波紋補償器的失效原因及解決方法

文章來源：http://www.2zdgf.cn 發(fā)布時間：2020-08-23 瀏覽次數(shù)：68

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

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

1、存在點蝕、裂紋開裂和腐蝕失效

原因分析：自20世紀90年代初波紋補償器在我國推廣以來，腐蝕失效占波紋補償器失效率的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)廠家和用戶必須認真對待，從各個方面加以控制。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，并對補償器表面進行固溶處理，可從根本上解決補償器的腐蝕問題。

另外，在補償器的設(shè)計和布置中應(yīng)考慮腐蝕問題，而這一點往往被忽視。經(jīng)實際檢查，檢查井內(nèi)設(shè)置的補償器腐蝕嚴重，特別是安裝在水網(wǎng)檢查井供水管道上的補償器腐蝕嚴重，回水管基本無腐蝕。其主要原因是供回水補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)時使用波紋管膨脹節(jié)，必須進行防水和隔熱，以阻止電流效應(yīng)電路的形成。

2、導(dǎo)向裝置故障：

普通的軸向補償器是一種拉桿結(jié)構(gòu)，由機體周圍的拉桿引導(dǎo)。拉桿拉彎截面小，抗彎矩能力差。當(dāng)長度較長時，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)向方式的補償器，當(dāng)補償量超過300mm時，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。嚴重時會扭曲固定支架，損壞管道系統(tǒng)。

導(dǎo)向裝置故障處理方法：

在波紋管補償器的生產(chǎn)制造過程中，應(yīng)進行整體抗彎強度計算，合理設(shè)計長徑比。采用抗彎能力強的外護管，內(nèi)導(dǎo)管作為導(dǎo)向裝置。

大型補償補償器容易引起導(dǎo)引頭失穩(wěn)。設(shè)計部門應(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)計選型時，應(yīng)特別注意補償器的選用不宜過多，以增加波紋補償器的制造難度。

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)套受氣流沖刷嚴重，槽內(nèi)有積水。根據(jù)制造標(biāo)準，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

動態(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)套與補償器的整體連接，從而導(dǎo)致問題的產(chǎn)生。但是，如果導(dǎo)套脫落，會造成嚴重后果。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)套補償器時，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)套和補償器的焊接強度。

4、波紋管故障：

波紋管是波紋補償器的主要部件，波紋管的失效主要表現(xiàn)為波紋管表面的失穩(wěn)。多層波紋管具有補償量大、剛度低、安全性好等優(yōu)點，得到了廣泛的應(yīng)用。然而，以下問題不斷出現(xiàn)。一種是在補償量較大的復(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。以上情況說明，在生產(chǎn)加工過程中，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。特別是補償金額較大的補償器的實際需求越來越廣泛。補償量越大，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算和優(yōu)化設(shè)計，并找到嚴格控制生產(chǎn)過程的方法。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隱患。