Устойчивое растрескивание под нагрузкой
Растрескивание под постоянной нагрузкой , или SLC , представляет собой металлургическое явление, которое иногда развивается в сосудах под давлением и компонентах конструкций, находящихся под нагрузкой в течение продолжительных периодов времени. [1]
Это особенно заметно в алюминиевых сосудах под давлением, таких как водолазные баллоны . [2] [3]
Устойчивое растрескивание под нагрузкой не является производственным дефектом; это явление, связанное с определенными сплавами и условиями эксплуатации:
- 6351 алюминиевый сплав [2]
- Перенапряжение из-за чрезмерного давления наполнения [2]
- Неправильное обращение и механические повреждения [2]
Происшествие [ править ]
рост трещин происходит очень медленно . По данным компании Luxfer , крупного производителя алюминиевых баллонов высокого давления, [4] Сообщается, что трещины развиваются в течение периода порядка 8 или более лет, прежде чем достигнут стадии, когда цилиндр может протечь, что позволяет своевременно обнаружить их должным образом обученным инспекторам, использующим вихретоковое оборудование для обнаружения трещин. [5]
Трещины SLC были обнаружены в баллонах нескольких производителей, включая Luxfer, Walter Kidde и газовые баллоны CIG.
Большая часть трещин наблюдалась в области горловины и заплечиков цилиндров, хотя сообщалось также о некоторых трещинах в цилиндрической части. [1]
История [ править ]
Это явление было впервые замечено в 1983 году в баллонах из алюминиевого сплава, армированных волокном, которые лопнули при использовании в США. Сплав был 6351 с относительно высоким содержанием свинца (400 ppm), но даже после снижения содержания свинца проблема повторилась, и впоследствии проблема была обнаружена в монолитных алюминиевых баллонах. [6] [5] Первый случай SLC-трещины в цилиндрической части цилиндра был зарегистрирован в 1999 году. [1]
Обнаружение [ править ]
Трещины на шее легко заметить при осмотре, но трещины на теле и плечах обнаружить труднее. [1] Трещины на шейке резьбы можно проверить неразрушающим методом с использованием вихретокового оборудования для обнаружения трещин. Сообщается, что это достоверно для сплава 6351, но сообщалось о ложноположительных результатах испытаний на сплаве 6061. [5]
Способствующие факторы [ править ]
Все эти формы развития трещин являются результатом длительного нахождения цилиндра под высоким давлением. Трещины межзеренные и возникают по границам зерен. Нет никаких признаков коррозии под напряжением или усталости. [1] [5]
Наличие относительно высокого содержания свинца было определено как способствующий фактор. Растрескивание границ зерен ускоряется в присутствии свинца. Предполагается, что присутствие висмута также играет свою роль. [1]
Также было обнаружено, что состав сплава является важным фактором. Сплав 6061, как и сплавы 5283 и 7060, показал хорошую стойкость к SLC. Было доказано, что производственные дефекты, такие как складки на внутренней поверхности, опасны, особенно для цилиндров с параллельной резьбой.Было показано, что размер зерна имеет относительно небольшое значение. [1] [5]
Состав сплава [ править ]
Элемент (мас. %) | Сплав 6082† | Сплав 6351† | Сплав 6061 | Сплав 5283 | Сплав 7060 |
---|---|---|---|---|---|
Кремний | 0.7–1.3 | 0.7–1.3 | 0.4–0.8 | Макс 0,30 | Макс 0,15 |
Железо | Макс 0,50 | Макс 0,50 | Макс 0,70 | Макс 0,30 | Макс 0,20 |
Медь | Макс 0,10 | Макс 0,10 | 0.15–0.40 | Макс 0,03 | 1.8–2.6 |
Марганец | 0.40–1.0 | 0.40–0.80 | Макс 0,15 | 0.5–1.0 | Макс 0,20 |
Магний | 0.6–1.2 | 0.40–0.80 | 0.8–1.2 | 4.5–5.1 | 1.3–2.1 |
Хром | Макс 0,25 | - | 0.04–0.35 | Макс 0,05 | 0.15–0.25 |
Цинк | Макс 0,20 | Макс 0,20 | Макс 0,25 | Макс 0,10 | 6.1–7.5 |
Титан | Макс 0,10 | Макс 0,20 | Макс 0,15 | Макс 0,03 | Макс 0,05 |
Остальные каждый* | Макс 0,05 | Макс 0,05 | Макс 0,05 | Макс 0,05 | Макс 0,05 |
Другие всего | Макс 0,15 | Макс 0,15 | Макс 0,15 | Макс 0,15 | Макс 0,15 |
Алюминий | Остаток | Остаток | Остаток | Остаток | Остаток |
*В дополнение к этому пределу необходимо ограничить содержание свинца и висмута до максимального уровня 0,003%. † Сплав 6351 по существу находится в пределах сплава 6082. |
См. также [ править ]
Ссылки [ править ]
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б с д и ж г час Бартелеми, Эрве; Берч, Дэвид; Дёрнер, Вольфганг; Эрландссон, Йорген; Габриэли, Джорджио; Крисе, Александр; Вандерервен, Элс; Уэбб, Энди (2004). Рекомендации по предотвращению устойчивого растрескивания цилиндров из алюминиевых сплавов под нагрузкой, IGC Doc 57/11/E, пересмотренная версия IGC Doc 57/04/E . Брюссель: Европейская ассоциация промышленных газов AISBL . Проверено 1 сентября 2012 года .
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б с д Газовые баллоны Люксфера (2015). «Растрескивание при длительной нагрузке – какие типы цилиндров наиболее подвержены разрывам, связанным с SLC?» . Газовые баллоны Люксфер . Проверено 6 октября 2018 г.
- ^ Высоко, Билл. «Растрескивание и разрывы алюминиевых баллонов дыхательного аппарата и подводного плавания, изготовленных из сплава 6351 (архивная копия)» (PDF) . PSI, Inc. Архивировано из оригинала (PDF) 26 декабря 2015 г. Проверено 9 октября 2015 г. первоначальный доступ 30 августа 2012 г.
- ^ Газовые баллоны Люксфера (2015). «Растрескивание при длительной нагрузке – как быстро растут трещины?» . Газовые баллоны Люксфер . Проверено 6 октября 2018 г.
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б с д и «Растрескивание под длительной нагрузкой (SLC) в разорванном баллоне для подводного плавания, изготовленном из алюминиевого сплава 6351 (Архивная копия)» . 22 октября 2007 г. Архивировано из оригинала 17 июня 2015 г. Проверено 9 октября 2015 г.
- ^ Цельные поковки, без армирования намоткой.