关键词:
压力仪表
芯体
力学-化学耦合分析
腐蚀缺陷
应力集中
摘要:
石化压力仪表主要工作在复杂、恶劣的现场环境,其可靠性一直面临严重威胁。针对腐蚀环境下压力仪表关键单元芯体退化机理不清的问题,建立芯体有限元模型,借助热学-力学耦合分析,研究芯体的应力、温度和形变等参数分布,对比加载电流前后各参数的变化规律。进一步,利用力学-化学耦合分析,说明应力与腐蚀缺陷之间的相互作用机制,对比不同腐蚀深度和形变下芯体铝封装层最大应力的变化。结果表明,在未加载电流条件下,芯体铝封装层的应力分布相对均匀,但是在热稳态条件下,铝封装层的中心位置产生局部应力,中心和边缘位置的应力差最大达到2.8 MPa。更进一步,在高温和腐蚀的共同作用下,铝封装层发生腐蚀缺陷,腐蚀缺陷中心位置出现最大应力,应力在腐蚀缺陷中心两侧呈对称分布,且最大应力随着腐蚀缺陷深度的增加而增大,最大应力数值相比热稳态条件增大近6.1%。铝封装层的受力不均会加速材料退化,引发芯体产生塑性形变或断裂,进而无法准确感知压力。研究结果可为石化压力仪表性能分析提供参考,也可为其他行业压力仪表的可靠性提升提供数据支撑。