Khớp quay, là thành phần cốt lõi để đạt được khả năng bịt kín động và tĩnh trong hệ thống truyền chất lỏng, được sử dụng rộng rãi trong-các ứng dụng môi trường có nhiệt độ cao như hơi nước và dầu nóng. Gãy do ứng suất nhiệt là một trong những dạng hư hỏng điển hình của chúng, có thể dẫn đến rò rỉ phương tiện, thời gian ngừng hoạt động của thiết bị và thậm chí là tai nạn an toàn. Vì vậy, việc tìm hiểu nguyên nhân và biện pháp phòng ngừa là rất quan trọng đối với sản xuất công nghiệp.
Bản chất của đứt gãy do ứng suất nhiệt là sự hình thành ứng suất không được giải phóng trong khớp quay do sự giãn nở nhiệt và co lại của các bộ phận của nó do thay đổi nhiệt độ. Khi ứng suất này vượt quá giới hạn chảy của vật liệu, hiện tượng gãy giòn hoặc dẻo sẽ xảy ra.
Các nguyên nhân chính bao gồm ba khía cạnh:
Thứ nhất, sự biến động mạnh về nhiệt độ: Việc sử dụng nhanh-phương tiện có nhiệt độ cao hoặc làm mát nhanh trong khi tắt máy gây ra sự thay đổi nhiệt độ đột ngột ở các bộ phận như vỏ khớp và ống bọc trục. Những thay đổi tức thời về sự giãn nở nhiệt bị hạn chế bởi cấu trúc, ngăn cản sự giãn nở và co lại tự do, do đó tích tụ ứng suất nhiệt đáng kể;
Thứ hai, khiếm khuyết về thiết kế kết cấu: Độ dày thành không đồng đều, bán kính chuyển tiếp quá nhỏ và độ cứng liên kết giữa bề mặt bịt kín và vỏ không đủ có thể tạo ra các điểm tập trung ứng suất, dẫn đến nứt trong quá trình luân chuyển nhiệt;
Thứ ba, lựa chọn vật liệu không phù hợp: Việc không chọn vật liệu có khả năng chịu nhiệt độ cao và hệ số giãn nở nhiệt thấp dựa trên điều kiện làm việc, chẳng hạn như sử dụng thép cacbon thông thường thay vì thép hợp kim chịu nhiệt-hoặc sự hiện diện của các khuyết tật đúc trong vật liệu, làm giảm khả năng chống chịu ứng suất nhiệt.
Ngăn chặn hiện tượng đứt gãy do nhiệt đòi hỏi một-cách tiếp cận đa diện, bao gồm việc thích ứng với điều kiện làm việc, tối ưu hóa thiết kế kết cấu, nâng cấp vật liệu cũng như cải thiện hoạt động quản lý vận hành và bảo trì.
Ở mức điều kiện làm việc, cần kiểm soát tốc độ dao động nhiệt độ của môi trường và tránh tác động trực tiếp của môi trường có nhiệt độ-cao lên mối nối. Có thể thêm các thiết bị làm nóng trước hoặc đệm;
Về mặt thiết kế kết cấu, việc sử dụng các lớp vỏ có độ dày bằng nhau, tăng bán kính chuyển tiếp và kết hợp các cấu trúc bù đàn hồi trong khoang bịt kín có thể giải phóng ứng suất tạo ra do sự giãn nở và co lại vì nhiệt;
Lựa chọn vật liệu phải phù hợp với nhiệt độ làm việc. Đối với các ứng dụng-nhiệt độ cao, nên ưu tiên các vật liệu chịu nhiệt-như thép không gỉ 316L và hợp kim Inconel và có thể sử dụng lớp phủ gốm ở những khu vực quan trọng để tăng cường khả năng chịu nhiệt;
Về mặt vận hành và bảo trì, thường xuyên kiểm tra sự phân bổ nhiệt độ và trạng thái bịt kín của mối nối, tránh ma sát khô tạo ra nhiệt độ cao cục bộ và thực hiện các biện pháp làm mát dần dần trong quá trình tắt máy để giảm sốc nhiệt độ.
Tóm lại, đứt gãy do ứng suất nhiệt ở khớp quay là kết quả của sự tác động tổng hợp của sự thay đổi nhiệt độ, thiết kế kết cấu và tính chất vật liệu. Bằng cách kết hợp một cách khoa học các điều kiện vận hành, tối ưu hóa thiết kế kết cấu, lựa chọn vật liệu-chất lượng cao cũng như tăng cường quản lý vận hành và bảo trì, nguy cơ đứt gãy do ứng suất nhiệt có thể được giảm thiểu một cách hiệu quả, đảm bảo-hoạt động ổn định lâu dài của khớp quay.