波紋補償器利用波紋管的有效伸縮變形,補償管線因溫度升高,機械沖擊和振動而導致的位移變化,從而起到提高管道剛度,降低管線發(fā)生變形率,提高使用壽命的目的.
波紋補償器利用波紋管的有效伸縮變形，補償管線因溫度升高、機械沖擊和振動而導致的位移變化，從而起到提高管道剛度，降低管線發(fā)生變形率，提高使用壽命的目的。波紋補償器作為一種補償元件，材質(zhì)多為奧氏體不誘鋼，多應用在管路、閥門、減震、密封等連接處。要使補償器充分的發(fā)揮作用，_需要劉補償器制造的各個環(huán)節(jié)進行質(zhì)量控制。波紋管補償器失效的原因，除了正常的疲勞磨損外，主要的原因_是腐蝕損壞。本文以某一304不銹鋼波紋補償器為例，分析補償器失效的原因。
1、初步檢查
本文研究的不銹鋼波紋管在安裝調(diào)試的過程中發(fā)生故障，故障表現(xiàn)為其環(huán)形管在開始齊法蘭處整體斷裂。此金屬補償器為304不銹鋼材質(zhì)，為單層結(jié)構(gòu)的補償器，斷口同波紋管補償器本身呈軸向垂直，且斷口平整，可見到明顯的顆粒。
2、波紋補償器失效原因分析
2.1奧氏體晶界弱化
通常情況下，對于奧氏體不銹鋼來說有一個敏感化的溫度區(qū)間在做固溶處理時，奧氏體不銹鋼倘若較長時間的停留在敏化溫度區(qū)間，奧氏體晶界成分中的碳化鉻_會發(fā)生沉淀然后析出，這樣_會導致奧氏體晶界附近的固溶體中鉻的濃度逐漸發(fā)生降低直至貧化，從而使晶界區(qū)域的含鉻量無法滿足鈍化的需求，導致奧氏體晶界弱化。本文研究的波紋管補償器為奧氏體組織形態(tài)，奧氏體晶界發(fā)生弱化而導致的失效。
2.2腐蝕破裂
2.2.1腐蝕開裂的機理分析
金屬波紋管補償器常常工作在高溫高壓的環(huán)境中，時常會受到具有較強腐蝕性的介質(zhì)的作用，而波紋管在制作成形方面又具有自身特殊的工藝，所以成形后的波紋管會有較大的應力殘余，再加上工作應力和介質(zhì)壓力的作用，波紋管補償器機體被腐蝕破壞，從而補償器發(fā)生失效。而波紋管補償器因腐蝕作用發(fā)生破裂時，在材料表面卻看不到明顯的腐蝕痕跡，也沒有明顯的腐蝕產(chǎn)物。可以說，應力腐蝕開裂是一種潛在的波紋管破壞形式，通常腐蝕會分為三個階段發(fā)展：首先在波紋管的金屬表面會出現(xiàn)很微小的坑點，也_是點蝕坑，隨著腐蝕程度的增加，加上拉應力的作用，點蝕坑逐漸擴大形成細小的不明顯的裂紋，裂紋逐漸擴大，在腐蝕的作用下和拉應力的影響下逐漸擴大呈細長的裂縫；在局部產(chǎn)生的集中的拉應力的作用下，裂紋快速發(fā)展加長加深，從而導致材料整體發(fā)生斷裂，波紋管補償器被破壞，發(fā)生失效。
2.2.2波紋管補償器應力腐蝕的影響因素
波紋管補償器發(fā)生應力腐蝕的影響因素很多，但是主要與其制作祠質(zhì)、介質(zhì)和應力條件相關(guān)。
衛(wèi)應力腐蝕體系。應力腐蝕體系是通過基本材料和介質(zhì)共同配合建立起來的。金屬波紋管補償器的材質(zhì)以奧氏體不誘鋼為主，此種材質(zhì)在一些特殊的環(huán)境下容易發(fā)生腐蝕作用，如氯離子。但是應力腐蝕的敏感程度同環(huán)境的溫度、濕度、離子濃度以及含氧量有著直接的關(guān)系，其中以溫度的影響很大。
對于波紋補償器來說，其受力結(jié)構(gòu)具有它的特殊性，在使用波紋補償器的過程中，不僅要具有它的壓力承載能力，同時還要保持柔性存在。從現(xiàn)今波紋管的制作工藝來看，多為機械成形或者液壓成形，這兩種成形方式都是通過讓管子內(nèi)部膨脹產(chǎn)生變形來達到波紋制作的目的。利用彈性力學的方法對波紋管進行應力分析，管壁發(fā)生塑性變形后會有殘余壓力產(chǎn)生，且殘余壓力的大小跟變形量是成正比的，這_使成形的波紋管材料育較大的殘余應力在局部位置集中。
3、波紋管補償器應力腐蝕失效的解決方法
3.1材料的選擇
對于金屬波紋補償器來說，其制作材料以奧氏體不銹鋼為主，要有效的提高此種金屬材料的抗應力腐蝕能力，可通過合金化得方式，改變材質(zhì)的金屬特性來達到目的。主要方法有：提高材質(zhì)中的鎳含量，增加硅的添加量，少量的添加合金元素，如欽、鋁等與氮或者碳反應活躍的合金元素，達到提高奧氏體不誘鋼_性和抗破裂的能力。
3.2固溶處理
波紋補償器在加工制的過程中，波紋管成形后先對其進行消除應力退火工序。通常對于奧氏體不誘鋼材質(zhì)，在加工后其本身的_的性能會發(fā)生減退改變，如果劉成形后的波紋管在進行固溶處理后，可使其退化的_特性得到某種程度的糾正，降低點蝕坑的發(fā)生率，從而提高了抗腐蝕能力。
3.3減少介質(zhì)中的氯離子含量
金屬波紋補償器有其自身的應用環(huán)境，不可避免的會受到介質(zhì)的腐蝕作用，可采取添加緩蝕劑的方式降低點蝕坑的發(fā)生率?？刂平橘|(zhì)中的氯離子含量，對于提高奧氏體不銹鋼材質(zhì)的剛度，增強其抗腐蝕能力，降低失效發(fā)生率具有相應的作用。
