海畅清生产的直埋式波纹补偿器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。虽然国家标准和美国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)。有时一个完全符合标准要求的产品,在实际使用时也会出现一些问题。如内压轴向型波纹补偿器预变位状态在压力试验时波纹管易产生平面失稳,大直径外压轴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。
波纹管疲劳寿命与其综合应力波纹管的补偿量取决于其疲劳寿命,疲劳寿命越高,波纹管单波补偿量越小。为了降低成本,提高单波补偿量,有些生产厂家将波纹管的许用疲劳寿命降得很低,这样会导致由位移引起的波纹管子午向弯曲应力很大,综合应力很高,大大降低了波纹补偿器波纹管的稳定性。表1给出了无加强U形波纹管许用疲劳寿命与子午向综合应力及单波补偿量之间的关系。
表1许用疲劳寿命与综合应力及单波补偿量关系
注:(1)综合应力为由位移和压力引起的波纹管子午向综合名义应力;(2)波纹管平均疲劳寿命N=10[N];(3)单波位移给出的是以许用寿命1000次为参照的参考值。
直埋式波纹补偿器施工现场做好发泡在直埋管道施工现场 ,经常遇到直埋保温管彼此焊接、直埋保温管与直埋波纹补偿器焊接 ,在管道的焊接处及直埋波纹补偿器本身 ,现场都要做保温发泡处理。
这种手工缠绕的直埋保温管 ,由于受现场条件或温度的影响 ,发泡质量很难保证。无论从保温性能、抗冲击、抗挤压、防水性能等方面都达不到质量要求 ,施工后留下诸多隐患。虽然没有直埋保温管的施工规范及标准 ,但是应尽量做好以下工作。发泡前应在发泡部位做好脱脂、脱蜡、脱锈处理及化学处理 ,使得聚胺酯质泡沫牢固粘接在钢管上 ,避免产生缝隙、开裂。
直埋式波纹补偿器在安装期间应该注意型号的对比是否正确,内部是否有杂质焊接是否完好,避免安装之后出现的麻烦问题,安装时候可统一做保暖防护。
直埋式波纹补偿器生产企业对波纹管补偿器膨胀节失效原因分析发现,在运行期间的失效主要表现为腐蚀泄漏和失稳变形两种形式,其中以腐蚀失效居多。从腐蚀失效波纹管的解剖分析发现,腐蚀失效通常分点腐蚀穿孔和应力腐蚀开裂,其中氯离子应力腐蚀开裂约占整个腐蚀失效的95%。因此,正确地选择波纹管制作材料和结构、合理设计波形参数和疲劳寿命、保证安装质量等措施,能大大提高波纹补偿器膨胀节的安全可靠性。设计上,应该考虑波纹管的稳定性,预防波纹管失稳。资料显示,波纹管的补偿量取决于其疲劳寿命,疲劳寿命越高,波纹管单波补偿量越小。
为了降低成本,提高单波补偿量,许用疲劳寿命越低,由位移引起的波纹管子午向弯曲应力越大,综合应力越高,大大降低了波纹管的稳定性。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,导致波纹管失稳引起失效。除设计外,波纹补偿器的材料选择也相当关键。对用于波纹补偿器的选材,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,优选出满足工况条件、实用的波纹补偿器制作材料。