Page 67 - 理化检验-物理分册2022年第十二期

DOI : 10.11973 / lh jy -wl202212012

航空管路补偿器平衡式波纹管开裂原因

郭河苗

( 太原航空仪表有限公司,太原 030006 )
摘 要: 在振动试验时, 某航空管路补偿器的平衡式波纹管发生开裂。采用宏观观察、 断口分
析、 化学成分分析、 金相检验和硬度测试等方法分析了波纹管开裂的原因。结果表明: 该平衡式波
纹管的开裂性质为疲劳开裂; 平衡式波纹管上靠近裂纹一端的内层波纹管与连接圈之间焊接接头
未熔合, 使内部气体进入双层波纹管的夹层; 平衡式波纹管第一个波峰外层内表面纵焊缝处存在表
面缺陷, 会产生应力集中, 裂纹起源于波纹管内表面应力集中处, 在内部气体压力和振动试验循环
应力的共同作用下, 裂纹不断向外表面和沿周向扩展, 最终发生疲劳开裂。
关键词: 管路补偿器;平衡式波纹管;振动试验;未熔合;疲劳开裂

中图分类号: TG115.2 文献标志码: B 文章编号: 1001-4012 ( 2022 ) 12-0051-04

Causesofcrackin g ofbalancedbellowsforaviationp i p elinecom p ensator

GUOHemiao

( Tai y uanAviationInstrumentCo. , Ltd. , Tai y uan030006 , China )

Abstract : Invibrationtest , thebalancedbellowsofanaviationp i p elinecom p ensatorcracked.Thecausesof

crackin gofbellowswereanal y zedb y macrosco p icobservation , fractureanal y sis , chemicalcom p ositionanal y sis ,

metallo g ra p hicexaminationandhardnesstest.Theresultsshowthatthecrackin gp ro p ert yofthebalancedbellows

wasfati g uecrackin g ; thewelded j ointbetweentheinnerbellowsnearthecrackendonthebalancedbellowsandthe

connectin g rin gwasnotfused , sothattheinternalg asenteredtheinterla y erofthedoublebellows.Therewere

surfacedefectsinthelon g itudinalweldoftheoutersurfaceofthefirstp eakofthebalancedbellows , whichwould

p roducestressconcentration.Thecrackori g inatedfromthestressconcentrationoftheinnersurfaceofthebellows.

Underthecombinedactionofinternal g as p ressureandc y clicstressofvibrationtest , thecrackcontinuedtoex p and

totheoutersurfaceandalon g thecircumferentialdirection , andfinall y fati g uecrackin goccurd.

pp
Ke y words : ielinecom p ensator ; balancedbellows ; vibrationtest ; unmelted ; fati g uecrackin g
航空管路补偿器是飞机高压管理系统的柔性连 裂、 应力腐蚀和过载断裂等 [ 2-7 ] 。
接和位移补偿部件, 一般由一个或几个波纹管及结 某型号航空管路补偿器由双层波纹管组件构
构件组成, 主要用于补偿热胀冷缩、 振动、 机械位移、 成, 其平衡式波纹管宏观形貌如图 1a ) 所示, 波纹管

安装误差等原因引起的管路和设备尺寸变化, 以消 材料牌号为 GH4169 , 单层壁厚约为 0.60mm , 由卷
除管路系统的应力, 确保管路系统的安全 [ 1 ] 。管路 管、 焊接、 固溶、 校圆、 液压成型、 整体时效、 气检等工

补偿器的核心补偿元件为金属波纹管, 而波纹管在 序加工而成。管路补偿器在完成 y 向1h 功能振动

服役过程中会受到振动、 工作载荷、 腐蚀等各种外力 和 2h 耐久振动试验后发生泄漏, 经气密性检验发
和环境作用, 导致波纹管破坏, 因此波纹管的耐久振 现, 泄漏部位为其平衡式波纹管的第一个波峰处, 经
动寿命和位移疲劳寿命直接影响到管路补偿器的使 观察发现泄漏部位有一条肉眼可见的裂纹, 裂纹沿
用寿命。金属波纹管的失效形式通常包括疲 劳开 波纹管周向延伸[ 见图 1b )], 在振动试验过程中, 管

路补偿器平衡式波纹管内部加载 2.0 MPa的压力。
收稿日期: 2022-02-18
为了找出该管路补偿器平衡式波纹管开裂的原因,
作者简介: 郭河苗( 1978- ), 女, 高级工程师, 主要从事理化检验
笔 者对其进行了一系列的理化检验和分析, 并对波
和失效分析工作, g hmw y b@163.com
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