1. Einleitung
Metalldichtungen werden häufig in der Luft- und Raumfahrt, der Kernenergie, der Petrochemie und anderen Bereichen eingesetzt. Ihre Leistung wirkt sich direkt auf die Sicherheit und Zuverlässigkeit von Anlagen aus. Unter extremen Bedingungen wie hohen Temperaturen, hohem Druck und starker Korrosion sind Metalldichtungen jedoch komplexen Belastungen und Umwelteinflüssen ausgesetzt und neigen zu Ausfällen, die zu Leckagen oder sogar katastrophalen Unfällen führen können. Daher sind eingehende Untersuchungen des Versagensmechanismus von Metalldichtungen unter extremen Bedingungen und die Entwicklung eines präzisen Lebensdauervorhersagemodells von großer Bedeutung für den sicheren Betrieb von Anlagen.
2. Versagensmechanismus von Metalldichtungen unter extremen Bedingungen
Der Versagensmechanismus von Metalldichtungen unter extremen Bedingungen ist komplex und vielfältig und umfasst im Wesentlichen Folgendes:
2.1 Ermüdungsbruch: Unter Wechselbelastung bilden sich Risse an der Oberfläche oder im Inneren der Metalldichtung, die sich allmählich ausweiten und schließlich zum Bruch führen. Der Ermüdungsbruch ist eine der häufigsten Ausfallarten bei Metalldichtungen.
2.2 Kriechversagen: Bei hohen Temperaturen und Dauerbelastung verformt sich die Metalldichtung langsam plastisch, was schließlich zum Versagen führt. Kriechversagen ist die häufigste Versagensform von Metalldichtungen bei hohen Temperaturen.
2.3 Spannungsrisskorrosion: Durch die kombinierte Einwirkung von Zugspannung und korrosivem Medium entstehen Risse an der Oberfläche metallischer Dichtringe, die sich schnell ausdehnen und zu Sprödbrüchen führen. Spannungsrisskorrosion ist die häufigste Ausfallursache metallischer Dichtringe in korrosiven Umgebungen.
2.4 Andere Ausfallformen: Hierzu zählen auch Verschleiß, Reibverschleiß, Wasserstoffversprödung und andere Ausfallformen.
3. Lebensdauervorhersagemodell für metallische Dichtringe
Um die Lebensdauer von Metalldichtringen genau vorherzusagen, haben Forscher eine Reihe von Lebensdauervorhersagemodellen vorgeschlagen, darunter hauptsächlich:
3.1 Lebensdauervorhersagemodell basierend auf der Bruchmechanik: Dieses Modell basiert auf der Theorie der linearen elastischen Bruchmechanik oder der elastisch-plastischen Bruchmechanik und sagt die Lebensdauer von Metalldichtringen durch Analyse des Rissausbreitungsverhaltens voraus.
3.2 Auf Schadensmechanik basierendes Lebensdauervorhersagemodell: Dieses Modell betrachtet den Schadensprozess von Metalldichtringen als einen kontinuierlichen Prozess und sagt seine Lebensdauer durch Aufstellung einer Schadensentwicklungsgleichung voraus.
3.3 Lebensdauervorhersagemodell basierend auf maschinellem Lernen: Dieses Modell verwendet Algorithmen des maschinellen Lernens, um durch die Analyse einer großen Menge experimenteller Daten ein Lebensdauervorhersagemodell für metallische Dichtungsringe zu erstellen.
4. Fazit und Ausblick
Der Ausfallmechanismus von Metalldichtungen unter extremen Betriebsbedingungen ist komplex, und ihre Lebensdauervorhersage muss mehrere Faktoren berücksichtigen. Zukünftig müssen folgende Forschungsarbeiten durchgeführt werden:
4.1 Eingehende Untersuchung des Ausfallmechanismus von Metalldichtungen bei Mehrfeldkopplung.
4.2 Entwickeln Sie ein genaueres Modell zur Lebensvorhersage, um die Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Vorhersagen zu verbessern.
4.3 Entwicklung einer Technologie zur Zustandsüberwachung von Metalldichtungen, um eine Echtzeitüberwachung und Frühwarnung ihres Betriebszustands zu erreichen.
Beitragszeit: 07.02.2025