波紋補償器在應用中失效的原因

文章來源：http://www.dingy176.cn 發(fā)布時間：2020-06-23 瀏覽次數(shù)：49

波紋補償器屬于補償元件。它主要利用波紋管本體的有效膨脹變形來吸收管道系統(tǒng)因熱膨脹和收縮而引起的尺寸變化，或補償管道、導管、容器的軸向、橫向和角位移，波紋補償器還可以達到降噪減震的效果。波紋補償器已逐漸應用于現(xiàn)代工業(yè)中。波紋補償器利用彈性元件的膨脹變形是用來吸收管道膨脹和收縮引起的變形。

根據(jù)調(diào)查統(tǒng)計波紋補償器在應用中失效的原因主要有一下幾個方面：

　　1、失穩(wěn)變形。

　　在膨脹節(jié)檢測中最普遍的失效情況就是失穩(wěn)。通常表現(xiàn)為平面失穩(wěn)或柱失穩(wěn)，在設計的壓力和位移范圍內(nèi)，產(chǎn)品發(fā)生明顯變形，不符合標準規(guī)定。尤其在補償位移和壓力共同作用下更容易發(fā)生失穩(wěn)現(xiàn)象，發(fā)生失穩(wěn)后產(chǎn)品的疲勞壽命較大降低。

　　波紋管發(fā)生失穩(wěn)現(xiàn)象的原因通常有以下幾點:

　?、俨糠制髽I(yè)缺乏設計能力，不熟悉產(chǎn)品標準，采用照搬圖紙或憑借經(jīng)驗進行產(chǎn)品設計，導致產(chǎn)品不符合實際使用工況要求。

　?、跒榱私档统杀?，不按標準進行設計，如采取減少設計層數(shù)、減少總體壁厚、減少波紋數(shù)量、降低材料品質(zhì)等手段，導致產(chǎn)品本身性能降低。

　?、壑圃鞆S生產(chǎn)工藝問題。除設計問題與材料問題，制造廠在生產(chǎn)產(chǎn)品時缺少必需的制造工藝以保證產(chǎn)品性能與設計相符，而且產(chǎn)品生產(chǎn)過程中缺少質(zhì)量控制。最終導致試驗樣品外形不勻稱，波高波距離散較大，波紋管局部應力集中，使產(chǎn)品發(fā)生失穩(wěn)現(xiàn)象。

　　2、疲勞破壞。

　　疲勞壽命是波紋補償器的重要安全性能考核指標。目前TSG D7002-2006《壓力管道元件型式試驗規(guī)則》中要求疲勞壽命試驗的循環(huán)次數(shù)應不低于2000次。而實際中有一些產(chǎn)品疲勞壽命失效次數(shù)不足500次。

　　在實際運行中，在波紋補償器波峰或波谷附近區(qū)域內(nèi)的應力易超過材料的屈服強度進而產(chǎn)生大范圍塑性變形，當塑性變形累積到一定程度，波紋管局部產(chǎn)生微裂紋，微裂紋長大或合并，波紋管就可能出現(xiàn)疲勞斷裂失效。在試驗過程中，失穩(wěn)引起失效比例較大。當產(chǎn)品運行中發(fā)生失穩(wěn)時，失穩(wěn)波吸收的補償位移增加，其所受位移應力變大，從而疲勞壽命次數(shù)較大減少。

　　3、焊接問題。

　　焊接是焊制承壓設備制造中的重要工藝，焊接質(zhì)量在很大程度上決定了制造質(zhì)量。在檢驗過程中，波紋補償器受壓筒節(jié)縱焊縫不合格比例較高，射線探傷結(jié)果不合格率接近2000，多為未焊透缺陷，另外還存在氧化嚴重、夾渣、夾鎢、內(nèi)凹等現(xiàn)象;波紋管管坯縱焊縫出現(xiàn)未融合現(xiàn)象比例也較大。

　　未焊透缺陷原因:焊接電流小，根部間隙小，焊接速度過快、焊把角度不正常等均易產(chǎn)生未焊透的缺陷。

　　氧化嚴重缺陷原因:打底焊時，管內(nèi)充壓裝置未能起到良好的保護作用，焊縫背面將氧化;焊接過程中對熔池及焊絲端頭保護不良，或焊絲表面有氧化雜質(zhì)也將會引起氧化嚴重。

　　夾渣、夾鎢缺陷原因:被氧化的焊絲端頭未清理即送人熔池中，易產(chǎn)生夾渣缺陷;若鎢極長度伸出量過大，焊  動作不穩(wěn)定，鎢極與焊絲或鎢極與熔池相碰后，又未終止焊接，易造成夾鎢缺陷。

　　內(nèi)凹缺陷原因:裝配間隙小，焊接過程中焊把擺動幅度大，致使電弧熱量不能集中于根部，產(chǎn)生了背面焊縫低于試件表面的內(nèi)凹現(xiàn)象。

　　4、綜合應力。

    對疲勞壽命較低的波紋補償器進行失效分析時發(fā)現(xiàn)，在應力檢驗項目上，其產(chǎn)品綜合應力較大‘試驗表明應力對波紋補償器性能有很大影響。

　　波紋管的綜合應力較高會使得波紋管局部很快進人塑性變形，導致波紋管失穩(wěn)、對于內(nèi)壓波紋管，位移應力在波紋管波峰或波谷處形成塑性變形，復合壓力應力，波紋管易產(chǎn)生平面失穩(wěn)。通過EJ MA標準中給出的波紋管平面穩(wěn)定性和周向穩(wěn)定性的計算方法和評定標準可以看出，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。同時，從許用壽命公式中也可以看出，較高的綜合應力會導致壽命降低，從而較大降低波紋管性能，并且為應力腐蝕提供有利的環(huán)境條件。