Les équipements dans l’industrie pétrochimique ont souvent besoin de résister à une variété de contraintes complexes, telles que le stress alternatif, haute température et haute pression, etc. Ces contraintes peuvent conduire à des dommages de fatigue des matériaux, ce qui affecte la sécurité et la durée de vie de l’équipement. Les pièces forgées pétrochimiques en tant que partie importante de l’équipement, leurs propriétés de fatigue et la prévision de la durée de vie sont importantes pour la sécurité et la durée de vie de l’ensemble de l’équipement. Les méthodes de prévision des propriétés à la fatigue et de la durée de vie des pièces forgées pétrochimiques seront étudiées dans le but de servir de référence pour des études et des applications connexes.
Propriétés à la fatigue des pièces forgées pétrochimiques
Naissance de fissures de fatigue: les pièces forgées pétrochimiques sous l’effet de contraintes alternatives, les fissures commencent souvent à apparaître à partir du défaut sur la surface du matériau. La vitesse et le nombre de fissures déclenchées dépendent de la nature du matériau, du niveau de contrainte, de l’environnement, etc.
Propagation de la fissure: une fois que la fissure a commencé, elle se propage progressivement sous l’effet de contraintes alternatives. La vitesse de propagation de la fissure dépend du facteur d’intensité de contrainte à l’extrémité de la fissure et de la ténacité à la rupture du matériau.
Rupture transitoire: lorsque la fissure s’étend jusqu’à un certain point, la pièce forgée ne peut pas résister à la tension alternative et se produit une rupture transitoire. La rupture transitoire est la dernière étape de la défaillance par fatigue, qui est soudaine et catastrophique.
Facteurs affectant la résistance à la fatigue des pièces forgées pétrochimiques
Propriétés des matériaux: la force, la ténacité, la dureté et d’autres propriétés des matériaux peuvent affecter leurs propriétés de fatigue. En général, la limite de fatigue des matériaux à haute résistance est également relativement élevée.
Niveau des contraintes: l’amplitude et la fréquence des contraintes alternées peuvent affecter les propriétés à la fatigue des pièces forgées. Des niveaux de contrainte élevés et des fréquences élevées peuvent entraîner des dommages par fatigue plus rapides.
Température et environnement: les températures élevées et les conditions humides élevées peuvent accélérer les dommages causés par la fatigue des matériaux. En outre, les agents corrosifs peuvent affecter négativement les propriétés de fatigue des matériaux.
Procédés de forgeage et de traitement thermique: les procédés de forgeage et de traitement thermique peuvent affecter la microstructure et les propriétés mécaniques des matériaux et donc leurs propriétés de fatigue.
Méthodes de prévision de la durée de vie des pièces forgées pétrochimiques
Méthode des contraintes nominales: la durée de vie des pièces forgées est prédite en calculant les dommages des pièces forgées sous contraintes alternées, sur la base des courbes s-n du matériau et de la théorie des dommages linéaires cumulatifs de Miner. Cette méthode est adaptée dans le cas de contraintes alternées d’amplitude constante.
La contrainte locale doit être modifiée: la distribution locale de la contrainte et de la déformation de la pièce forgée sous contrainte alternée est prise en compte, et la courbe de contrainte et de déformation cycliques du matériau et la théorie de l’accumulation des dommages sont combinés pour prédire sa durée de vie. Cette méthode peut être utilisée dans le cas de contraintes alternatives d’amplitude variable et d’états de contraintes complexes.
Méthode de la mécanique de rupture: la durée de vie des pièces forgées est prévue par le calcul de la durée de vie de la propagation des fissures, basé sur la théorie de la propagation des fissures et les paramètres de ténacité à la rupture. Cette méthode est adaptée en cas de fissure initiale ou de défaut.
Méthode statistique probabiliste: les données de fatigue d’un grand nombre de pièces forgées similaires sont traitées et analysées par des méthodes statistiques pour établir un modèle statistique de distribution de la durée de vie afin de prédire la durée de vie des pièces forgées. Cette approche permet de prendre en compte les effets de diverses incertitudes sur la durée de vie.
La prédiction de la résistance à la fatigue et de la durée de vie des pièces forgées pétrochimiques est l’un des éléments clés pour assurer la sécurité et la longévité des équipements. Une étude approfondie des propriétés à la fatigue et des facteurs influençant les pièces forgées pétrochimiques et l’adoption de méthodes prédictives efficaces peuvent fournir une base scientifique pour l’entretien et le remplacement des équipements, réduire les risques de sécurité et les pertes économiques. À l’avenir, avec l’émergence continue de nouveaux matériaux et de nouvelles technologies, les propriétés de fatigue et la prévision de la durée de vie des pièces forgées pétrochimiques feront face à plus de défis et d’opportunités. Les entreprises concernées et les chercheurs doivent constamment explorer et innover pour s’adapter aux changements de la demande du marché pour contribuer au développement continu de l’industrie pétrochimique.
