浅谈国内波纹管膨胀节在供热工程中的应用设计.docx

《浅谈国内波纹管膨胀节在供热工程中的应用设计.docx》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、浅谈国内波纹管膨胀节在供热工程中的应用设计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

2、法，提高波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

3、纹管膨胀节在供热工程中的应用实践来看，其可靠度还是很高的。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，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

4、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系不锈钢中最低档的1Cr18Ni9Ti或304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

5、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。由于300系不锈钢对氯离子引起的应

6、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运行期间均有发生。管线试压时出现问题主要有两种类型，(1)由于管系临时支撑不当，或管系固定支架设置不合理，导致支架破坏，波纹管过量变形而失效;(2)由于波纹管设计所考虑的压力或位移安全裕度不够，管线试压时波纹管产生失稳变形失。波纹管在运行期间的失效主要表现为腐蚀泄漏和失稳变形两种形式，其中又以腐蚀失效居多。从腐蚀失效波纹管

7、的解剖分析发现，腐蚀失效通常分两种类型：点腐蚀穿孔和应力腐蚀开裂;其中氯离子应力腐蚀开裂约占整个腐蚀失效的95%。波纹管失稳有两种类型：强度失稳和结构失稳;强度失稳包括内外压波纹管平面失稳和外压波纹管周向失稳，结构失稳是内压波纹管膨胀节的柱失稳。2.3.2波纹管失效原因分析2.3.2.1波纹管腐蚀失效原因从近二十年波纹管在供热管网的应用实践来看，波纹管的腐蚀失效与内部输送介质和外部环境条件均有关系。当内部介质符合标准要求时，外部环境的腐蚀是造成波纹管失效的主要原因。架空管网在安装完毕后，通常会将管道连波纹管膨胀节一起包覆于密封的外护层中，当外护层密封不

8、理想时，大气中的腐蚀介质、酸雨、沿海地区盐雾等均会对波纹管造成腐蚀。但至今尚无架空管线腐蚀失效