波纹管膨胀节在供热工程中的应用

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1、波纹管膨胀节在供热工程中的应用波纹管膨胀节作为补偿性能良好，维护使用简便的补偿元件，在国内外供热管网中得到了越来越广泛的应用。国内自八十年代中期大面积采用集中供热以来，波纹管膨胀节越来越多的取代了传统的“п”形补偿和套筒补偿，为城市的现代化建设作出了贡献。随着使用年限的增加，波纹管膨胀节失效偶有发生，虽然比例很低，由于直接关系百姓的生活，已越来越多的引起有关方面的关注。因而有必要对近十几年波纹管膨胀节的用量，失效膨胀节的数量，膨胀节失效原因进行详细的分析，以其对此类补偿装置的安全性可靠性有全面的了解。针对波纹管膨胀节在使用过程中出现的问题，确定合理的解决方法，提高波

2、纹管膨胀节的安全可靠性。1波纹管膨胀节可靠性分析波纹管膨胀节之所以能够在许多行业中得到广泛应用，除具有良好的补偿能力之外，高可靠性是使波纹管膨胀节在众多补偿器中脱颖而出的主要原因。与套筒补偿器、球形补偿器等机械密封形补偿器相比，波纹管膨胀节不存在密封性能随位移循环而降低的问题。由于波纹管为一薄壁挠性元件，在高应力状态下工作，是管系中最薄弱的部位，因而波纹管膨胀节的安全可靠性成为用户最为关心的问题。波纹管膨胀节的的可靠性是通过设计、制造、安装、运行管理等多个环节保证的，任何一个环节的失控都会导致膨胀节寿命的降低甚至失效，即便如此，从近十几年波纹管膨胀节在供热工程中的应

3、用实践来看，其可靠度还是很高的。据统计，我所近十年来供给供热电行业的九千余套膨胀节中，腐蚀失效的膨胀节5套（环境腐蚀引起），管系试压失效膨胀节9套（试压时压力表失效），工作超压失稳失效的膨胀节5套，结构件焊接造成膨胀节失效1套（与制造相关），共计20套，其可靠度达到0.998。对于民用工矿设备来说，已经相当安全可靠了。2供热管网用波纹管膨胀节概况及失效原因分析2.1供热管网类型国内供热管网可粗分为架空管线、地沟敷设和直埋敷设三种。架空管线具有敷设方式灵活，根据管线走向，可采用不同结构型式的膨胀节，在满足补偿要求的同时降低工程造价。架空管线由于膨胀节暴露于外部环境中，

4、因而外部大气环境的优劣对波纹管的影响较大。对于地沟敷设的供热管网，当沟内保持清洁干燥无污染时，是膨胀节比较理想的工作环境；但当地沟存在污水、融雪盐水或其它腐蚀性介质时，将会对波纹管产生腐蚀，其腐蚀状况与小室积水的成分相关。九十年代后期，国内供热管网大量选择直埋管网，由于管线直埋于土壤，膨胀节与管线接口处很难理想密封，因而土壤环境及地下水质条件成为波纹管膨胀节结构设计和选材必须考虑的因素。2.2供热管网波纹管用材由于300系不锈钢在大气、水蒸气及淡水等介质中具有良好的耐蚀性，因而在国外供热管网中一直是波纹管的主流用材。国内集中供热用波纹管最初均选择300系不锈钢中最低

5、档的1Cr18Ni9Ti或304不锈钢。如1984年启用的天津集中供热工程（架空蒸汽管线），1990年启用的北京石电供热工程（地沟热水管线），以及后来上马的太原供热工程、郑州供热工程、洛阳供热工程等，所用波纹管材质多为1Cr18Ni9Ti或304不锈钢，结构件材质为低碳钢或低合金钢；除极个别产生腐蚀失效外，直到现在绝大部分波纹管仍在使用中。在九十年代中期，由于个别地区（如天津经济开发区，为地沟敷设管线，大部分波纹管长期浸泡于高浓度的盐碱溶液中）环境条件比较恶劣，出现波纹管受外部环境腐蚀产生失效现象，引起业内人士注意，供热工程用波纹管开始选择耐蚀性较好的316和316

6、L不锈钢。八十年代末供热管网直埋技术传入我国，由于直埋管线不用开地沟，可节约管沟敷设费用，一次性投资较低，且符合城市美化环境的要求，因而发展很快。在地下水位较低的地区，直埋波纹管膨胀节一般选用外压或内压加外套管结构，不考虑环境腐蚀问题。在地下水位较高且地下水中含有氯离子、硫离子、碱等腐蚀性介质的地区，直埋波纹管膨胀节一般选用联合保护型结构。此类膨胀节由工作波纹管和保护波纹管组成，工作波纹管由300系不锈钢制造，保护波纹管由300系不锈钢加防腐涂料或由高镍耐蚀合金制造。保护波纹管的作用是将外部腐蚀环境与工作波纹管隔绝开来，保护工作波纹管不受外部腐蚀介质的侵蚀。随着近些

7、年江河水质、城市地下水质条件的变化，供热管网内部介质也有了较大的变化，尤其在沿海地区、重工业地区，供热介质中所含有害物质如氯离子、硫离子、游离氧越来越多。如太原某供热管网供热介质中氯离子含量最高达到170ppm；天津某供热管线，热源厂直接用河水补水，致使供热介质中氯离子含量最高达到400ppm以上。由于300系不锈钢对氯离子引起的应力腐蚀比较敏感，这些地区的用户对300系不锈钢制波纹管有些担心，为了保证波纹管的安全使用，在于介质接触的部分增设耐蚀金属层。2.3供热管网波纹管膨胀节的失效类型及原因分析2.3.1波纹管失效类型供热管网用波纹管膨胀节的失效在管线试压和