1.补偿器习惯上也叫膨胀节,或伸缩节。由构成其工作主体的波纹管(一种弹性元件)和端管、支架、法兰、导管等附件组成。
属于一种补偿元件。利用其工作主体波纹管的有效伸缩变形,以吸收管线、导管、容器等由热胀冷缩等原因而产生的尺寸变化,或补偿管线、导管、容器等的轴向、横向和角向位移。也可用于降噪减振。在现代工业中用途广泛。
2.补偿器标准:
补偿器标准编号:GB/T 12777-1999
补偿器标准名称:金属波纹管膨胀节通用技术条件
二.补偿器作用:
补偿器也称伸缩器、膨胀节、波纹补偿器。补偿器分为:波纹补偿器、套筒补偿器、旋转补偿器、方形自然补偿器等几大类型,其中以波纹补偿器较为常用,主要为保障管道安全运行,具有以下作用:
1.补偿吸收管道轴向、横向、角向热变形。
2. 波纹补偿器伸缩量,方便阀门管道的安装与拆卸。
3.吸收设备振动,减少设备振动对管道的影响。
4.吸收地震、地陷对管道的变形量。
方形自然补偿器有两个作用:
1.在管道穿越基础梁或地下室墙的时候,为了避免基础的沉降对管道的压力,需要安装方形补偿器。 2.在热力管道过长的情况下,需要安装方形补偿器来减小‘热胀冷缩’对管道的拉伸。
波纹管补偿器爆裂破损原因分析及解决方法
1. 问题的提出
波纹管补偿器作为一种新型补偿设备,从80 年末期开始使用,90年代得以大力推广。作为一种补偿性能良好,使用维护简单的补偿器,特别是在代替以往套筒式补偿器方面,得到大家的认可,但随着其使用年限与范围的增加、扩展,特别是在供热系统中波纹管爆裂破损事故的不断发生,使得我们必须站在新的高度,重新认识波纹管补偿器。
下面三图是北京市集中供热系统波纹管补偿器爆损的情况。
2001年3月30日,北京国华热电厂供热干线的朝阳线16号DN1000铰接波纹管(本文以下简称A波纹管)突然发生爆裂,致使国华热电厂停泵,供热主干线中断正常运行三个月。
参见图1。
图1 A波纹管爆损图
2001年5月14日,北京石景山热电厂供热主干线之一的西三环6号DN800铰接波纹管(本文以下简称B波纹管)发现已严重破损,四层中已有三层开裂,不能正常运行,被迫中断运行。
参见图2。
图2 B波纹管破损图
2001年5月23日,北京华能热电厂蒸汽主干线DN1000波纹管补偿器(本文以下简称C波纹管),发生了大量蒸汽泄漏,华能热电厂被迫调整工况,停止蒸汽外供,蒸汽干线停汽三周。
参见图3。
图3 C波纹管失稳图
接连不断的问题,引起供热界广大技术人员的关注,波纹管补偿器在目前供热管网中被广泛使用,仅北京市集中供热网中就有三千多个,特别是在大口径的供热主干线上,波纹管是目前唯一的补偿设备,一旦发生问题后果十分严重,必须引起高度重视。本文试分析波纹管爆裂破损各种原因,及波纹管补偿器在设计、生产、施工和运行管理各方面存在的问题,并在此基础上提出解决问题的方法。
2. 原因分析
事故原因我们从6个方面进行了分析,试述如下:
2. 1 外观观察
A和B波纹管的外观观察呈现一样的特征,波纹管外层的外壁有少量腐蚀产物,但仍然保持银白色的金属光泽,裂纹很细,走向各异。在波纹管的第一层内壁以及第二、三层的内外壁有大量腐蚀产物附着,不锈钢薄板已经完全失去了金属光泽,坠落地 面已无金属声响,层间堵塞大量腐蚀产物已无结合力,第四层外表面有少量腐蚀产物和小裂纹,内表面附着均匀的薄水垢,无腐蚀产物,表面呈银灰色。
裂纹情况与腐蚀产物相近,以第二、三层裂纹最多、最粗,第一层其次,第四层相对较少、较细。裂纹扩展方向具有发散特征,向各个方向开裂。
以上观察我们可以判断:波纹管的腐蚀开裂应是外层逐层向内各层波纹管发展的,只是各层波纹管腐蚀破坏在时间上的先后关系,才出现各层腐蚀开裂程度上的明显差异。腐蚀来自波纹管外,在进入波纹管层间后,连续并加快了腐蚀的产生。
C波纹管内外各层均无腐蚀,但已严重变形,经着色分析未发现层间进汽现象。由此我们可以排除腐蚀及层间进汽原因而产生的破坏。
2.2腐蚀产物分析
从波纹管一至四层裂纹及断口处取腐蚀产物,用X射线荧光分析仪,在实验条件下查明,腐蚀产物中主要元素为O,Fe,Cr,Ni,Si,Al,Mg等,所有腐蚀产物均含有Cl元素。对腐蚀产物作能谱分析,其结果参见表1。
从表1 可以看出,从外层至内层均有Cl元素的分布及富集,并大大超出了导致304不锈钢应力腐蚀开裂临界值的Cl含量(500ppm=0.050%)可以认为在含有Cl的环境中,再加上温度,应力及材质因素,构成了304材质应力腐蚀开裂(SCC)方面的很大敏感性。随着Cl浓度增加,不锈钢的应力腐蚀敏感性增加,能谱分析测到的氯元素重量百分比最低为4300ppm,最高为120000ppm,已经完全具备了发生应力腐蚀的条件。
波纹补偿器类型有通用型(T型),复式带座轴向型(FZ型),复式拉杆轴向型(FLZ型),大拉杆横向型(DH型),小拉杆横向型(XH型),外压单式轴向型(WD型),套筒式轴向型(TZ型),角向型(J型),万向型(WJ型),减震型(JZ型),旁通式直管压力平衡型(ZPP型),疲劳寿命的安全系数nf=15。
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