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冷戰結束后,由于東西方的軍事對峙趨緩及全球性的經濟不景氣,各國的國防經費都遭到大幅度縮減,使大多數的軍用飛機都需要延長使用年限,如此雖然可節省采購新機的花費,但老飛機結構上令人頭痛的疲勞與腐蝕,則是延長服役期限時必須嚴肅以對的課題。 1 前言 東西方冷戰時期,西方軍用飛機的設計使用年限通常是20年到30年,為了維持對蘇聯的軍事優勢,這些軍用飛機在到達使用年限后都會予以退役,但自1991年蘇聯瓦解后,雙方的軍事對峙一夜之間驟然消失,維持軍事優勢已無必要性,加上本世紀初的全球性經濟不景氣,國防經費遭到大幅度刪減,使得許多的軍用飛機在到達使用年限后仍然得繼續服役,部分機型的服役時間甚至高達50年以上。 B-52“同溫層堡壘”(Stratofortress)轟炸機是冷戰時期美國的核轟炸主力,后一架B-52H于1962年出廠,原本預定在服役30年后的1992年退役,如今美國空軍決定該機得繼續服役到2040年,屆時服役時間將逼近80歲,堪稱是爺爺級的古董機。而于1961年進入美國空軍服役的T-38“禽爪”(Talon)噴氣教練機,原設計服役壽命為7,000飛行小時,但經過數次性能延長服役壽命后,在2013年時的實際飛行時數已達15,000飛行小時,等到預計的2026年退役時,實際飛行時數將達23,000小時,為原本設計值的3倍多。 T-38在1997~2001年的世紀之交更換了全新機翼,老機得以開新花 延長飛機使用年限固然可以省下采購新飛機的經費,但伴隨著飛機使用時間的增加,飛機結構的疲勞(fatigue)及腐蝕(corrosion)問題也會隨之一一浮現。根據一份1997年發表的研究報告,從1954年到1995年這40年間,全球共約發生2,800次飛機失事,其中由于結構問題導致的有67件,原因及百分比為︰其它及設計不良各占10.4%、維修不良占7.5%、超負荷(overload)占28.4%、疲勞及腐蝕占百分之43.2%。結構問題中疲勞及腐蝕危害烈,幾乎占了一半,可見要維持老飛機的飛行,必須對結構疲勞及腐蝕有正確的認知及處置,而這也是目前各國空軍現正面對的首要課題。 結構疲勞破壞典型破斷面 2 疲勞 疲勞是指在低于材料極限強度(ultimate strength)的應力(stress)長期反復作用下,導致結構終于破壞的一種現象。由于總是發生在結構應力遠低于設計容許應力的情況下,因此常能躲過一般人的注意而不被發覺,這也是疲勞危險的地方。 材料在承受反復應力的作用過程中,每一次的應力作用稱為一個應力周期(cycle),此周期內的材料受力狀態,由原本的無應力先到達正應力(拉伸應力),然后到達負應力(壓縮應力),后回到無應力狀態。在此受力過程中,每一個應力周期所經歷的時間長短(即︰頻率)與疲勞關系甚微,應力周期的振幅及累積次數才是決定疲勞破壞發生的時機;另外,壓縮應力不會造成疲勞破壞,拉伸應力才是疲勞破壞的主因。 材料承受反復應力的作用過程 疲勞破壞大致分為兩類︰低周期疲勞(low cycle fatigue)及高周期疲勞(high cycle fatigue)。一般而言,發生疲勞破壞時的應力周期次數少于十萬次者,稱為低周期疲勞;高于此次數者,稱為高周期疲勞。低周期疲勞的作用應力較大,經常伴隨著結構的塑性變形(plastic deformation);高周期疲勞的作用應力較小,結構變形通常維持在彈性(elastic)范圍內,所以不致有變形。 材料疲勞破壞的進程分為三階段︰裂紋初始(crack initiation)、裂紋成長(crack growth)、強制破壞(rupture)。材料表面瑕疵或是幾何形狀不連續處,材料晶格(lattice)在外力作用下沿結晶面(crystallography plane)相互滑移(slip),形成不可逆的差排(dislocation)移動,在張力及壓力交替作用下,于材料表面形成外凸(extrusion)及內凹(intrusion),造成初始裂紋。這些初始裂紋在多次應力周期的拉伸應力連續拉扯下逐漸成長,并使材料承載面積縮減,降低材料的承載能力。當裂紋成長到臨界長度(critical length)時,材料凈承載面積下的應力已超過材料的極限強度,此時的材料強制破壞也就無法避免了。 飛機結構的疲勞破壞常發生于幾何形狀不連續處,因此在維護延長服役年限的老飛機時,對一些幾何面積變化較大的位置,如︰R角、鉚釘孔邊……,都得特別留意。比較麻煩的是有些結構件在原本的設計負載下,預期使用期間不會有疲勞破壞的顧慮,因此未留下檢查進手空間,或是結構需大部拆解后才有辦法檢查,這些位置在延長服役期間如果未能檢查,就會有相當的潛在飛行風險。 3 腐蝕 腐蝕是個存在已久的老問題,亞熱帶高溫潮濕的環境更有利于腐蝕的發生。本質上,腐蝕是個無法避免的過程,只能以適當的處置來延緩其發生或降低帶來的損害,明白了常見的腐蝕及其或處置方式,對飛行或節省維修經費,都會有莫大的幫助。 廣義來說,腐蝕是指材料受到環境介值預期外的侵襲所造成的材料性質退化。不論是金屬、聚合物(polymer)、或陶瓷(ceramic)……皆難逃腐蝕。這是因為在自然界里,材料以礦石中硫化物(sulfide)或氧化物(oxide)型態存在的情況穩定,一旦經由各種精煉過程成為純物質或合成物質的型態,就成為不穩定狀態,而腐蝕就是材料恢復穩定的一種方式。例如:自然界的鐵是以氧化鐵的形式存在于礦石中,經過提煉之后成為純鐵或合金鋼,但在歲月的侵襲下,終究會恢復到生銹的氧化鐵。 一般人都有個錯誤的觀念,認為腐蝕與空氣濕度有直接的關系,因此潮濕的東南亞地區較容易發生腐蝕,而干燥的北美或歐洲大陸,則較不會有腐蝕的困擾。事實上,腐蝕的發生與空氣濕度(Absolute Humidity)關系甚微,與空氣相對濕度(Relative Humidity)則密不可分。此處的空氣濕度就是一般人所認知的空氣濕度,它是指在某一溫度下,空氣中所含的水蒸氣含量;而空氣相對濕度則是指在某一溫度下,空氣中的水蒸氣含量與該溫度下空氣所能容納的水蒸氣含量之比值。當空氣相對濕度到達某一臨界值(Threshold)時,水蒸氣會在金屬表面形成水膜,促使電化學(electrochemical)反應發生,進而加快腐蝕速率,因此東南亞地區的年平均空氣濕度固然高于北美或歐洲大陸地區,但兩地區的年平均空氣相對濕度則未必一定如此,事實上,全球大部分地區的年平均空氣相對濕度大約都在70%到80%之間,換言之,不論是東南亞地區或是大陸型氣候的美國,都會遭遇到相同程度的腐蝕問題。
在這個鋼筋水泥遍地的時代里,304不銹鋼管的組合成分分別是由化學成分、物理功能和焊接性組成的。所以不對能用它間獨自一種焊接資料和焊接工藝進行焊接。 今日咱們就了解下316不銹鋼管在焊接時需求留意哪些方面的疑問,在焊接過程中咱們應將底層弓覆層區別對待,別離選用各自適用的焊接資料來焊接。為確保覆層的耐蝕性,覆層的焊縫成分應盡量與覆層鋼成分一樣,但在兩層的接壤處,覆層必定被底層稀釋,使耐蝕性降低或脆化;而底層則被合金化而變脆。因此不銹鋼板焊接的關鍵是要處理好兩層接壤部位的焊接。處理的方法是在底層與覆層之間設過渡層焊縫。 焊后熱處理關于大厚度不銹鋼扳的焊接構件,焊后熱處理能夠焊接剩余應力。但應留意,熱處理溫度髙時,在碳鋼一側會構成鐵索體脫碳以,使進度降低;而在不銹鋼一側則被滲碳而變硬脆,形成沖擊韌度降低,變成焊接接頭失效的危險,這是不可取的. 奧氏體不銹鋼管在石油精煉工業中的詳細應用案例: 以石油煉廠廢氣、自然氣或石腦油作原料,經過一系列化學反響能夠制取乙烯、丙烯、乙快等,進一步合成能夠消費聚乙烯、聚苯乙烯、丙酮、丁二烯等。關于合成后的加工過程相似于化學工業,將接觸各類酸性介質,退役環境腐蝕性相當苛刻,并且介質條件變化幅度較大,所運用的資料范圍也較廣,觸及到不銹鋼、鐵鎳基耐蝕合金和鎳基耐蝕合金。 (1)乙烯消費 乙烯消費中的熱合成爐爐管主要運用0Cr25Ni20或高碳的25Cr-20Ni(HK40)離心鑄管,是針對高溫和高的蠕變斷裂強度所作出的選擇。管線采用Incolog800合金。在低溫條件下運用低溫鋼,僅在-100--175℃下運用0Cr18Ni9。 (2)乙炔 乙炔消費,因熱合成溫度在1100℃以上,故所運用的合號高于乙烯消費所用牌號。 (3)其他加工過程 其他加工過程包括氧化、水合、脫氫、脫水、烴化、異性化等。將要接觸工藝過程相關的酸性介質,所運用的資料主要是0Cr17Ni14Mo2和00Cr17Ni14Mo2,Inconel600、Incoloy800,20號合金以及Hastelloy B、C、D等。這些工藝過程的工作條件見下表。在石油化工的工藝過程中某些工藝環節需運用硫酸、、磷酸、鹽酸等腐蝕性介質,依據酸的濃度,溫度的不同而運用不同的耐蝕資料。 依據酸的濃度,溫度的不同而運用不同的耐蝕資料,詳情能夠參考:石油精練安裝用不銹鋼管
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天津不銹鋼板 1.0*1219*C 316l 天鋼 按照中鋼協的統計數據,截至1月10日當旬,國內重點鋼企日均天津不銹鋼板產量為156.81萬噸,較去年12月下旬增長了5.26萬噸。雖然1月20日當旬國內重點鋼企日均粗鋼產量回落至151.36萬噸,但是從行業網站對鋼鐵企業的統計來看,1月29日高爐開工率回升至73.90%,比1月22日上升了0.14%。這表明一些鋼廠已經開始為年后的傳統需求旺季做準備了,產量隨時可以回升。 天津不銹鋼板 導致鋼鐵行業發生這種變化的主要原因在于鋼材生產利潤好轉。根據萬得資訊提供的數據,全國盈利鋼廠比例已經從去年12月末的4.91%回升至25.77%,并且有一部分已經停產的鋼廠正在尋求資金支持,意圖重新復產。 未來下游需求是什么情況呢?從2015年12月的數據來看,全國固定資產投資累計增長10.00%,較11月份下降0.2%,下滑之勢略有減緩。其中12月房地產開發投資累計增速為1.00%,較前一月份下降0.3%。而12月基礎設施建設投資完成額累計增長17.29%,依舊保持著高速增長。2015年下半年,為穩定經濟增速,新批準了一批建設項目。統計局公布的數據顯示,截至12月末新開工項目計劃投資額累計增速為5.50%,較11月份的4.7%有明顯回升;截至12月末在建工程計劃投資額累計同比4.30%,較11月末的5.60%下降了1.3%。
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