金屬波紋管膨脹節在工程中的應用詳細介紹
金屬波紋管膨脹節補償性能良好,維護使用簡便,在供熱管網中得到了越來越廣泛的應用,為城市的現代化建設作出了貢獻。
隨著使用年限的增加,波紋管膨脹節失效偶有發生,雖然比例很低,但是因為直接關系百姓的生活,已越來越多的引起關注。因而有必要對近十幾年波紋管膨脹節的用量,失效膨脹節的數量,膨脹節失效原因進行詳細的分析,以其對此類補償裝置的安全性可靠性有全面的了解。針對波紋管膨脹節在使用過程中出現的問題,確定合理的解決方法,提高波紋管膨脹節的安全可靠性。
1、波紋管膨脹節可靠性分析
波紋管膨脹節之所以能夠在許多行業中得到廣泛應用,除具有良好的補償能力之外,可靠性也是主要原因。波紋管膨脹節不存在密封性能隨位移循環而降低的問題。由于波紋管為一薄壁撓性元件,在高應力狀態下工作,是管系中最薄弱的部位,因而波紋管膨脹節的安全可靠性成為用戶最為關心的問題。
波紋管膨脹節的的可靠性是通過設計、制造、安裝、運行管理等多個環節保證的,任何一個環節的失控都會導致膨脹節壽命的降低甚至失效,即便如此,從近十幾年波紋管膨脹節在供熱工程中的應用實踐來看,其可靠度還是很高的。
2、供熱管網波紋管膨脹節的失效類型及原因分析
2.1 波紋管失效類型
供熱管網用波紋管膨脹節的失效在管線試壓和運行期間均有發生。
管線試壓時出現問題主要有三種類型,(1)由于管系臨時支撐不當,或管系固定支架設置不合理,導致支架破壞,波紋管過量變形而失效;(2)由于波紋管設計所考慮的壓力或位移安全裕度不夠,管線試壓時波紋管產生失穩變形失效;(3)膨脹節制造質量問題,此類失效以小制造廠產品居多。
波紋管在運行期間的失效主要表現為腐蝕泄漏和失穩變形兩種形式,其中又以腐蝕失效居多。從腐蝕失效波紋管的解剖分析發現,腐蝕失效通常分兩種類型:點腐蝕穿孔和應力腐蝕開裂;其中氯離子應力腐蝕開裂約占整個腐蝕失效的95%。波紋管失穩有兩種類型:強度失穩和結構失穩;強度失穩包括內外壓波紋管平面失穩和外壓波紋管周向失穩,結構失穩是內壓波紋管膨脹節的柱失穩。
2.2 波紋管失效原因分析
2.2.1波紋管腐蝕失效原因
從近二十年波紋管在供熱管網的應用實踐來看,波紋管的腐蝕失效與內部輸送介質和外部環境條件均有關系。當內部介質符合標準要求時,外部環境的腐蝕是造成波紋管失效的主要原因。
架空管網在安裝完畢后,通常會將管道連波紋管膨脹節一起包覆于密封的外護層中,當外護層密封不理想時,大氣中的腐蝕介質、酸雨、沿海地區鹽霧等均會對波紋管造成腐蝕。
地溝敷設是城市集中供熱最常見的敷設方式。理想的地溝環境是適合波紋管工作的。當地溝中存在污水、含鹽堿的地下水、融雪鹽水或其它腐蝕性介質時,用300系不銹鋼制造的波紋管往往使用一個或幾個供暖周期就腐蝕失效。直埋管網用波紋管膨脹節由于管線直埋于地下,膨脹節與管道接口處很難實現理想的密封連接,因此直埋管網波紋管最常見失效是由于外部腐蝕介質引起的。
2.2.2 波紋管設計疲勞壽命與穩定性及應力腐蝕的關系
波紋管的設計主要考慮三個方面的因素:耐壓強度、穩定性和疲勞性能。在國家標準和美國EJMA標準中,對這幾方面的計算和評定都有明確的規定。