکن است به آرامی مواد را در سطح میکروسکوپی ضعیف کند. در سیستم هایی که نمی توان ارتعاش را به طور کامل متوقف کرد، مهم است که لوله های گرمایش را به طور منظم از نظر علائم خمش، شل شدن قطعات نصب شده یا ترک بر روی سطح بررسی کنید. حسگرهایی که سطح ارتعاش عملیاتی را زیر نظر دارند می توانند در اوایل رفتار مکانیکی غیرعادی به شما هشدار دهند.
از نقطه نظر مهندسی، حفظ سرعت جریان در محدوده معینی خطر ارتعاش را تا حد زیادی کاهش می دهد. جریان کافی، انتقال حرارت موثر و توزیع دمای ثابت را تضمین می کند، اما سرعت بیش از حد، نیروهای دینامیکی را تقویت می کند. بنابراین، هنگام طراحی یک سیستم هیدرولیک، باید به این فکر کنید که در عین حال چقدر با گرما خوب کار می کند و در عین حال چقدر از نظر مکانیکی پایدار است.
به طور خلاصه، ارتعاشات ناشی از جریان میتواند پایداری ساختاری لولههای گرمایش ضد خوردگی 316 فولاد ضد زنگ را با قرار دادن آنها در فشار مکانیکی چرخهای ناشی از حرکت سیال تغییر دهد. این ماده در برابر تغییر شکل و خستگی بسیار مقاوم است، اما{4} قرار گرفتن طولانی مدت در معرض شرایط تشدید و جریان آشفته ممکن است به آرامی مناطق مهم را تخریب کند. با بهینه سازی سازه های پشتیبانی، تنظیم سرعت جریان، افزایش کیفیت جوش و اجرا
