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套筒补偿器使用面面观

套筒补偿器使用面面观

     

     套筒补偿器低疲劳寿命波纹管在位移条件下平面失稳压力远低于高疲劳寿命的波纹管的根本原因,对于内压波纹管,位移应力在波纹管波峰和波谷处形成塑性铰,再加上压力应力,波纹管很快产生平面失稳。。例如在预变位状态下,即波纹管位移量为许用值的1/2时,一个许用疲劳寿命为200次的波纹管,尚未达到其允许设计压力时,已经产生平面失稳;许用疲劳寿命为1000次的波纹管,达到设计压力时,波纹管处于平面稳定状态,达到1.5倍设计压力时,波纹管处于临界失稳状态;许用疲劳寿命为2000次的波纹管达到设计压力1.5倍时,波纹管仍处于平面稳定状态。

   从外压波纹管纵向剖面看,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。套筒补偿器在使用中降低疲劳寿命可以大幅度地提高波纹管单波位移,但同时波纹管综合应力也有大幅度地提高,这必将对波纹管的强度和稳定性造成较大的影响。 波纹管的综合应力与其耐压强度 ,二者反映的均为强度问题。当波纹管设计的许用寿命较低时,不仅其子午向综合应力较高,环向应力也比较高,使波纹管局部很快进入塑性变形,导致波纹管失稳。及,有待于深入探讨。

   综上所述,虽然至今为止在热力管网的应用过程中尚未发现由疲劳而引起的破坏,但波纹管过低的设计疲劳寿命,将会导致灾难性的后果。 

补偿器位移与其柱稳定性对于复式拉杆型和铰链型补偿器,横向位移是由波纹管角变位引起中间管段倾斜实现的。当波纹管产生角变位时,波纹管凸出侧承压面积大于凹陷侧承压面积,导致补偿器附加了一个横向力,较之轴向型补偿器更易产生柱失稳。显然波纹管单波位移越大,补偿器横向位移越大,越易产生柱失稳。

   套筒补偿器的可靠性是由设计、制造、安装及运行管理等多个环节构成的。可靠性也应该从这几个方面进行考虑。 

  材料选择 对用于供热管网的波纹管的选材,除应考虑工作介质、工作温度和外部环境外,还应考虑应力腐蚀的可能性、水处理剂和管道清洗剂对材料的影响等,并在此基础上结合波纹管材料的焊接、成型以及材料的性能价格比,优选出经济实用的波纹管制作材料。 

  一般情况下,选用波纹管的材料应满足下列条件:

1)良好的塑性,便于波纹管的加工成形,且能通过随后的处理工艺(冷作硬化、热处理等)获得足够的硬度和强度。

2)高弹性极限、抗拉强度和疲劳强度,保证波纹管正常工作。

3)良好的焊接性能,满足波纹管在制作过程中的焊接工艺要求。

4)较好的耐腐蚀性能,满足波纹管在不同环境下工作要求。大多数生产厂家都采用奥氏体不锈钢,如材料牌号为0Cr18Ni9(相当于304)、00Cr19Ni10(相当于304L)、0Cr17NiMo2(相当于316)、00Cr17Ni4Mo2(相当于316L)。为了提高波纹管的耐蚀性,现供热管网波纹管的用材多选用316316L,这两种材料用于热力管网应该是性能价格比较为优良的材料。 

  对于地沟敷设的热力管网,当补偿器所处管道地势较低时,雨水或事故性污水会浸泡波纹管,应考虑选用耐蚀性更强的材料,如铁镍合金、高镍合金等。由于此类材料价格较高,在制造波纹管时,可以考虑仅在与腐蚀性介质接触的表面增加一层耐蚀合金。 

  疲劳寿命设计由套筒补偿器的失效类型及原因分析可以看出,波纹管的平面稳定性、周向稳定性及耐腐蚀性能均与其位移量即疲劳寿命相关。过低的疲劳寿命将会导致波纹管稳定性及耐蚀性能下降。根据试验和使用经验,用于供热工程的波纹管疲劳寿命应不小于1000次。

  大多数波纹管的失效是由外部环境腐蚀造成的,因此在进行补偿器的结构设计时,可考虑隔绝外部腐蚀介质与波纹管的接触。如对于外压轴向型补偿器可在出口端环与出口管之间增加填料密封装置,其作用相当于套筒补偿器,既可抵挡外部腐蚀介质的侵入,又给套筒补偿器增加了一道安全屏障,即使波纹管破坏,补偿器还可以起到补偿作用并避免波纹管失效。 

  保证安装质量 

  波纹管不能承重,应单独吊装;除设计要求预拉伸或冷紧的预变形量外,严禁用使波纹管变形的方法来调整管道的安装偏差;安装过程不允许焊渣飞溅到波纹管表面和受到其他机械性损伤;波纹管所有活动元件不得被外部构件卡死或限制其活动部位正常工作;水压试验用水须干净、无腐蚀性,对奥氏体不锈钢材质应严格控制水中氯离子含量不超过25×10-6,并应及时排尽波纹中的积水等。 

   结束语 

   套筒补偿器存在的问题主要有波纹管的稳定性及腐蚀。通过合理的设计波纹管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 http://www.cwzzgs.com/pdlistone/listfirst/3108160/1.html

套筒补偿器  http://www.cwzzgs.com/pdlistone/listfirst/3108161/1.html

非金属补偿器  http://www.cwzzgs.com/pdlistone/listfirst/3108166/1.html

补偿器  http://www.cwzzgs.com/pdlistone/productlist/index.html

旋转补偿器  http://www.cwzzgs.com/pdlistone/listfirst/3108163/1.html

热力管道补偿器  http://www.cwzzgs.com/pdlistone/listfirst/3108169/1.html

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直流介质无推力补偿器  http://www.cwzzgs.com/pdlistone/products/17869946.html

免维护旋转补偿器  http://www.cwzzgs.com/pdlistone/products/17870320.html

方形补偿器  http://www.cwzzgs.com/pdlistone/products/17870442.html

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