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关于金属波纹管失效问题的讨论

时间:2018-07-23   来源:金属波纹管失效   作者:金属波纹管   点击:

  金属波纹管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共至失效。

  

一、金属波纹管失效问题的提出

  金属波纹管作为一种新型补偿设备,从80年末期开始使用,90年代得以大力推广。作为一种补偿性能良好,使用维护简单的补偿器。特别是在代替以往套筒式补偿器方面。得到大家的认可,但随着其使用年限与范围的增加、扩展。特别是在供热系统中渡纹管爆裂破损事故的不断发生,使得我们必须站在新的高度,重新认识波纹管。

  关于金属波纹管失效问题的讨论

二、金属波纹管失效的原因分析

  我们从6个方面进行了事故原因分析,试述如下:

  1、外观观察

  从爆裂后解体的金属波纹管的外观观察。几乎呈现一样的特征,波纹管外层的外壁有少量腐蚀产物,但仍然保持一定的金属光泽,裂纹很细,走向各异。在波纹管的第一层内壁以及第二、三层的内外壁有少量腐蚀产物附着。不锈钢薄板已经完全失去了金属光泽。坠落地面已无金属声响。层间堵塞腐蚀产物,造成结合力差,内表面附着均匀的薄水垢,无腐蚀产物,表面呈银灰色。裂纹情况与腐蚀产物相近。裂纹扩展方向具有发散特征,向各个方向开裂。

  以上观察我们可以判断:金属波纹管的腐蚀开裂应是外层逐层向内各层波纹管发展的。只是各层波纹管腐蚀破坏在时间上的有先后,才出现各层腐蚀开裂程度上的明显差异。腐蚀来自波纹管外,在进人波纹管层间后,连续并加快了腐蚀的产生。由此我们可以排除腐蚀及层间进汽原因而产生的破坏。

  2、应力分析

  应力的存在是导致应力腐蚀开裂的必要条件之一。应力的来源主要有:波纹管加工成型过程中产生的形变应力和残余应力:在服役期间的工作应力:装配不当导致的装配应力过大;腐蚀产物引起的。

  3、设计运行参数分析

  金属波纹管原始设计参数:设计压力:2。5MPa 设计温度:300%许用疲劳寿命:约1000次波纹管材质:304不锈钢单层厚度:1。2mm 金属波纹管是蒸汽管网目前唯一的补偿设备,服役期间运行参数来看。运行参数远小于设计参数。对其失效不会产生太大的影响。

  4、结构分析

  从外压金属波纹管纵向剖面看。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。

  5、腐蚀产物分析(需定量、定性分析)

  6、材质及微观金相分析(需定量、定性分析)

  

三、分析结论

  1、波纹管的爆损是由应力腐蚀造成的,腐蚀主要来源于外部环境。一是流入管道的天然水、化学盐水及污水。二是施工中所用的防水剂、防冻剂等。

  2、加工过程中所产生的形变马氏体不仅对材料的组织和结构,而且对材料力学性能和腐蚀行为产生明显影响。形变马氏体建立了一条对氯脆敏感途径,成为应力腐蚀裂纹扩展的活性通道。

  3、304不锈钢Ni元素含量影响组织的稳定性,Cl离子易导致形变马氏体产生。

  4、应力是腐蚀的条件,特别是腐蚀产物的楔入应力,加快了腐蚀的速度。

  5、位移应力对波纹管设计的影响不容忽视,另外,安装时未预拉伸及设计参数接近设备极限,都是重要影响因素。

  关于金属波纹管失效问题的讨论

四、金属波纹管失效问题的解决方法

  (一)、产品设计、加工方面

  1、改变以往304不锈钢材,选用耐腐蚀的超低碳奥氏体不锈钢(如316L)。

  2、充分认识加工过程形变马氏体对波纹管带来的各方面的影响,尽可能减少形变马氏体的生成。为降低加工残余应力和受载应力,推广首选低波高,大波距的波纹管。

  3、改进产品设计,重新认识多层和单层波纹管产品的优劣。并增加直观检查波纹管外腐蚀的渠道和方法,尽量减少突发事故发生。同时,可以考虑在外压式波纹管外增加密封装置,一来可以减少介质中的Cl腐蚀。二来可以减少突发事故的损失。

  4、重新研究并确立在一定条件下的波纹管寿命,提出在不同环境中波纹管合理的使用周期。在无腐蚀条件下对波纹管研究的基础上,重点研究应力与腐蚀的关系,找到在一定Cl离子浓度下应力最佳值。

  5、适当提高波纹管的安全系数。研究位移应力对波纹管产品影响,提高抵御意外事件的能力。

  (二)、工程设计施工方面

  1、设计人员必须对波纹管有足够的了解和认识,这是正确选择和使用波纹管的前提条件。

  2、施工必须遵守设计图纸要求。并严格工程质量检测程序,确保工程质量。

  3、施工中严禁使用含C1璃子的材料。严禁使用含Cl_离子的施工方法(如盐水防冻等)。

  4、严格选择金属波纹管生产厂家。并派驻厂员仔细把握从材料、加工到贮运的各个环节。

  5、建立波纹管档案,从设计、制造、施工、运行管理各方面都有明确记录。

  6、波纹管在生产、贮运及安装过程中应尽量避免污染。通常应贮存于阴凉干燥的库房,不得已露天放时。须使外压波纹管出口端向下(即按介质方由上向下),避免污水流入而引起腐蚀。

  金属波纹管是对原材料、产品设计加工工艺和运行管理诸方面都有明确要求的产品。有着其自身的使用条件及相应要求。本文正是力图通过波纹管爆损的现象,归纳和总结这些条件和要求,以期更加合理地用好波纹管。

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