波紋補償器的失效原因及解決方法

文章來源：http://www.dzzwjy.com 發(fā)布時間：2020-08-23 瀏覽次數：100

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。

波紋補償器是根據美國EJNIA標準制造的。本標準原則上只規(guī)定了波紋管補償器的設計、制造和使用。由于廠家不同，在選材、設計布局、處理方法等方面存在較大差異。另外，由于管網設計、施工不當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該是相當復雜的。根據局部腐蝕的不同特點可分為整體腐蝕和局部腐蝕。在金屬拉應力和特定腐蝕環(huán)境共同作用下的脆性斷裂是應力腐蝕開裂。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雜，如產品材質、加工性能差、使用環(huán)境差、管線設計和布置不合理造成的應力集中等，但生產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，在補償器的設計和布置中應考慮腐蝕問題，而這一點往往被忽視。經實際檢查，檢查井內設置的補償器腐蝕嚴重，特別是安裝在水網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，導致電化學腐蝕。因此，應保證補償器的間距。如果必須設置在檢查井內，最好不要平行布置，而是在敷設時使用波紋管膨脹節(jié)，必須進行防水和隔熱，以阻止電流效應電路的形成。

2、導向裝置故障：

普通的軸向補償器是一種拉桿結構，由機體周圍的拉桿引導。拉桿拉彎截面小，抗彎矩能力差。當長度較長時，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向方式的補償器，當補償量超過300mm時，多次出現(xiàn)故障、變形和變形，導致波形一側受壓，另一側鼓包壓扁。嚴重時會扭曲固定支架，損壞管道系統(tǒng)。

導向裝置故障處理方法：

在波紋管補償器的生產制造過程中，應進行整體抗彎強度計算，合理設計長徑比。采用抗彎能力強的外護管，內導管作為導向裝置。

大型補償補償器容易引起導引頭失穩(wěn)。設計部門應合理劃分管道系統(tǒng)布置，不應增加固定支架的間距，以減少固定支架和導向支架的數量。在設計選型時，應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、導流套故障：

導套的失效特征為：導套整體脫落。特別是在蒸汽管網中，導套受氣流沖刷嚴重，槽內有積水。根據制造標準，導套壁厚較薄，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：一種是導套在活動端部鼓包而導致撕裂，撕裂導套的尖端邊緣作用在波紋管上，導致波紋管爆裂；另一種是導套固定端焊接在碳鋼管上，焊縫高度小導致空氣腐蝕和振動

動態(tài)工況下，薄弱部位應力較大，固定端焊接接頭端部張開，導致整個導套脫落。由于導套是輔助部件，廠家往往不注意導套與補償器的整體連接，從而導致問題的產生。但是，如果導套脫落，會造成嚴重后果。因此，應該引起重視。制造廠必須根據熱態(tài)參數選擇不同類型的導套。10年前我公司在更換蒸汽管網用碳鋼型導套補償器時，發(fā)現(xiàn)導套未發(fā)生腐蝕損傷和變形，而薄壁不銹鋼導套大多脫落變形。因此，根據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，得到了廣泛的應用。然而，以下問題不斷出現(xiàn)。一種是在補償量較大的復合結構下，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，內層被切割，看波紋間距結構是否正常。以上情況說明，在生產加工過程中，加工偏差較大，導致不同截面位置的剛度和彈性不均，無法產生正常變形。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合結構，以保證在使用狀態(tài)下的應力要求。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)化設計，并找到嚴格控制生產過程的方法。不允許根據用戶的想法規(guī)范盲目增加賠償金額，給壓力安全和生命安全帶來隱患。