波紋補償器在應用中失效的原因

文章來源：http://www.cnsmq.com.cn 發布時間：2020-06-23 瀏覽次數：71

波紋補償器屬于補償元件。它主要利用波紋管本體的有效膨脹變形來吸收管道系統因熱膨脹和收縮而引起的尺寸變化，或補償管道、導管、容器的軸向、橫向和角位移，波紋補償器還可以達到降噪減震的效果。波紋補償器已逐漸應用于現代工業中。波紋補償器利用彈性元件的膨脹變形是用來吸收管道膨脹和收縮引起的變形。

根據調查統計波紋補償器在應用中失效的原因主要有一下幾個方面：

　　1、失穩變形。

　　在膨脹節檢測中最普遍的失效情況就是失穩。通常表現為平面失穩或柱失穩，在設計的壓力和位移范圍內，產品發生明顯變形，不符合標準規定。尤其在補償位移和壓力共同作用下更容易發生失穩現象，發生失穩后產品的疲勞壽命較大降低。

　　波紋管發生失穩現象的原因通常有以下幾點:

　　①部分企業缺乏設計能力，不熟悉產品標準，采用照搬圖紙或憑借經驗進行產品設計，導致產品不符合實際使用工況要求。

　　②為了降低成本，不按標準進行設計，如采取減少設計層數、減少總體壁厚、減少波紋數量、降低材料品質等手段，導致產品本身性能降低。

　　③制造廠生產工藝問題。除設計問題與材料問題，制造廠在生產產品時缺少必需的制造工藝以保證產品性能與設計相符，而且產品生產過程中缺少質量控制。最終導致試驗樣品外形不勻稱，波高波距離散較大，波紋管局部應力集中，使產品發生失穩現象。

　　2、疲勞破壞。

　　疲勞壽命是波紋補償器的重要安全性能考核指標。目前TSG D7002-2006《壓力管道元件型式試驗規則》中要求疲勞壽命試驗的循環次數應不低于2000次。而實際中有一些產品疲勞壽命失效次數不足500次。

　　在實際運行中，在波紋補償器波峰或波谷附近區域內的應力易超過材料的屈服強度進而產生大范圍塑性變形，當塑性變形累積到一定程度，波紋管局部產生微裂紋，微裂紋長大或合并，波紋管就可能出現疲勞斷裂失效。在試驗過程中，失穩引起失效比例較大。當產品運行中發生失穩時，失穩波吸收的補償位移增加，其所受位移應力變大，從而疲勞壽命次數較大減少。

　　3、焊接問題。

　　焊接是焊制承壓設備制造中的重要工藝，焊接質量在很大程度上決定了制造質量。在檢驗過程中，波紋補償器受壓筒節縱焊縫不合格比例較高，射線探傷結果不合格率接近2000，多為未焊透缺陷，另外還存在氧化嚴重、夾渣、夾鎢、內凹等現象;波紋管管坯縱焊縫出現未融合現象比例也較大。

　　未焊透缺陷原因:焊接電流小，根部間隙小，焊接速度過快、焊把角度不正常等均易產生未焊透的缺陷。

　　氧化嚴重缺陷原因:打底焊時，管內充壓裝置未能起到良好的保護作用，焊縫背面將氧化;焊接過程中對熔池及焊絲端頭保護不良，或焊絲表面有氧化雜質也將會引起氧化嚴重。

　　夾渣、夾鎢缺陷原因:被氧化的焊絲端頭未清理即送人熔池中，易產生夾渣缺陷;若鎢極長度伸出量過大，焊  動作不穩定，鎢極與焊絲或鎢極與熔池相碰后，又未終止焊接，易造成夾鎢缺陷。

　　內凹缺陷原因:裝配間隙小，焊接過程中焊把擺動幅度大，致使電弧熱量不能集中于根部，產生了背面焊縫低于試件表面的內凹現象。

　　4、綜合應力。

    對疲勞壽命較低的波紋補償器進行失效分析時發現，在應力檢驗項目上，其產品綜合應力較大‘試驗表明應力對波紋補償器性能有很大影響。

　　波紋管的綜合應力較高會使得波紋管局部很快進人塑性變形，導致波紋管失穩、對于內壓波紋管，位移應力在波紋管波峰或波谷處形成塑性變形，復合壓力應力，波紋管易產生平面失穩。通過EJ MA標準中給出的波紋管平面穩定性和周向穩定性的計算方法和評定標準可以看出，波紋管的綜合應力與其耐壓強度二者反映的均為強度問題。同時，從許用壽命公式中也可以看出，較高的綜合應力會導致壽命降低，從而較大降低波紋管性能，并且為應力腐蝕提供有利的環境條件。