浅析波纹管补偿器失效原因论文

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1、浅析波纹管补偿器失效原因论文简介：波纹管补偿器的失效主要有腐蚀泄漏和失稳两种形式。通过正确地选择波纹管制作材料和结构、合理设计波形参数和疲劳寿命、保证安装质量等措施，可提高波纹管补偿器的安全可靠性。关键字：波纹管补偿器失效分析1前言波纹管补偿器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，高可靠性是主要原因。其可靠性是通过设计、制造、安装、运行管理等多个环节来保证的，任何一个环节的失控都会导致补偿器寿命的降低甚至失效。作者经过多年统计发现，造成波纹管补偿器失效的原因：设计占10%，制造厂家偷工减料占50%，安装不符合设备说明要求占20%.freelA标准对这几方面的

2、计算和评定都有明确的规定，但从多年的应用实践和波纹管失效分析中发现，标准中给出的关于稳定性的计算和评定方法不够全面，且疲劳寿命也仅给出了比较粗的界限范围（平均疲劳寿命在103～105适用）。有时一个完全符合标准要求的产品，在实际使用时也会出现一些问题。如内压轴向型补偿器预变位状态在压力试验时波纹管易产生平面失稳，大直径外压轴向型补偿器全位移工作状态波纹管易产生周向失稳，小直径复式拉杆型补偿器、铰链型补偿器全位移工作状态易产生柱失稳。波纹管过大的变形不仅对其稳定性造成影响，还会为应力腐蚀提供有利的环境条件。2.2.1波纹管疲劳寿命与其综合应力波纹管的补偿量取决于其疲劳寿命，疲劳寿命越

3、高，波纹管单波补偿量越小。为了降低成本，提高单波补偿量，有些生产厂家将波纹管的许用疲劳寿命降得很低，这样会导致由位移引起的波纹管子午向弯曲应力很大，综合应力很高，大大降低了波纹管的稳定性。表1给出了无加强U形波纹管许用疲劳寿命与子午向综合应力及单波补偿量之间的关系。表1许用疲劳寿命与综合应力及单波补偿量关系许用疲劳寿命［N］/次5000300020001000500200100综合应力σt/MPa90298810661224141717412051单波位移e/％708090100120150175注：（1）综合应力为由位移和压力引起的波纹管子午向综合名义应力；（2）波纹管平均疲劳寿

4、命N＝10［N］；（3）单波位移给出的是以许用寿命1000次为参照的参考值。由表1可以看出，降低疲劳寿命可以大幅度地提高波纹管单波位移，但同时波纹管综合应力也有大幅度地提高，这必将对波纹管的强度和稳定性造成较大的影响。2.2.2波纹管的综合应力与其耐压强度由标准中给出的波纹管平面稳定性和周向稳定性的计算方法和评定标准可以看出，二者反映的均为强度问题。当波纹管设计的许用寿命较低时，不仅其子午向综合应力较高，环向应力也比较高，使波纹管局部很快进入塑性变形，导致波纹管失稳。对于内压波纹管，位移应力在波纹管波峰和波谷处形成塑性铰，再加上压力应力，波纹管很快产生平面失稳。这就是低疲劳寿命波纹

5、管在位移条件下平面失稳压力远低于高疲劳寿命的波纹管的根本原因。例如在预变位状态下，即波纹管位移量为许用值的1/2时，一个许用疲劳寿命为200次的波纹管，尚未达到其允许设计压力时，已经产生平面失稳；许用疲劳寿命为1000次的波纹管，达到设计压力时，波纹管处于平面稳定状态，达到1.5倍设计压力时，波纹管处于临界失稳状态；许用疲劳寿命为2000次的波纹管达到设计压力1.5倍时，波纹管仍处于平面稳定状态。从外压波纹管纵向剖面看，相当于一个受压力的拱梁，工作时波纹管处于拉伸状态，相当于拱梁降低了拱高，其抗失稳的能力自然降低。当波纹管单波位移过大时，波纹平直部分倾斜，使得波纹管波峰直径有缩小的

6、趋势，但波峰圆环直径是确定的，为了协调变形，就会产生波峰塌陷，波纹管周向失稳。在国内外相应的标准中，关于位移对波纹管外压周向稳定性的影响均未涉及，有待于深入探讨。综上所述，虽然至今为止在热力管网的应用过程中尚未发现由疲劳而引起的破坏，但波纹管过低的设计疲劳寿命，将会导致灾难性的后果。2.2.3补偿器位移与其柱稳定性对于复式拉杆型和铰链型补偿器，横向位移是由波纹管角变位引起中间管段倾斜实现的。当波纹管产生角变位时，波纹管凸出侧承压面积大于凹陷侧承压面积，导致补偿器附加了一个横向力，较之轴向型补偿器更易产生柱失稳。显然波纹管单波位移越大，补偿器横向位移越大，越易产生柱失稳。3波纹管补偿

7、器的可靠性波纹管补偿器的可靠性是由设计、制造、安装及运行管理等多个环节构成的。可靠性也应该从这几个方面进行考虑。3.1可靠性设计3.1.1材料选择对用于供热管网的波纹管的选材，除应考虑工作介质、工作温度和外部环境外，还应考虑应力腐蚀的可能性、水处理剂和管道清洗剂对材料的影响等，并在此基础上结合波纹管材料的焊接、成型以及材料的性能价格比，优选出经济实用的波纹管制作材料。一般情况下，选用波纹管的材料应满足下列条件：（1）良好的塑性，便于波纹管的加工成形，且能通过随后的处理