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淺析波紋管補(bǔ)償器失效原因
摘 要：波紋管補(bǔ)償器具有設(shè)計(jì)先進(jìn)、結(jié)構(gòu)合理、性能穩(wěn)定、撓性好、抗疲勞性高、耐高溫、耐腐蝕等特點(diǎn)。已廣泛用于船舶、石油、化工、鐵路、建筑、電力、核能、冶金、紡織印染、橡膠、塑料等工業(yè)部門.目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的波紋管補(bǔ)償器產(chǎn)品基本上按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)算、選型，并通過(guò)ISO9001質(zhì)量體系認(rèn)證。但是它良好的可靠性也需要諸如設(shè)計(jì)、制造、安裝、運(yùn)行管理等多個(gè)環(huán)節(jié)共同配合才能實(shí)現(xiàn)。
關(guān)鍵詞：波紋管補(bǔ)償器 失效原因 補(bǔ)償能力 改進(jìn)措施
波紋補(bǔ)償器屬于一種補(bǔ)償元件，如圖1，目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的波紋管補(bǔ)償器種類很多，都需要有一定的特別安裝方法，不是千篇一律的。例如，軸向單式波紋管補(bǔ)償器，安裝時(shí)需要有外保護(hù)筒;軸向內(nèi)外壓平衡式波紋管補(bǔ)償器，需要進(jìn)行架空管線;單式外壓軸向型(WDB)波汶補(bǔ)償器，主要用于補(bǔ)償管道的軸向位移，產(chǎn)品穩(wěn)定性好，多用于污水管線及蒸氣管線，為無(wú)約束型補(bǔ)償器，要注意固定支架的強(qiáng)度;直管壓力平衡型(ZPB)波紋補(bǔ)償器，主要用于補(bǔ)償管系的軸向位移，具體設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，補(bǔ)償量大，無(wú)內(nèi)壓推力等優(yōu)點(diǎn)，但價(jià)格較高。主要應(yīng)用于固定支架設(shè)置不易的大口徑直線管系。
波紋補(bǔ)償器屬于一種補(bǔ)償元件。其實(shí)波紋補(bǔ)償器出現(xiàn)性能影響，可能是受到由加工成型機(jī)焊接產(chǎn)生的殘余應(yīng)力，或者是工作內(nèi)壓及自重產(chǎn)生的一次薄膜應(yīng)力，再者就是熱脹產(chǎn)生的二次應(yīng)力，以及管道振動(dòng)、溫差、內(nèi)壓波動(dòng)及開(kāi)停機(jī)引起的交變應(yīng)力，最后就是安裝誤差及預(yù)變型造成的裝配應(yīng)力等。但是由于應(yīng)力的存在，使得波紋補(bǔ)償器處于彈塑性工作狀態(tài)之下，補(bǔ)償器的波峰波谷承受很大的拉應(yīng)力，為SCC的產(chǎn)生提供了拉應(yīng)力的條件，其結(jié)果是引起金屬晶格的扭曲，降低了該部位的電極電位，在與煙氣介質(zhì)(電解質(zhì)溶液)接觸時(shí)，這些部位成為腐蝕性微電池的陽(yáng)極，進(jìn)而造成局部腐蝕，隨著腐蝕的加劇，裂紋迅速擴(kuò)展，直至產(chǎn)品破壞。
1 波紋管補(bǔ)償器的失效類型及原因分析
生產(chǎn)企業(yè)對(duì)波紋管補(bǔ)償器失效原因分析發(fā)現(xiàn)，造成波紋管補(bǔ)償器失敗的原因如圖2：
(1)設(shè)計(jì)原因。
在對(duì)波紋管補(bǔ)償器進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中應(yīng)該考慮到它將要使用的環(huán)境，以及在這種環(huán)境中的各個(gè)細(xì)節(jié)。如是否會(huì)有腐蝕性等外界因素水處理劑和管道清洗劑對(duì)材料的影響等等。因此波紋管在設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)每一個(gè)波可以承受的位移大小，設(shè)計(jì)有一定的波紋數(shù)，當(dāng)每個(gè)波都在均勻地承受位移載荷，沒(méi)有局部超負(fù)荷時(shí)，波紋管可以正常的工作。設(shè)計(jì)合理時(shí)，可以保證一定的設(shè)計(jì)工作位移循環(huán)壽命次數(shù)。在JB/T 6169-92“金屬波紋管”標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)此項(xiàng)性能的檢測(cè)做出了規(guī)定。
(2)制造原因。在波紋管補(bǔ)償器的制作過(guò)程中應(yīng)該嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，因?yàn)樵谥谱鬟^(guò)程中造成波紋管補(bǔ)償器失效的原因很大。常見(jiàn)的一個(gè)原因是補(bǔ)償量達(dá)不到，再一個(gè)是壓力達(dá)不到，還有是補(bǔ)償器不符合使用環(huán)境，最后是補(bǔ)償器的質(zhì)量不過(guò)關(guān)，還有就是：波紋補(bǔ)償器達(dá)不到管道所需補(bǔ)償量;波紋管結(jié)構(gòu)不合理造成補(bǔ)償器失穩(wěn);管道支架設(shè)計(jì)或安裝出現(xiàn)問(wèn)題;無(wú)資質(zhì)的波紋補(bǔ)償器偽劣產(chǎn)品等。以上原因都是影響波紋補(bǔ)償器使用壽命的因素，建議廠家購(gòu)買知名品牌產(chǎn)品。要保證各個(gè)細(xì)節(jié)不出現(xiàn)錯(cuò)誤;以此來(lái)提高波紋管的質(zhì)量。
(3)安裝。波紋管不能承重，應(yīng)單獨(dú)吊裝;除設(shè)計(jì)要求預(yù)拉伸或冷緊的預(yù)變形量外，嚴(yán)禁使用波紋管變形的方法來(lái)調(diào)整管道的安裝偏差;安裝過(guò)程中不允許焊渣飛濺到波紋管表面和受到其他機(jī)械性損傷;波紋管所有活動(dòng)元件不得被外部構(gòu)件卡死或限制其活動(dòng)部位正常工作;水壓試驗(yàn)用水須干凈、無(wú)腐蝕性等。
(4)運(yùn)行管理。在平時(shí)的運(yùn)行中要注意對(duì)波紋管進(jìn)行維護(hù)與管理，以便在以后的運(yùn)行過(guò)程中不出現(xiàn)波紋管補(bǔ)償器失效的現(xiàn)象。我們?cè)趯?duì)波紋管進(jìn)行使用的時(shí)候要注意對(duì)波紋管補(bǔ)償器進(jìn)行維護(hù)，只有這樣才能夠保證波紋管在運(yùn)行過(guò)程中順利使用。下面分析一些常見(jiàn)的波紋補(bǔ)償器失效原因。
�、俨y補(bǔ)償器長(zhǎng)時(shí)間工作，不斷拉伸壓縮，已達(dá)到使用壽命。
�、诠嵫a(bǔ)償器，主要撓件為不銹鋼波紋管，造成波紋伸縮補(bǔ)償器裂縫，很大原因是由于波紋管材質(zhì)不符合標(biāo)準(zhǔn)，也就是選材差。
�、塾捎诔隹诙谁h(huán)與出口管存在間隙，污水污泥等沉積在波形補(bǔ)償器內(nèi)表面，以至波形補(bǔ)償器發(fā)生應(yīng)力腐蝕，從而導(dǎo)致開(kāi)裂。
2 改進(jìn)措施
(1)產(chǎn)品設(shè)計(jì)采用CAD繪圖及計(jì)算機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)，信息及生產(chǎn)管理實(shí)現(xiàn)局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)管理等自動(dòng)化辦公。
(2)制造廠方面要有完善的檢測(cè)手段，原材料進(jìn)廠均需進(jìn)行復(fù)驗(yàn)，所有產(chǎn)品出廠前均經(jīng)強(qiáng)度試驗(yàn)和氣密性試驗(yàn)，必要時(shí)可進(jìn)行X光探傷、真空檢漏、壓力脈沖、往復(fù)疲勞、振動(dòng)疲勞及爆破試驗(yàn)等各種試驗(yàn)。
參考文獻(xiàn)
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