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那些因素影响到了补偿器设计疲劳寿命与稳定性

发表时间:2019-09-29 【

    波纹管的设计主要考虑耐压强度、稳定性和疲劳性能等三个方面的因素。虽然国家标准和EJMA标准对这几方面的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。


    补偿器存在的问题主要有波纹管的稳定性及腐蚀。通过合理的设计非金属补偿器波形参数和疲劳寿命、安装正确及管系应力分析完善等措施,可以解决波纹管的稳定性问题。对于腐蚀问题,可以通过两种方式解决:(1)合理的波纹管选材和补偿器结构设计,阻断腐蚀源。(2)加强小室积水管理,从根本上解决腐蚀问题。

   波纹补偿器是典型低频疲劳部件(即频率<105),其波峰和波谷处于塑性高应力范围内,极易在较低的循环次数下发生疲劳破坏而失效。蒸气直埋管道在输送介质、气流脉冲、阀门开启、封关、分支节点、弯管阻力变化,特别是管道的汽水冲击——水锤,使之管道发生变频震动。波纹破坏的主要原因是疲劳破坏,腐蚀破坏以及扭曲破坏:

    1、水质处理不好,蒸汽中含有Cl离子,造成不锈钢波纹点蚀或晶格腐蚀;

    2、输送介质高压蒸汽,线速υ>30m/s以上,在三通、弯头、阀门处形成湍流,使之波纹补偿器原设计的导流筒低频大幅震动而破坏,特别是大口径,大补偿量导流筒L>460mm以上更易发生导流筒疲劳断裂,吹掉;

    3、设计或操作失误,造成汽水冲击,爆破性水锤,严重打(震)破波纹管元件;

    4、大口径螺旋管道,因其内应力没消除,使之恢复应力造成波纹节扭曲破坏;

    5、安装偏转,固定墩发生滑移,应力失去平衡,也是造成波纹元件扭转(曲)变形破坏的原因之一。

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