補(bǔ)償器都有哪些失效類型及原因

發(fā)布時(shí)間：2021-10-12 09:50:20
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編輯：千楓

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補(bǔ)償器失效的原因是什么？一、失效類型。管道試壓和運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生補(bǔ)償器故障。管道試壓有三種主要問(wèn)題：臨時(shí)支撐不當(dāng)或固定支架設(shè)置不合理，導(dǎo)致支架損壞，補(bǔ)償器過(guò)度變形失效

補(bǔ)償器失效的原因是什么？
一、失效類型。
管道試壓和運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生補(bǔ)償器故障。管道試壓有三種主要問(wèn)題：臨時(shí)支撐不當(dāng)或固定支架設(shè)置不合理，導(dǎo)致支架損壞，補(bǔ)償器過(guò)度變形失效；由于補(bǔ)償器設(shè)計(jì)中考慮的壓力或位移安全富度不足，補(bǔ)償器在管道試壓過(guò)程中失穩(wěn)變形失效；補(bǔ)償器制造質(zhì)量問(wèn)題，廠家偷工減料，5層不銹鋼私自改為3層或更少。
補(bǔ)償器在運(yùn)行過(guò)程中的失效主要表現(xiàn)為兩種形式：腐蝕泄漏和不穩(wěn)定變形，其中大部分是腐蝕失效。根據(jù)對(duì)腐蝕失效補(bǔ)償器的分析，腐蝕失效通常分為點(diǎn)腐蝕穿孔和應(yīng)力腐蝕開裂，其中氯離子應(yīng)力腐蝕開裂約占整個(gè)腐蝕失效的百分之95。補(bǔ)償器失穩(wěn)有兩種:強(qiáng)度失穩(wěn)和結(jié)構(gòu)失穩(wěn)。強(qiáng)度失穩(wěn)包括內(nèi)外壓補(bǔ)償器平面失穩(wěn)和外壓補(bǔ)償器周向失穩(wěn)；結(jié)構(gòu)失穩(wěn)是內(nèi)壓補(bǔ)償器的柱失穩(wěn)。
二、設(shè)計(jì)疲勞壽命與穩(wěn)定性和應(yīng)力腐蝕的關(guān)系。
補(bǔ)償器的設(shè)計(jì)主要考慮三個(gè)因素：耐壓強(qiáng)度、穩(wěn)定性和疲勞性能。雖然標(biāo)準(zhǔn)和美國(guó)EJMA標(biāo)準(zhǔn)對(duì)這些方面的計(jì)算和評(píng)價(jià)有明確的規(guī)定，但從多年的應(yīng)用實(shí)踐和補(bǔ)償器失效分析中發(fā)現(xiàn)，標(biāo)準(zhǔn)中給出的穩(wěn)定性計(jì)算和評(píng)價(jià)方法不夠全面，疲勞壽命只給出了較粗的界限(平均疲勞壽命適用于103~105)。有時(shí)一個(gè)完全符合標(biāo)準(zhǔn)要求的產(chǎn)品在實(shí)際使用中會(huì)出現(xiàn)一些問(wèn)題。如果內(nèi)壓軸向補(bǔ)償器的預(yù)變位狀態(tài)在壓力試驗(yàn)中容易產(chǎn)生平面失穩(wěn)，大直徑外壓軸向補(bǔ)償器的全位移狀態(tài)容易產(chǎn)生周向失穩(wěn)，小直徑復(fù)式拉桿補(bǔ)償器和鉸鏈補(bǔ)償器的全位移狀態(tài)容易產(chǎn)生柱失穩(wěn)。補(bǔ)償器過(guò)度變形不僅影響其穩(wěn)定性，而且為應(yīng)力腐蝕提供了良好的環(huán)境條件。
三、補(bǔ)償器疲勞壽命及其綜合應(yīng)力。
補(bǔ)償器的補(bǔ)償量取決于其疲勞壽命。疲勞壽命越高，補(bǔ)償器的單波補(bǔ)償量越小。為了降低成本，增加單波補(bǔ)償量，一些廠家將補(bǔ)償器的使用疲勞壽命降低到很低的水平，這將導(dǎo)致位移引起的補(bǔ)償器午向彎曲應(yīng)力大，綜合應(yīng)力高，大大降低補(bǔ)償器的穩(wěn)定性。表1顯示了U形補(bǔ)償器許用疲勞壽命與子午節(jié)綜合應(yīng)力和單波補(bǔ)償之間的關(guān)系。

四、補(bǔ)償器的綜合應(yīng)力及其耐壓強(qiáng)度。
從標(biāo)準(zhǔn)中給出的補(bǔ)償器平面穩(wěn)定性和周向穩(wěn)定性的計(jì)算方法和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)可以看出，兩者都反映了強(qiáng)度問(wèn)題。當(dāng)補(bǔ)償器設(shè)計(jì)的使用壽命較低時(shí)，不僅子午向綜合應(yīng)力較高，而且環(huán)向應(yīng)力較高，使補(bǔ)償器局部進(jìn)入塑性變形，導(dǎo)致補(bǔ)償器不穩(wěn)定。
對(duì)于內(nèi)壓補(bǔ)償器，位移應(yīng)力在補(bǔ)償器的波峰和波谷處形成塑性鉸鏈，加上壓力應(yīng)力，補(bǔ)償器很快產(chǎn)生平面失穩(wěn)。這是低疲勞壽命補(bǔ)償器位移條件下平面失穩(wěn)壓力遠(yuǎn)低于高疲勞壽命補(bǔ)償器的根本原因。例如，在預(yù)變位狀態(tài)下，即補(bǔ)償器位移為許用值的1/2時(shí)，當(dāng)許用疲勞壽命為200次的補(bǔ)償器尚未達(dá)到允許設(shè)計(jì)壓力時(shí)，平面失穩(wěn)；當(dāng)許用疲勞壽命為1000次的補(bǔ)償器達(dá)到設(shè)計(jì)壓力時(shí)，補(bǔ)償器處于平面穩(wěn)定狀態(tài)，當(dāng)設(shè)計(jì)壓力達(dá)到1.5倍時(shí)，補(bǔ)償器處于臨界失穩(wěn)狀態(tài)；當(dāng)許用疲勞壽命為2000次的補(bǔ)償器達(dá)到設(shè)計(jì)壓力的1.5倍時(shí)，補(bǔ)償器仍處于平面穩(wěn)定狀態(tài)。
從外壓補(bǔ)償器的縱向剖面來(lái)看，相當(dāng)于一個(gè)受壓拱梁作時(shí)，補(bǔ)償器處于拉伸狀態(tài)，相當(dāng)于拱梁降低拱高，其抗不穩(wěn)定性自然降低。當(dāng)補(bǔ)償器單波位移過(guò)大時(shí)，波紋平直部分傾斜，使得補(bǔ)償器的峰值直徑有縮小的趨勢(shì)，但峰值圓環(huán)直徑是確定的。為了協(xié)調(diào)變形，峰值坍塌，補(bǔ)償器周向不穩(wěn)定。在*相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)中，不涉及位移對(duì)補(bǔ)償器外壓周向穩(wěn)定性的影響，需要深入討論。
綜上所述，雖然到目前為止，在熱管網(wǎng)的應(yīng)用中還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)疲勞造成的損壞，但補(bǔ)償器過(guò)低的設(shè)計(jì)疲勞壽命將導(dǎo)致災(zāi)難性的后果。
補(bǔ)償器位移及其柱穩(wěn)定性：
對(duì)于復(fù)式拉桿式和鉸鏈?zhǔn)?a href=http://www.czjspx.com target=_blank class=infotextkey>補(bǔ)償器，中間管段傾斜是由補(bǔ)償器角變位引起的。當(dāng)補(bǔ)償器發(fā)生角變位時(shí)，補(bǔ)償器的突出側(cè)承壓面積大于凹陷側(cè)承壓面積，導(dǎo)致補(bǔ)償器附加橫向力，比軸向補(bǔ)償器更容易產(chǎn)生柱失穩(wěn)。顯然，補(bǔ)償器的單波位移越大，補(bǔ)償器的橫向位移越大，柱的可能性就越大。

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