金屬波紋管的疲勞機(jī)理介紹

　　金屬波紋管是一種表面呈波紋狀的薄壁元件，一般由奧氏體不銹鋼、高鎳合金制造，是石油化工、工程中重要的彈性元件。金屬波紋管的疲勞失效會(huì)給系統(tǒng)帶來危害。因此，保證波紋管的使用壽命具有重要意義。

　　疲勞是材料或構(gòu)件在低于其靜強(qiáng)度的交變載荷作用下，某些局部或大范圍區(qū)域首先進(jìn)入屈服狀態(tài)，在局部地區(qū)出現(xiàn)高度的塑性變形（通常在材料或構(gòu)件表面），萌生多種類型的內(nèi)部，如位錯(cuò)、滑移、孔洞等等，形成一定的應(yīng)力集中，這種局部的反復(fù)的塑性變形，經(jīng)一定的時(shí)間后導(dǎo)致微裂紋的產(chǎn)生，微裂紋長(zhǎng)大、合并，形成一條或幾條主裂紋，主裂紋逐漸擴(kuò)展并產(chǎn)生斷裂。

　　在實(shí)際運(yùn)行過程中，尤其是開停車及變工況工作時(shí)，金屬波紋管波峰或波谷附近局部區(qū)域內(nèi)的應(yīng)力超過材料的屈服強(qiáng)度而產(chǎn)生大范圍的塑性變形，當(dāng)塑性變形累積到一定的程度，金屬波紋管局部區(qū)域產(chǎn)生微裂紋，微裂紋長(zhǎng)大、合并，形成一條或幾條主裂紋，金屬波紋管就有可能會(huì)出現(xiàn)低周疲勞斷裂失效。在工程上，金屬波紋管的低周疲勞斷裂失效大多是由這種原因造成的。

　　自從1956年，Becht對(duì)U形波紋管進(jìn)行了研究，疲勞壽命作為金屬波紋管設(shè)計(jì)的一個(gè)重要指標(biāo)，從事波紋管設(shè)計(jì)的工作者對(duì)金屬波紋管的疲勞壽命進(jìn)行了大量的研究工作。當(dāng)金屬波紋管的實(shí)際工作溫度低于材料的蠕變溫度時(shí)，通常不考慮溫度對(duì)疲勞壽命的影響。

　　Becht(1989)介紹了EJMA標(biāo)準(zhǔn)、ASME B31.3和《ASME鍋爐及壓力容器規(guī)范》Ⅷ篇一分篇附錄BB以及二分篇中金屬波紋管疲勞曲線的數(shù)據(jù)來源及適用范圍。