هل تساءلت يومًا عن سبب انكسار البراغي وتسببها في أعطال الماكينات؟ تستكشف هذه المقالة العوامل الحاسمة وراء كسور البراغي بدءًا من عيوب التصميم إلى مشاكل المواد. سوف تتعلم كيفية منع هذه الأعطال وضمان السلامة في أنظمتك الميكانيكية.
البراغي هي قفل شائع الاستخدام. إذا انكسر البرغي قليلاً، فيجب إغلاقه للصيانة. ومع ذلك، إذا انكسر بشكل سيء، فقد يتسبب ذلك في تلف الماكينات وقد يؤدي إلى وفيات بشرية.
مجرد استبدال الترباس المكسور لا يقضي تمامًا على خطر إعادة الكسر. لذلك، من الضروري تحليل العوامل التي تساهم في كسر البرغي وتحسينها.
من من منظور فردي، يمكن أن تختلف العوامل التي تؤدي إلى كسور البراغي بشكل كبير. ومع ذلك، من خلال فحص عدد كبير من عينات كسور البراغي يمكن تحديد بعض السمات المشتركة.
يمكن تقسيم دورة حياة المسامير إلى أربع مراحل: التصميم والتصنيع والاستخدام والصيانة، مع احتمال حدوث عطل. شقوق الانقطاع هي أكثر أنواع الفشل ضررًا.
لتجنب فشل كسر الترباس، من الضروري فهم المجموعة الكاملة والمجموعة الفرعية من العوامل التي تؤثر على كسر الترباس في مراحل مختلفة من دورة حياتها.
تم الحصول على الجدول 1 والجدول 2 بعد التحليل الإحصائي للعوامل المؤثرة في كسر 227 مسمارًا.
الجدول 1 التحليل الإحصائي للعوامل المؤثرة على الكسر في عينات كسر البراغي حسب المراحل
الإجمالي | 227 | |
كسر عامل المرحلة الواحدة | التصنيع | 81 |
التصميم | 34 | |
علم المواد | 14 | |
الاستخدام | 14 | |
مزيج من عاملين من مرحلتين يسبب الكسر | التصميم + التصنيع | 27 |
التصنيع + المواد | 17 | |
التصنيع+الاستخدام | 14 | |
تصميم+استخدام | 7 | |
التصميم + المواد | 1 | |
الاستخدام + المادة | 1 | |
مكسورة بمزيج من 3 مراحل + العوامل المادية | تصميم+تصميم+تصنيع+استخدام | 7 |
التصميم + المواد + التصنيع | 2 | |
المواد + التصنيع + الاستخدام | 7 | |
3 مراحل + المواد | 1 |
الجدول 2 تحليل الارتباط لكسر البرغي مع ثلاث مراحل ومواد في عينات كسر البرغي
تصنيف الارتباط | النسبة / % | ||
ذات الصلة بالتصنيع | مستقل | 81 | |
تركيبة | 75 | ||
الإجمالي | 156 | 68.7 | |
التصميم المتعلق | مستقل | 34 | |
تركيبة | 45 | ||
الإجمالي | 79 | 34.8 | |
ذات صلة بالمواد | مستقل | 14 | |
تركيبة | 29 | ||
العداد | 43 | 18.9 | |
ذات صلة بالاستخدام | مستقل | 14 | |
تركيبة | 37 | ||
الإجمالي | 51 | 22.5 |
قد يحدث كسر البرغي بسبب عامل واحد أو مجموعة من العوامل المتعددة.
يوضح الجدول 2 أن 77.5% من عينات كسور البراغي ناتجة عن عوامل ما قبل الاستخدام، في حين أن 68.7% من كسور البراغي مرتبطة بالتصنيع.
هناك العديد من العوامل التي يمكن أن تؤثر على العمر الافتراضي للبراغي، بما في ذلك قابليتها للكسر.
ومع ذلك، نظرًا لضيق المساحة، سنقوم فقط بإجراء تحليل أولي للآليات التي لها تأثير كبير في التأثير.
وفقًا للجدول رقم 3، فإن العوامل الرئيسية المسؤولة عن كسر البراغي أثناء مرحلة التصميم هي اختيار الموادوالقوى الخارجية المؤثرة على البراغي، وتصميم هيكل البرغي، وصغر القطر، واختلاف درجات الحرارة الناجم عن استخدام مواد مختلفة. هذه العوامل الخمسة وحدها مسؤولة عن 85 حالة، وهو ما يعادل 82.5% من إجمالي 103 حالات لوحظت في مرحلة التصميم.
2.1.1 تأثير عدم الملاءمة اختيار المواد على كسر البرغي
يعد اختيار المواد جانبًا حاسمًا في تصميم البراغي. يوضح الجدول 4 المكونات المتأثرة بالاختيار غير الملائم للمواد في عينات كسر البراغي.
كان التآكل البيئي والتآكل الإجهادي وعدم كفاية أو زيادة قوة المواد وعمليات المعالجة الحرارية غير المناسبة سببًا في 47 من أصل 58 حادثًا، وهو ما يمثل 81.01 تيرابايت من الحالات.
الجدول 3 تصنيف وتكرار العوامل المؤثرة على كسر البرغي في مرحلة التصميم في عينات كسر البرغي
العناصر المتأثرة | 103 |
اختيار المواد غير المناسب | 42 |
التأثير الخارجي: الاهتزاز والصلابة غير الكافية للموصلات | 17 |
تصميم هيكل الترباس | 14 |
قطر صغير | 7 |
حمل اختلاف درجات الحرارة الناجم عن اختلاف المواد | 5 |
عدد البراغي وترتيبها | |
مضاد للخسارة | 3 |
الطول وطريقة التوصيل | 3 |
متطلبات تصميم غير مناسبة | 3 |
أخرى | 5 |
(1) تأثير البيئة والتآكل الإجهادي على كسر البرغي
التآكل الإجهادي هو ظاهرة فشل تحدث في المواد عند تعرضها لمزيج من الإجهاد الساكن (خاصة إجهاد الشد) والتآكل.
عندما يتعرض البرغي للإجهاد وبيئة تآكل، يمكن أن تتلف طبقة الأكسيد السطحية للبرغي بسبب التآكل. يصبح السطح التالف هو القطب الموجب ويصبح السطح غير التالف هو القطب السالب.
ونتيجة لذلك، تزداد كثافة التيار الأنودي بشكل كبير، مما يتسبب في زيادة تآكل السطح التالف. تحت تأثير إجهاد الشد، تظهر الشقوق تدريجيًا في المنطقة المتضررة، والتي تتوسع تدريجيًا حتى يفشل البرغي.
لمنع التآكل الإجهادي، من المهم اختيار مواد ذات مقاومة قوية له. على سبيل المثال، في البيئات التي تحتوي على مياه ذات درجة حرارة عالية مع كبريتيدات، يوصى باستخدام الفولاذ الأوستنيتي المقاوم للصدأ المصنوع من الكروم والنيكل مع محتوى منخفض من المنجنيز.
بالإضافة إلى ذلك، يجب تحسين تصميم هيكل البرغي لتقليل تركيز الإجهاد.
يمكن أن يساعد تحسين بيئة التآكل أيضًا في منع التآكل الإجهادي. ويمكن القيام بذلك عن طريق إضافة مثبطات التآكل إلى وسط التآكل أو باستخدام طبقة واقية معدنية أو غير معدنية لعزل الوسط المتآكل.
(2) تأثير الترباس الضعيف أداء المواد على كسر البرغي
يشمل أداء المواد مؤشرات مختلفة، ويحدث الأداء الضعيف عندما تكون مادة البرغي المختارة غير متوافقة مع بيئة الخدمة. يمكن أن يؤدي استخدام مواد تتجاوز قدرتها الهندسية إلى كسر البرغي.
على سبيل المثال، انكسر مسمار التوصيل لوحدة 200 ميجاوات بسبب الاستخدام الأصلي ل 35 فولاذًا لم يتم إخماده أو تخفيفه وكان خشنًا ويدمانستاتن أو الهيكل المربوط. عند تحليل البرغي المكسور، تم التوصل إلى أن الفولاذ 35 لم يكن مناسبًا لتصنيع مسمار التوصيل. وبدلاً من ذلك، تم استخدام فولاذ 40CrNiMo لتعزيز الخواص الميكانيكية الشاملة لمادة البرغي.
ومع ذلك، من الضروري التأكد من مطابقة صلابة البراغي ومواد التوصيل عند استخدام فولاذ 40CrNiMo. عند فحص البرغي المكسور، تم اكتشاف أن تآكل البرغي بصلابة (260 ~ 280) HB تسبب في تلف ثقب البرغي. لذلك، فإن استخدام فولاذ 40CrNiMo لتحسين صلابة البرغي لتحقيق صلابة عالية قوة الإجهاد يمكن أن يكون لها عواقب سلبية.
وبالتالي، من الضروري إجراء اختبار شامل للخصائص الميكانيكية للحصول على حساسية الشق المنخفض، والصلابة المطابقة، وقوة إجهاد الانحناء للمسمار قبل الانتقال إلى استخدامه.
(3) تأثير القوة المفرطة أو غير الكافية على كسر البرغي
من السهل أن نفهم أن القوة غير الكافية يمكن أن تسبب كسورًا في المسامير، ولكن من السهل التغاضي عن العلاقة بين القوة المفرطة وكسر المسامير.
البراغي عالية القوة لا تزيد فقط من الحساسية لتركيزات الإجهاد عند الشقوق، ولكن لديها أيضًا قابلية أعلى لـ تقصف الهيدروجين.
تحدث التشققات الناجمة عن الهيدروجين عادةً عندما يتجاوز محتوى الهيدروجين في الفولاذ 5 أجزاء في المليون (جزء في المليون). ومع ذلك، في حالة الفولاذ عالي القوة، تتركز ذرات الهيدروجين في الفجوات الشبكية في مواقع تركيز الإجهاد الناتجة عن الشقوق من خلال الانتشار، حتى عندما يكون محتوى الهيدروجين في الفولاذ أقل من 1 جزء في المليون.
تتفاعل ذرات الهيدروجين هذه مع الخلعات، مما يتسبب في تثبيت خطوط الخلع وعدم قدرتها على الحركة بحرية، مما يجعل الجسم هشًا في النهاية.
2.1.2 العوامل الخارجية التي تؤثر على كسر البرغي
(1) تأثير الاهتزاز على كسر البرغي
تتأثر استجابة اهتزاز مسمار التوصيل في المقام الأول بعاملين: الخصائص النمطية لمسمار التوصيل وإثارة الاهتزاز المنقولة إلى المسمار بواسطة قطعة التوصيل.
بعد كسر مسمار التوصيل بين ناقل الحركة ومقلع الطاقة، تم إجراء اختبار نموذجي على المسمار الطويل. أظهرت النتائج أنه، في حالة عزم الشد 45 نيوتن-متر، فإن التردد الطبيعي لنمط الانحناء الأول 1155 هرتز، وكانت نسبة التخميد النمطي 0.67.
أثناء اختبار الاستجابة الاهتزازية لمقلع طاقة ناقل الحركة في ظل ظروف عمل المحرك، لوحظ أنه عند تشغيل نظام ناقل الحركة، كان البرغي الطويل متحمسًا لاهتزاز كبير بتردد اهتزاز رئيسي يتراوح بين 1000 و1500 هرتز. كان تردد الانحناء الأول للمسمار الطويل ضمن نطاق التردد هذا، وكانت نسبة التخميد منخفضة جدًا.
تسبب ذلك في حدوث تأثير تضخيم الرنين، مما أدى إلى استجابة رنين انحناء كبيرة للمسمار وإجهاد ديناميكي عالي الانحناء على الوصلة الملولبة. ونتيجة لذلك، انكسر مسمار التوصيل قبل الأوان.
(2) تأثير الصلابة غير الكافية للأجزاء المتصلة
لا تؤدي الصلابة غير الكافية في الأجزاء المتصلة إلى توليد اهتزازات فحسب، بل تتسبب أيضًا في حدوث ضغط غير متساوٍ على البراغي.
انكسرت مسامير التثبيت لمحرك ديزل بحري بشكل متكرر. وكشفت نتائج التحليل أن المحرك الرئيسي كان يعاني من اهتزازات كبيرة، وخاصة الاهتزازات الرأسية الناجمة عن ضعف الصلابة في القاعدة - قاع السفينة.
بعد أن تم لحام كتلة التموضع الإسفينية لدعامة تموضع المضيف بإحكام، لم يعد مسمار التثبيت ينكسر، حيث تم تعزيز صلابته.
كلا طرفي صفيحة فولاذية من غلاف أسطوانة الرافعة متصلة بلوحة الحافة بمسامير M22. ومع ذلك، لا توجد حلقة دعم تقوية أو حلقة تبطين محيطية داخل الأسطوانة، مما يؤدي إلى إنشاء شعاع مدعوم ببساطة على طول المحور.
ونتيجة لذلك، تكون الصلابة ضعيفة، وفي ظل ظروف العمل، يتعرض منتصف غلاف الأسطوانة لأكبر تشوه، مما يضع مسمار التوصيل M18 تحت أقصى قوة ويتسبب في كسره. وفي الوقت نفسه، لم تنكسر مسامير التوصيل بالقرب من صفيحة الحافة عند طرفي الأسطوانة.
2.1.3 تأثير بنية ثقب البرغي على كسر البرغي
إن العامل الأساسي الذي يساهم في كسر البرغي في هياكل ثقب البرغي والمسمار هو الشريحة الانتقالية الصغيرة. ويشمل ذلك الشريحة الانتقالية في جذر اللولب ورأس البرغي والمسمار والجزء السفلي. لا تولد الشريحة الانتقالية الصغيرة تركيزًا إجهاديًا فحسب، بل تؤدي أيضًا إلى توليد الإجهاد الداخلي أثناء المعالجة الحرارية، مما يؤدي إلى ظهور تشققات دقيقة أو ميول تشققات تقلل من قدرة تحمل البرغي.
يؤدي الجمع بين الأحمال الخارجية والإجهاد الداخلي إلى أن يتحمل البرغي حملاً يتجاوز الحد المسموح به، مما يؤدي إلى الكسر.
على سبيل المثال، انكسر مسمار المحمل الرئيسي لمحرك ديزل قاطرة DF 7B بسبب هذه الظاهرة.
بعد التعديل، تم التخلص من فتحة البرغي الوسطى، مما أدى إلى زيادة 45% في منطقة تحمل رأس مسمار المحمل الرئيسي وتحسين كبير في قوة الجزء الملولب.
علاوة على ذلك، أدى التخلص من ثقب البرغي الداخلي إلى التخلص من تركيز الإجهاد الناجم عن هيكل سن اللولب الداخلي للبراغي، مما أدى إلى زيادة قوة إجهاد البرغي.
إن جودة المعالجة الحرارية، والتشغيل الآلي، ومعالجة حجم الشرائح الانتقالية، والتركيب والتجميع، وعملية تشكيل البرغي، هي العوامل الرئيسية التي تؤثر على خطر كسر البرغي أثناء مرحلة التصنيع.
هناك 141 عاملاً، وهو ما يمثل 89.2% من 158. انظر الجدول 5 والجدول 6.
الجدول 5 تصنيف وعناصر العوامل المؤثرة على انكسار البراغي في مرحلة التصنيع
البند | 158 |
جودة المعالجة الحرارية | 71 |
جودة التصنيع | 40 |
الشريحة صغيرة جداً | 11 |
جودة الملاءمة والتركيب | 10 |
لا يوجد عيب في عملية التشكيل أو التشكيل المتكاملة | 9 |
عيب في سطح جذر السن اللولبي | 2 |
الطلاء وكسر التآكل | 1 |
أخرى | 14 |
الجدول 6 تصنيف وعناصر العوامل المؤثرة على انكسار البراغي بالمعالجة الحرارية
البند | 87 |
تصميم عملية المعالجة الحرارية وجودة العملية | 33 |
تقصف الهيدروجين | 14 |
إزالة الكربنة والحرق الزائد الجزئي | 11 |
خلل التنسج | 8 |
صلابة عالية وليونة منخفضة | 6 |
الكربنة السطحية أو المركزية | 5 |
جودة التسقية وذكاء المعالجة المسبقة | 5 |
المعالجة الحرارية وحبل جلدي قابل للتثبيت بالحرارة وتعارض المواد | 1 |
آخرون | 4 |
2.2.1 تأثير المعالجة الحرارية على كسر البرغي
تتمثل العوامل الرئيسية المسؤولة عن كسر البرغي في تصميم عملية المعالجة الحرارية وجودة العملية وتقصف الهيدروجين, إزالة الكربنةوالحرق الزائد الموضعي، وضعف البنية، والصلابة العالية، واللدونة المنخفضة. تمثل هذه العوامل مجتمعةً 82.8% من أصل 87 حالة تمت دراستها.
(1) تأثير تصميم عملية المعالجة الحرارية وجودة العملية على كسر البرغي
يتم تقديم مثال لتوضيح تأثير عمليات المعالجة الحرارية غير السليمة على كسر البرغي. عندما يكون ناقص التكافؤ مروي ومخفف يتم استخدام الفولاذ 42CrMo كمادة للبراغي، ويكون حجم المقطع كبيرًا (على سبيل المثال ≥ 500 مم)، يصبح تحقيق نسبة العائد 0.9 مع معالجة التبريد والتلطيف التقليدية أمرًا صعبًا.
ولتحقيق الهدف، من الضروري تقليل درجة حرارة التقسية، أي استخدام التقسية في درجة حرارة متوسطة أو التقسية في درجة حرارة منخفضة. ومع ذلك، سيؤدي ذلك إلى انخفاض الصلابة وزيادة القوة، وسيحتوي الهيكل المعدني على عيوب (النوع الثاني من هشاشة المزاج).
كانت نتائج اختبار مجموعة من البراغي على النحو التالي: قوة عالية (σb>1200 ميجا باسكال)، وصلابة عالية (HBS>400)، والبنية المعدنية عبارة عن تروستيت مقسّى، وهو ما يدعم هذه الملاحظة تمامًا.
تشير الدراسات التي أجريت على الصعيدين الوطني والدولي إلى أنه كلما زادت قوة الفولاذ، كلما كان أكثر عرضة للتشقق. ولذلك، إذا كانت الصلابة غير كافية عندما يكون σb>1200 ميجا باسكال، يمكن أن يحدث الكسر الهش منخفض الإجهاد بسهولة.
(2) تأثير التقصف الهيدروجيني على كسر البرغي
غالبًا ما تحتاج البراغي المستخدمة في البيئات المسببة للتآكل والتي تتطلب قوة عالية إلى معالجة مضادة للتآكل.
ومع ذلك، فإن بعض العمليات المضادة للتآكل، مثل الطلاء بالكروميمكن أن يؤدي إلى التقصف الهيدروجيني.
وقد أظهرت الأبحاث أنه كلما زادت قوة المادة، زادت حساسيتها للتقصف الهيدروجيني، وزادت سرعة نمو التشققات.
في البنى المجهرية للصلب، تتبع القابلية للتقصف الهيدروجيني عمومًا هذا الترتيب من الأعلى إلى الأقل: المارتينسيت، والباينيت العلوي، والباينيت السفلي، والسوربيت، والبرليت، و الأوستينيت. تعتمد القوة العالية على البنية المعدنية المقابلة.
يمكن أن ينتج التقصف الهيدروجيني عن الهيدروجين الداخلي أو الخارجي. يتولد الهيدروجين الداخلي أثناء التصنيع، بينما يتغلغل الهيدروجين الخارجي أثناء الاستخدام.
بشكل عام، سيؤدي الهيدروجين الداخلي إلى تشقق البرغي أو كسره قبل الاستخدام أو بعده، بينما يتطلب الهيدروجين الخارجي عملية تراكم للوصول إلى مستوى التلف الذي سيؤدي إلى كسر البرغي.
لذلك، يستغرق الأمر وقتًا حتى ينكسر البرغي.
لتجنب كسور التقصف الهيدروجين الناجمة عن الطلاء الكهربائي، يوصى باستخدام الطلاءات الخالية من التقصف الهيدروجيني، مثل طلاءات الزنك والكروم التي يشيع استخدامها في صناعات مثل السيارات والفضاء.
2.2.2 تأثير جودة المعالجة الآلية على كسر البرغي
أثناء عملية تصنيع البرغي، قد تتشكل عيوب مثل التجاعيد والطيات والشقوق الدقيقة بسبب المعالجة غير السليمة. وغالبًا ما تؤدي هذه العيوب إلى مزيد من التشقق أو التمدد في خيوط البراغي أثناء الدرفلة أو التشكيل أو المعالجة الحرارية. على وجه الخصوص، تميل هذه العيوب إلى أن تتركز في جذر خيوط البراغي.
تحت الإجهاد الدوري أو الحمل الدوري، تكون الشقوق الدقيقة في جذر خيوط البراغي عرضة لتركيز الإجهاد، مما قد يؤدي إلى تحفيز مصادر التعب والتسبب في كسور إجهاد متعددة المصادر.
في وحدة التوربينات الغازية بقدرة 350 ميجاوات، لوحظ وجود خط تصنيع آلي على سطح الكسر في مسمار السخان. كان هذا الخط موجودًا عند تقاطع البرغي ورأس البرغي. بالإضافة إلى ذلك، تم العثور على حفرة تآكل كبيرة على الخط، مما يشير إلى تآكل واضح في الشقوق قبل تصدع البرغي.
كشفت عمليات فحص المظهر الإضافية عن أن سطح القضيب المصقول بالمسمار كان خشنًا. لم يصبح هذا مصدرًا لتركيز الإجهاد فحسب، بل وفر أيضًا ظروفًا للتآكل الشقوق والتآكل الإجهادي.
يعرض الجدول رقم 7 العوامل المؤثرة والعناصر المتعلقة بالمواد التي تساهم في كسر البرغي في عينة البراغي المكسورة. ويشمل 39 عنصرًا تتعلق بالشوائب وجودة المواد والعيوب المعدنية والمحتوى الزائد من العناصر الكيميائية، والتي تمثل 86.71 ت3 ت3 من إجمالي 45 عنصرًا.
الجدول 7 العوامل والعناصر التي تؤثر على انكسار البراغي حسب المواد
البند | 45 |
الدمج | 16 |
جودة المواد | 10 |
العيب المعدني | 7 |
العناصر الكيميائية للمواد | 6 |
الفصل | 4 |
ميكروكراك | 2 |
(1) تأثير الشوائب على كسر المزلاج
عندما ينفصل المغنيسيوم والكالسيوم من الشوائب الغريبة، وكذلك الكبريت والمنجنيز والكروم وعناصر أخرى داخل المادة، نحو حدود الحبيبات يمكن أن يسبب تقصف حدود الحبيبات. يمكن أن يحدث هذا التقصف في مناطق محلية، مما يؤدي إلى تشققات محتملة.
وعلاوة على ذلك، إذا كان حجم الشوائب في البراغي كبيرًا بشكل مفرط، خاصةً بالقرب من الطبقة السطحية، يمكن أن يسرع من بدء وانتشار شقوق التعب في البراغي.
التوزيع النطاقي ل MnS شوائب في الفولاذ يمكن أن يزيد أيضًا من قابليته للتشقق الناتج عن الهيدروجين.
(2) تأثير التوريد خواص المواد على كسر البرغي
في بعض بيئات الخدمات، لا يكفي التركيز فقط على القوة والصلابة من مواد البراغي. يجب إيلاء اعتبار شامل لعوامل مثل اللدونة وصلابة الصدمات ومقاومة التآكل وحساسية الشق والفرق في الأداء بين درجة حرارة الغرفة ودرجة حرارة التشغيل.
يشير عدم المطابقة في أداء المواد إلى الحالة التي لا تفي فيها المواد الموردة بمتطلبات التصميم.
بعد كسر مسامير سخان الغاز في وحدة توربينات غازية، تم اكتشاف من خلال التركيب الكيميائي والتحليل المعدني أن المسامير المكسورة لم تكن مصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ من النوع 304 المحدد في التصميم. وبدلاً من ذلك، تم صبها بعد عدة مواد الفولاذ المقاوم للصدأ تمت إعادة صهرها، وكانت مقاومتها للتآكل غير كافية، مما أدى إلى تآكل كلفاني بين البراغي واللوحة العمياء بسبب اختلاف إمكانات القطبين في البداية.
على الرغم من أن البراغي المكسورة على شفة صمام التحكم في الضغط الوسيط لمولد التوربينات البخارية اجتازت اختبارات القوة الميكانيكية والصلابة الموضعية في درجة حرارة الغرفة، إلا أن كلاهما فشل في الاختبار عند درجة حرارة التشغيل البالغة 540 درجة مئوية.
(3) تأثير العيوب المعدنية للمواد على كسر المزلاج
وجود الرخاوة، والفقاعات، وشوائب الخبث، والشقوق الداخلية في مواد المسامير يقلل بشكل كبير من الإجهاد الفعلي المسموح به للمواد.
يُظهر التحليل الكلي والجزئي لسطح الكسر للبراغي عالية القوة أنه بعد بدء الكسر في مصدر الكسر، تتوسع العملية بسرعة وبشكل غير مستقر حتى تنكسر. يحدث هذا لأن المادة تحتوي على العديد من العيوب الدقيقة، مثل الشقوق الدقيقة والمسامير الدقيقة، والتي تقلل من الإجهاد الفعلي المسموح به وهي أيضًا شرط أساسي لنمو الكسر السريع وغير المستقر.
ويرتبط تكوين هذه التشققات الدقيقة بعدم اكتمال إزالة الغازات والخبث أثناء الصهر، وكذلك الإزالة غير الكاملة أثناء التشكيل اللاحق.
تشمل العوامل الرئيسية التي تساهم في كسر البراغي أثناء الاستخدام قوة الشد المسبق، وقوة الشد غير المتساوية، وطرق الشد غير السليمة، ومشاكل التركيب، والمشاكل الأخرى ذات الصلة.
من أصل 92 حادثة مسجلة، كانت هذه القضايا الثلاث مسؤولة عن 69 حادثة، وهو ما يمثل 75.01 تيرابايت من الحالات المسجلة، كما هو موضح في الجدول 8.
(1) تأثير قوة الشد المسبق على كسر البرغي
يتعذر الوصول إلى هيكل ختم وصلة المشبك بسبب ارتفاع درجة الحرارة وظروف الضغط العالي.
لإحكام ربط مسمار المشبك، يستخدم المشغل مفتاح ربط خاص يبلغ طوله مترًا واحدًا تقريبًا حتى لا يمكن إحكام ربطه أكثر من ذلك. ومع ذلك، يتسبب ذلك في تجاوز التحميل المسبق للمسمار للضغط المسموح به للمسمار.
بمجرد ارتفاع ضغط خط الأنابيب، يزداد ضغط البرغي بشكل أكبر، مما يؤدي في النهاية إلى كسر البرغي في فترة زمنية قصيرة.
في حالة وجود مجموعة من مسامير قضيب التوصيل، إذا كان أحد المسامير يفتقر إلى التحميل المسبق الكافي، فستتشكل فجوة كبيرة بين عمود التوصيل وجلبة المحمل.
في ظل تشغيل العمود المرفقي عالي السرعة، سيتحمل البرغي أحمال صدمات كبيرة متناوبة وعزوم ثني متناوبة، مما يؤدي إلى التعب والكسور. يجب بعد ذلك نقل الحمل إلى مسمار آخر، والذي سيصبح بدوره مثقلاً بالأحمال الزائدة ويتعرض للكسر بدوره.
(2) قوة تثبيت غير متساوية وطريقة تثبيت غير مناسبة
أثناء صيانة الضاغط، لم يستخدم موظفو الصيانة مفتاح عزم الدوران لتطبيق قوة الشد المسبق المصممة على البراغي. وبدلاً من ذلك، استخدموا بدلاً من ذلك مفتاح ربط برأس صلب ومطرقة ثقيلة لتطبيق القوة، معتمدين فقط على خبرتهم لتقدير مقدار الضغط الصحيح.
ونتيجة لذلك، كانت قوة ما قبل الشد المطبقة على البراغي غير متناسقة. تلقت البراغي الموجودة في المناطق التي كانت ملائمة للطرق قوة شد مسبقة أكبر، بينما تلقت البراغي الموجودة في المناطق الأقل سهولة قوة أقل.
بعد تحليل توزيع الكسر في مسامير رأس أسطوانة الضاغط، وجد أن معظم المسامير الموجودة في موقع الطرق الملائم قد انكسرت، وهو ما يتوافق مع النتائج التحليلية.
(1) تعتمد أهداف الجودة لدورة حياة المنتجات الميكانيكية على تحقيق جودة دورة حياة جميع أجزائها، بما في ذلك البراغي. يتمثل النهج المبتكر في وضع مفهوم جودة دورة الحياة على مستوى الأجزاء وتحديد العوامل المؤثرة في كسر البراغي.
(2) تتأثر جودة دورة حياة البراغي بمراحل وعوامل متعددة. تحديد مجموعة من العوامل التي تؤثر على كسر البراغي يمكن أن يساعد في التخطيط العام واختيار هذه العوامل، وبالتالي تحقيق أهداف جودة دورة حياة البراغي.
(3) هناك حاجة إلى مواصلة تعزيز مجموعة العوامل المؤثرة في كسر البراغي بشكل مستمر، وكذلك استكمال وتنقيح المواد التعليمية والوثائق ذات الصلة لدعم ممارسة مفهوم جودة دورة حياة البراغي والمنتجات الميكانيكية.