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怎麽樣保證波紋管補償器使用正常

2015-4-16      瀏覽:

 波紋管補償器在使用中降低疲勞壽命可以大幅度地提高波紋管單波位移,但同時波紋管綜合應力也有大幅度地提高,這必將對波紋管的強度和穩定性造成較大的影響。 波紋管的綜合應力與其耐壓強度 ,二者反映的均為強度問題。當波紋管設計的許用壽命較低時,不僅其子午向綜合應力較高,環向應力也比較高,使波紋管局部很快進入塑性變形,導致波紋管失穩。 

   對於內壓波紋管,位移應力在波紋管波峰和波穀處形成塑性鉸,再加上壓力應力,波紋管很快產生平麵失穩。這就是低疲勞壽命波紋管在位移條件下平麵失穩壓力遠低於高疲勞壽命的波紋管的根本原因。例如在預變位狀態下,即波紋管位移量為許用值的1/2時,一個許用疲勞壽命為200次的波紋管,尚未達到其允許設計壓力時,已經產生平麵失穩;許用疲勞壽命為1000次的波紋管,達到設計壓力時,波紋管處於平麵穩定狀態,達到1.5倍設計壓力時,波紋管處於臨界失穩狀態;許用疲勞壽命為2000次的波紋管達到設計壓力1.5倍時,波紋管仍處於平麵穩定狀態。

   從外壓波紋管縱向剖麵看,相當於一個受壓力的拱梁,工作時波紋管處於拉伸狀態,相當於拱梁降低了拱高,其抗失穩的能力自然降低。當波紋管單波位移過大時,波紋平直部分傾斜,使得波紋管波峰直徑有縮小的趨勢,但波峰圓環直徑是確定的,為了協調變形,就會產生波峰塌陷,波紋管周向失穩。在國內外相應的標準中,關於位移對波紋管外壓周向穩定性的影響均未涉及,有待於深入探討。

   綜上所述,雖然至今為止在熱力管網的應用過程中尚未發現由疲勞而引起的破壞,但波紋管過低的設計疲勞壽命,將會導致災難性的後果。 
補償器位移與其柱穩定性對於複式拉杆型和鉸鏈型補償器,橫向位移是由波紋管角變位引起中間管段傾斜實現的。當波紋管產生角變位時,波紋管凸出側承壓麵積大於凹陷側承壓麵積,導致補償器附加了一個橫向力,較之軸向型補償器更易產生柱失穩。顯然波紋管單波位移越大,補償器橫向位移越大,越易產生柱失穩。

   波紋管補償器的可靠性是由設計、製造、安裝及運行管理等多個環節構成的。可靠性也應該從這幾個方麵進行考慮。 

   材料選擇 對用於供熱管網的波紋管的選材,除應考慮工作介質、工作溫度和外部環境外,還應考慮應力腐蝕的可能性、水處理劑和管道清洗劑對材料的影響等,並在此基礎上結合波紋管材料的焊接、成型以及材料的性能價格比,優選出經濟實用的波紋管製作材料。 

   一般情況下,選用波紋管的材料應滿足下列條件:(1)良好的塑性,便於波紋管的加工成形,且能通過隨後的處理工藝(冷作硬化、熱處理等)獲得足夠的硬度和強度。(2)高彈性極限、抗拉強度和疲勞強度,保證波紋管正常工作。(3)良好的焊接性能,滿足波紋管在製作過程中的焊接工藝要求。(4)較好的耐腐蝕性能,滿足波紋管在不同環境下工作要求。大多數生產廠家都采用奧氏體不鏽鋼,如材料牌號為0Cr18Ni9(相當於304)、00Cr19Ni10(相當於304L)、0Cr17NiMo2(相當於316)、00Cr17Ni4Mo2(相當於316L)。為了提高波紋管的耐蝕性,現供熱管網波紋管的用材多選用316或316L,這兩種材料用於熱力管網應該是性能價格比較為優良的材料。 

   對於地溝敷設的熱力管網,當補償器所處管道地勢較低時,雨水或事故性汙水會浸泡波紋管,應考慮選用耐蝕性更強的材料,如鐵鎳合金、高鎳合金等。由於此類材料價格較高,在製造波紋管時,可以考慮僅在與腐蝕性介質接觸的表麵增加一層耐蝕合金。 

  疲勞壽命設計由波紋管補償器的失效類型及原因分析可以看出,波紋管的平麵穩定性、周向穩定性及耐腐蝕性能均與其位移量即疲勞壽命相關。過低的疲勞壽命將會導致波紋管穩定性及耐蝕性能下降。根據試驗和使用經驗,用於供熱工程的波紋管疲勞壽命應不小於1000次。

   大多數波紋管的失效是由外部環境腐蝕造成的,因此在進行補償器的結構設計時,可考慮隔絕外部腐蝕介質與波紋管的接觸。如對於外壓軸向型補償器可在出口端環與出口管之間增加填料密封裝置,其作用相當於套筒補償器,既可抵擋外部腐蝕介質的侵入,又給波紋管補償器增加了一道安全屏障,即使波紋管破壞,補償器還可以起到補償作用並避免波紋管失效。 

   保證安裝質量 
   波紋管不能承重,應單獨吊裝;除設計要求預拉伸或冷緊的預變形量外,嚴禁用使波紋管變形的方法來調整管道的安裝偏差;安裝過程不允許焊渣飛濺到波紋管表麵和受到其他機械性損傷;波紋管所有活動元件不得被外部構件卡死或限製其活動部位正常工作;水壓試驗用水須幹淨、無腐蝕性,對奧氏體不鏽鋼材質應嚴格控製水中氯離子含量不超過25×10-6,並應及時排盡波紋中的積水等。 

   4 結束語 
   補償器存在的問題主要有波紋管的穩定性及腐蝕。通過合理的設計波紋管波形參數和疲勞壽命、安裝正確及管係應力分析完善等措施,可以解決波紋管的穩定性問題。對於腐蝕問題,可以通過兩種方式解決:(1)合理的波紋管選材和補償器結構設計,阻斷腐蝕源。(2)加強小室積水管理,從根本上解決腐蝕問題。

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