Henan Topology Intelligent Machinery Co., Ltd.
一、現(xiàn)場(chǎng)怎么發(fā)現(xiàn)
鼓包:缸筒外壁局部突然“長(zhǎng)胖”,高度 2–5 cm,多出現(xiàn)在距缸口 200-400 mm 處;用手一摸就能感覺(jué)到“小山包”。
裂紋:鼓包頂部或焊縫熱影響區(qū)伴隨 10–30 mm 縱向裂口,乳化液順裂縫外滲,壓力表 10 min 掉壓 >2 MPa。
掉壓速率:裂紋一旦貫通,掉壓呈“跳水”型,10 min 可歸零,頂板隨即出現(xiàn)臺(tái)階下沉。
二、量化紅線(現(xiàn)場(chǎng)直接用)
鼓包高度 ≥1 cm 或裂紋長(zhǎng)度 ≥10 mm → 必須整機(jī)下線更換;
鼓包 ≥0.5 cm 但 <1 cm → 每日手摸+超聲測(cè)厚,壁厚減薄 >15 % 立即停換;
掉壓速率 >0.2 MPa/min → 先關(guān)截止閥,再啟動(dòng)鄰架支撐,防止倒架。
三、為什么鼓?為什么裂?
沖擊礦壓:瞬時(shí)內(nèi)壓可達(dá)額定 2 倍(63 MPa→120 MPa),27SiMn 屈服強(qiáng)度 835 MPa 被局部突破,先鼓包后撕裂。
側(cè)向力疊加:傾斜工作面使立柱受“軸向+橫向”雙軸應(yīng)力,鼓包臨界壓力下降約 30 %。
焊縫隱患:缸底焊趾處鑄造氣孔、夾渣,應(yīng)力集中系數(shù) Kt≈2.1,裂紋常從這里起跳。
高溫+腐蝕:乳化液 >60 ℃ 時(shí)材料屈服強(qiáng)度下降 8 %;Cl? >1000 mg/L 時(shí)點(diǎn)蝕坑成為裂紋源,疲勞壽命由 26 萬(wàn)次降到 11.5 萬(wàn)次。

四、學(xué)術(shù)/研究空白
“內(nèi)壓+彎曲+腐蝕”三軸耦合模型缺試驗(yàn)數(shù)據(jù)庫(kù),無(wú)法預(yù)測(cè)鼓包臨界壓力。
鼓包-裂紋轉(zhuǎn)換準(zhǔn)則:需建立“局部應(yīng)變≥臨界應(yīng)變”判據(jù),目前只有經(jīng)驗(yàn)值。
讓壓結(jié)構(gòu):內(nèi)置爆破片或中部波紋段,能否把鼓包臨界壓力提高 40 %?實(shí)驗(yàn)室正在 2 萬(wàn)循環(huán)驗(yàn)證。
激光熔覆再制造:410NiMo 熔覆層殘余壓應(yīng)力 ?320 MPa,能否使鼓包臨界壓力恢復(fù)到新件 90 %?壽命試驗(yàn)仍在進(jìn)行。
五、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急與根治
臨時(shí):鼓包<1 cm、裂紋<5 mm 可用外箍鋼帶+環(huán)氧封堵,限壓 25 MPa,壽命 10 天。
根治:深部大采高工作面優(yōu)先選用雙伸縮立柱或帶 35 MPa 讓壓閥的單伸縮立柱,系統(tǒng)沖擊 >35 MPa 自動(dòng)泄荷,鼓包事故率可降 70 %。
