波紋膨脹節腐蝕開裂的原因及影響

文章來源：http://www.cnsmq.com.cn 發布時間：2020-05-24 瀏覽次數：108

      由于某些原因，在役波紋管膨脹節總會造成損壞，其中腐蝕開裂占主要部分，因為波紋補償器的原材料是由不銹鋼波紋管制成，雖說是不銹鋼材質但在一定的環境下也是會發生腐蝕的，波紋補償器腐蝕所受的應力狀況較為復雜。

    應力主要來自加工變形和安裝變形引起的應力，工作壓力引起的應力，焊接變形引起的熱應力和殘余應力。應力類型主要包括環向膜應力，徑向膜應力和徑向彎曲應力。無論應力如何，拉應力和腐蝕環境的存在都可能導致波紋管膨脹節的腐蝕開裂。

在波峰和波谷之間的過渡處測量的內壁的徑向拉伸應力是最大的并且遠大于測量的環向拉應力。從殘余應力的分布來看，波峰和波谷之間的過渡不是整體在連續區域，這里的殘余應力也很大，因此裂縫大多出現在過渡帶，側波過渡帶是大多數在圓周方向。

   焊接殘余應力也是不銹鋼波紋管補償器腐蝕開裂的另一個應力源，有時相當大，并且會遠遠超過腐蝕開裂的閾值。當它與工作應力疊加時，它通常較大，因此波紋管膨脹節通常在圓筒接頭焊縫處產生平行于焊縫的周向裂縫。由于焊接殘余應力引起的腐蝕開裂在腐蝕開裂的總事故中占相當大的比例。

波紋管膨脹節的設計主要考慮三個因素：抗壓強度，穩定性和疲勞性能。雖然國家標準和美國EJMA標準對這些方面的計算和評估有明確的規定，但從波紋管膨脹節的應用實踐和失效分析中發現，穩定性的計算和評價方法不夠充分標準。綜合性和疲勞壽命僅給出相對較厚的邊界范圍（平均疲勞壽命適用于103至105）。有時，完全符合標準要求的產品在實際使用中會遇到一些問題。例如，軸向壓力型軸向補償器的預置換狀態在壓力測試期間易于產生平面不穩定性。大直徑外壓軸向型補償器完全移位。波紋管膨脹節易發生周向不穩定，小直徑雙拉桿型式補償器和鉸鏈式補償器由于全排量工作狀態容易產生柱不穩定。波紋管膨脹節的過度變形不僅影響其穩定性，而且還為應力腐蝕提供了有利的環境條件。

    波紋管膨脹節的疲勞壽命及其綜合應力，波紋管膨脹節的補償量取決于其疲勞壽命。疲勞壽命越高，波紋管膨脹節的單波補償量越小。為了降低成本并增加單波補償量，一些制造商將波紋管膨脹節的允許疲勞壽命降低到很低的水平，這導致由位移引起的波紋管膨脹節具有大的徑向彎曲應力，綜合壓力很大。波紋管膨脹節的穩定性降低。

    從標準中給出的波紋管膨脹節的平面穩定性和周向穩定性的計算方法和評價標準可以看出波紋管膨脹節的綜合應力和抗壓強度，兩者都反映了強度問題。當波紋管膨脹節設計的允許壽命較短時，不僅經向綜合應力高，而且環向應力也較高，使波紋膨脹節快速進入塑性變形，導致波紋管失穩。