Các ống gia nhiệt bằng titan chịu-nhiệt độ cao trong thời gian dài và áp suất bên trong ổn định sẽ tạo ra biến dạng rão chậm không thể đảo ngược phụ thuộc vào thời gian-. Thành ống liên tục bị kéo căng và mỏng đi, một phần đường kính ống phồng lên và giãn nở. Khi độ dày thành dư không còn chịu được áp suất trung bình nữa, đường ống sẽ bị đứt dẻo đột ngột và phóng ra môi trường. Hư hỏng do rò rỉ tích lũy dần dần trong quá trình-hoạt động liên tục trong thời gian dài mà không có tính năng cảnh báo sớm rõ ràng, thuộc về-nguy cơ hỏng hóc chậm trễ cao đối với đường ống dẫn nhiệt-chịu áp suất titan trong điều kiện làm việc ở nhiệt độ-cao.
1. Cơ chế sát thương do nhiệt độ cao-
Hợp kim titan duy trì biến dạng đàn hồi ổn định dưới áp suất ở nhiệt độ bình thường. Khi nhiệt độ vận hành tăng lên trên nhiệt độ rão tới hạn, hiện tượng trượt lệch vị trí và di chuyển ranh giới hạt xảy ra bên trong ma trận titan dưới ứng suất kéo không đổi từ áp suất trung bình bên trong. Ngay cả khi tải trọng bên ngoài không thay đổi, thành ống sẽ tiếp tục giãn ra và mỏng đi theo thời gian. Các khu vực có độ dày thành không đủ hoặc các khiếm khuyết về cấu trúc sẽ phồng lên nhiều hơn và sự tập trung ứng suất sẽ đẩy nhanh tốc độ rão hơn nữa. Khi phần ổ trục hiệu quả liên tục co lại, độ bền tối đa của vật liệu không thể chống lại áp suất bên trong, dẫn đến vỡ ống tức thời. Khác với sự giãn nở vết nứt do mỏi nhiệt do dao động nhiệt độ theo chu kỳ, biến dạng từ biến là biến dạng chậm vĩnh viễn được điều khiển bởi nhiệt độ không đổi và tải trọng tĩnh.
2. Các vị trí điển hình dễ bị nổ ống titan
Các đoạn ống có thành mỏng-có giới hạn độ dày an toàn theo thiết kế không đủ;
Các đoạn đường ống bị tắc có lưu thông môi chất kém dẫn đến tích tụ nhiệt cục bộ và quá nhiệt;
Các mối hàn và vùng bị ảnh hưởng nhiệt-có cấu trúc kim loại không đồng đều và khả năng chống rão yếu;
Các khuỷu tay uốn cong nguội và các phụ kiện đường ống có hình dạng chịu cả áp suất bên trong và ứng suất uốn bổ sung;
Các phần ống cố định được khóa cứng, nơi không thể giải phóng ứng suất nhiệt và tạo ra tải trọng kéo.
3. Các yếu tố chính đẩy nhanh sự thất bại của leo thang
Nhiệt độ hoạt động dài hạn-vượt quá nhiệt độ rão tối đa cho phép của vật liệu titan;
Áp suất làm việc của hệ thống liên tục vượt quá áp suất định mức thiết kế mà không có biện pháp bảo vệ giới hạn áp suất;
Đóng cặn bên trong và tắc nghẽn trầm tích dẫn đến truyền nhiệt kém và quá nhiệt cục bộ bất thường;
Vết lõm bề mặt, vết trầy xước và độ lệch kích thước xử lý làm giảm độ dày thành ổ trục hiệu quả;
Ứng suất kéo dư hình thành nguội không được loại bỏ bằng cách xử lý nhiệt giảm ứng suất.
4. Các biện pháp kỹ thuật kiểm soát phòng ngừa liên kết đầy đủ-
① Cấu hình bảo vệ khóa liên động nhiệt độ và áp suất
Đặt báo động giới hạn trên và tắt khóa liên động tự động để cấm hoạt động quá áp và quá nhiệt.
② Kiểm tra nghiêm ngặt độ dày thành vật liệu đầu vào
Sàng lọc các ống có độ dày vượt quá{0}}vượt quá{1}}dung sai để đảm bảo khả năng chịu áp suất ban đầu-cho phép.
③ Thiết lập cơ chế vệ sinh đường ống định kỳ
Loại bỏ cặn và cặn bên trong để loại bỏ tắc nghẽn dòng chảy và tích tụ nhiệt cục bộ.
④ Thực hiện ủ giảm ứng suất cho các bộ phận bị uốn cong và hàn
Loại bỏ ứng suất dư hình thành và giảm tổng tải trọng kéo lên thân ống.
⑤ Tiến hành kiểm tra bề ngoài và độ dày siêu âm thường xuyên
Theo dõi độ suy giảm độ dày và biến dạng phồng của tường, thay thế linh kiện trước khi đạt ngưỡng an toàn.
5. Bảng so sánh hiệu quả phòng ngừa
表格
| Chế độ vận hành & bảo trì | Nguy cơ bùng nổ leo thang | Đề xuất ứng dụng |
|---|---|---|
| Dài hạn-vượt quá-nhiệt độ và áp suất giới hạn + không phát hiện độ dày thường xuyên | Dần dần phồng lên và vỡ đột ngột khi chạy lâu dài | Điều chỉnh ngay điều kiện làm việc và tổ chức kiểm tra chiều dày tổng thể |
| Vận hành trong phạm vi thông số thiết kế + tẩy cặn thường xuyên + kiểm tra độ dày định kỳ | Hiệu quả làm chậm sự phát triển biến dạng leo | Thông số kỹ thuật tiêu chuẩn cho hoạt động đường ống titan nhiệt độ cao-cao-trong thời gian dài |
| giảm bớt căng thẳng sau quá trình xử lý + giám sát thông số thời gian thực- + thay thế đường ống theo lịch trình | Nguy hiểm tiềm ẩn khi leo cực thấp | Sơ đồ ưu tiên thiết bị sưởi ấm áp suất nhiệt độ cao-chính |
Phần kết luận
Sự cố nổ của ống gia nhiệt titan bắt nguồn từ sự biến dạng dẻo chậm của ma trận titan dưới nhiệt độ cao và áp suất tĩnh liên tục, gây ra hiện tượng mỏng dần thành và mất ổn định cấu trúc. Các ý tưởng ngăn ngừa cốt lõi là hạn chế các thông số vận hành trong phạm vi thiết kế, đảm bảo cho phép độ dày thành thích hợp, loại bỏ các điều kiện quá nhiệt cục bộ, loại bỏ ứng suất tạo hình dư và theo dõi linh hoạt sự hao hụt độ dày. Quản lý toàn diện hoạt động thiết bị, công nghệ xử lý và phát hiện thường xuyên có thể tránh được các tai nạn an toàn lớn do đứt gãy đường ống dẫn nhiệt titan.
