波紋補(bǔ)償器的失效原因及解決方法

文章來(lái)源：http://www.cnsmq.com.cn 發(fā)布時(shí)間：2020-08-23 瀏覽次數(shù)：94

波紋補(bǔ)償器作為一種新型的補(bǔ)償元件，自20世紀(jì)90年代以來(lái)在我國(guó)得到了廣泛的應(yīng)用，但許多機(jī)組出現(xiàn)了一系列問(wèn)題，甚至造成了嚴(yán)重的事故，帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)影響。只有從根本上解決波紋補(bǔ)償器存在的問(wèn)題，才能保證補(bǔ)償器的使用效果。本文通過(guò)波紋補(bǔ)償器的應(yīng)用，分析了波紋補(bǔ)償器的失效原因及解決方法。

波紋補(bǔ)償器是根據(jù)美國(guó)EJNIA標(biāo)準(zhǔn)制造的。本標(biāo)準(zhǔn)原則上只規(guī)定了波紋管補(bǔ)償器的設(shè)計(jì)、制造和使用。由于廠家不同，在選材、設(shè)計(jì)布局、處理方法等方面存在較大差異。另外，由于管網(wǎng)設(shè)計(jì)、施工不當(dāng)及后期運(yùn)行管理等原因，故障是不可避免的，一般來(lái)說(shuō)，故障原因如下：

1、存在點(diǎn)蝕、裂紋開裂和腐蝕失效

原因分析：自20世紀(jì)90年代初波紋補(bǔ)償器在我國(guó)推廣以來(lái)，腐蝕失效占波紋補(bǔ)償器失效率的50%以上，是最常見的故障。金屬腐蝕開裂的原因應(yīng)該是相當(dāng)復(fù)雜的。根據(jù)局部腐蝕的不同特點(diǎn)可分為整體腐蝕和局部腐蝕。在金屬拉應(yīng)力和特定腐蝕環(huán)境共同作用下的脆性斷裂是應(yīng)力腐蝕開裂。特別是最早使用的補(bǔ)償器材料是304或304L，其耐腐蝕性差，在外部環(huán)境中容易發(fā)生快速腐蝕，局部快速腐蝕的破壞性和危險(xiǎn)性更大。

解決方案：雖然腐蝕的原因非常復(fù)雜，如產(chǎn)品材質(zhì)、加工性能差、使用環(huán)境差、管線設(shè)計(jì)和布置不合理造成的應(yīng)力集中等，但生產(chǎn)廠家和用戶必須認(rèn)真對(duì)待，從各個(gè)方面加以控制。制造廠在制造前應(yīng)充分了解用戶的使用情況，從源頭出發(fā)，選用新型耐腐蝕316L和Sn-P不銹鋼材料，并對(duì)補(bǔ)償器表面進(jìn)行固溶處理，可從根本上解決補(bǔ)償器的腐蝕問(wèn)題。

另外，在補(bǔ)償器的設(shè)計(jì)和布置中應(yīng)考慮腐蝕問(wèn)題，而這一點(diǎn)往往被忽視。經(jīng)實(shí)際檢查，檢查井內(nèi)設(shè)置的補(bǔ)償器腐蝕嚴(yán)重，特別是安裝在水網(wǎng)檢查井供水管道上的補(bǔ)償器腐蝕嚴(yán)重，回水管基本無(wú)腐蝕。其主要原因是供回水補(bǔ)償器與管段形成電偶效應(yīng)，導(dǎo)致電化學(xué)腐蝕。因此，應(yīng)保證補(bǔ)償器的間距。如果必須設(shè)置在檢查井內(nèi)，最好不要平行布置，而是在敷設(shè)時(shí)使用波紋管膨脹節(jié)，必須進(jìn)行防水和隔熱，以阻止電流效應(yīng)電路的形成。

2、導(dǎo)向裝置故障：

普通的軸向補(bǔ)償器是一種拉桿結(jié)構(gòu)，由機(jī)體周圍的拉桿引導(dǎo)。拉桿拉彎截面小，抗彎矩能力差。當(dāng)長(zhǎng)度較長(zhǎng)時(shí)，很容易發(fā)生彎曲失穩(wěn)，最終演變成波節(jié)破壞。我公司使用的所有以拉桿為導(dǎo)向方式的補(bǔ)償器，當(dāng)補(bǔ)償量超過(guò)300mm時(shí)，多次出現(xiàn)故障、變形和變形，導(dǎo)致波形一側(cè)受壓，另一側(cè)鼓包壓扁。嚴(yán)重時(shí)會(huì)扭曲固定支架，損壞管道系統(tǒng)。

導(dǎo)向裝置故障處理方法：

在波紋管補(bǔ)償器的生產(chǎn)制造過(guò)程中，應(yīng)進(jìn)行整體抗彎強(qiáng)度計(jì)算，合理設(shè)計(jì)長(zhǎng)徑比。采用抗彎能力強(qiáng)的外護(hù)管，內(nèi)導(dǎo)管作為導(dǎo)向裝置。

大型補(bǔ)償補(bǔ)償器容易引起導(dǎo)引頭失穩(wěn)。設(shè)計(jì)部門應(yīng)合理劃分管道系統(tǒng)布置，不應(yīng)增加固定支架的間距，以減少固定支架和導(dǎo)向支架的數(shù)量。在設(shè)計(jì)選型時(shí)，應(yīng)特別注意補(bǔ)償器的選用不宜過(guò)多，以增加波紋補(bǔ)償器的制造難度。

3、導(dǎo)流套故障：

導(dǎo)套的失效特征為：導(dǎo)套整體脫落。特別是在蒸汽管網(wǎng)中，導(dǎo)套受氣流沖刷嚴(yán)重，槽內(nèi)有積水。根據(jù)制造標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)套壁厚較薄，為不銹鋼板（1-2m m），由于其韌性差，受力后容易變形折疊翻邊。有兩種情況：一種是導(dǎo)套在活動(dòng)端部鼓包而導(dǎo)致撕裂，撕裂導(dǎo)套的尖端邊緣作用在波紋管上，導(dǎo)致波紋管爆裂；另一種是導(dǎo)套固定端焊接在碳鋼管上，焊縫高度小導(dǎo)致空氣腐蝕和振動(dòng)

動(dòng)態(tài)工況下，薄弱部位應(yīng)力較大，固定端焊接接頭端部張開，導(dǎo)致整個(gè)導(dǎo)套脫落。由于導(dǎo)套是輔助部件，廠家往往不注意導(dǎo)套與補(bǔ)償器的整體連接，從而導(dǎo)致問(wèn)題的產(chǎn)生。但是，如果導(dǎo)套脫落，會(huì)造成嚴(yán)重后果。因此，應(yīng)該引起重視。制造廠必須根據(jù)熱態(tài)參數(shù)選擇不同類型的導(dǎo)套。10年前我公司在更換蒸汽管網(wǎng)用碳鋼型導(dǎo)套補(bǔ)償器時(shí)，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)套未發(fā)生腐蝕損傷和變形，而薄壁不銹鋼導(dǎo)套大多脫落變形。因此，根據(jù)管徑選擇厚壁碳鋼代替薄壁碳鋼）不銹鋼是最佳選擇，尤其要注意導(dǎo)套和補(bǔ)償器的焊接強(qiáng)度。

4、波紋管故障：

波紋管是波紋補(bǔ)償器的主要部件，波紋管的失效主要表現(xiàn)為波紋管表面的失穩(wěn)。多層波紋管具有補(bǔ)償量大、剛度低、安全性好等優(yōu)點(diǎn)，得到了廣泛的應(yīng)用。然而，以下問(wèn)題不斷出現(xiàn)。一種是在補(bǔ)償量較大的復(fù)合結(jié)構(gòu)下，通常分成2-3段，每段6-8波）。一段波被壓平，另一段被拉開甚至壓平；另一種情況是多層波紋管外層1~2波被壓平，內(nèi)層被切割，看波紋間距結(jié)構(gòu)是否正常。以上情況說(shuō)明，在生產(chǎn)加工過(guò)程中，加工偏差較大，導(dǎo)致不同截面位置的剛度和彈性不均，無(wú)法產(chǎn)生正常變形。同一批次、不同批次波紋管的性能偏差率較大，尤其是剛度值較大，不可能有效地形成復(fù)合結(jié)構(gòu)，以保證在使用狀態(tài)下的應(yīng)力要求。特別是補(bǔ)償金額較大的補(bǔ)償器的實(shí)際需求越來(lái)越廣泛。補(bǔ)償量越大，剛度越好，承壓能力越高，形成矛盾統(tǒng)一體。因此，制造商必須在制造前充分計(jì)算和優(yōu)化設(shè)計(jì)，并找到嚴(yán)格控制生產(chǎn)過(guò)程的方法。不允許根據(jù)用戶的想法規(guī)范盲目增加賠償金額，給壓力安全和生命安全帶來(lái)隱患。