波紋補(bǔ)償器(qì)利用波紋管的有效伸縮變(biàn)形(xíng),補償管線因溫度升高,機械衝擊和振動而導致的位移變化,從而(ér)起到(dào)提高管道剛度,降低管線發生(shēng)變形率,提高使用壽命的目的.
波紋補償器利用波紋(wén)管的有效伸縮變形,補償管線因溫度升高、機械衝擊和振動而導(dǎo)致的位移變化,從而起到提高管(guǎn)道剛(gāng)度,降低管線發生變形率(lǜ),提高使用壽命的目的(de)。波紋補償器作為一種補(bǔ)償元(yuán)件,材質多為奧氏體不誘鋼,多應用在管路、閥門、減震、密封(fēng)等連接處。要使補償器充分的發揮作用,_需要劉補償器製造的各個(gè)環節進行(háng)質量(liàng)控製。波紋(wén)管補償器失效的原因(yīn),除(chú)了(le)正常(cháng)的(de)疲勞磨損外,主要的原因_是腐蝕損壞。本文以某一304不鏽鋼波紋補償器為例,分析補(bǔ)償器失效的原因(yīn)。
1、初步檢查
本文研究的(de)不鏽鋼波紋管在安裝調試的過程中發生故障,故障(zhàng)表現(xiàn)為其環形管在開始齊法蘭處整體斷裂。此金屬補償器為304不鏽鋼(gāng)材質,為單層結構的補償器,斷口同波紋管補償器本身呈軸向垂直,且(qiě)斷口平整,可見到明顯的顆粒。
2、波(bō)紋補償器失效原因分析
2.1奧氏體晶界弱化
通常(cháng)情況下,對於奧氏體不鏽鋼(gāng)來說有一個敏感化的溫度區間在做(zuò)固溶處理時,奧氏體不鏽鋼倘若較長時間的停留在(zài)敏化(huà)溫度區間,奧氏體晶界成分中的碳化鉻_會發生沉澱然後析出,這(zhè)樣_會導致奧氏體晶界附近的固溶體中鉻的濃度逐漸發生降低直(zhí)至貧化,從(cóng)而(ér)使晶界區域的含鉻量無法滿足鈍化的需求,導(dǎo)致奧氏體晶界弱化。本文研究的波紋管補償器為奧氏體組織形態,奧氏體晶界發生弱化而導致的失效(xiào)。
2.2腐蝕破裂
2.2.1腐蝕開裂的機理分析(xī)
金屬波紋管補償(cháng)器常常工作在(zài)高溫(wēn)高壓的環境中,時常會受(shòu)到具有較強腐蝕性的介質的作用(yòng),而波紋管在製作成形方麵又具有自(zì)身特殊的(de)工藝,所以成形後的波紋(wén)管會有較大(dà)的應力殘餘,再加上工作應力和介質壓力的作用,波紋管補償器機體被腐蝕破壞,從而補償器發生失(shī)效。而波紋管補(bǔ)償器因腐蝕作(zuò)用發生破裂(liè)時,在材料表麵卻看不到(dào)明顯的腐蝕痕跡(jì),也沒有明(míng)顯的腐蝕產物。可以說,應力腐蝕開裂(liè)是一種潛在的波紋管破壞形式,通常腐蝕會分為三個階段發展:首先在波紋管的金屬表麵會出(chū)現很微(wēi)小的坑點,也_是點蝕坑,隨(suí)著腐蝕程度的增加,加(jiā)上拉應力的作用,點蝕坑逐漸擴(kuò)大形成細小的不明顯的裂(liè)紋,裂紋逐漸擴大,在腐蝕的(de)作用(yòng)下(xià)和拉應力的影響下逐漸擴大呈細(xì)長的裂縫;在局部(bù)產生的集中的拉(lā)應力的作用下(xià),裂(liè)紋快速發展加(jiā)長加深,從而導致材料整體發生斷裂,波(bō)紋管補償器(qì)被破壞,發生失效(xiào)。
2.2.2波(bō)紋管補償器應力腐蝕(shí)的影響(xiǎng)因素
波紋管補償器(qì)發生應力(lì)腐蝕的影響因(yīn)素很多,但是主要與其製作祠(cí)質(zhì)、介質和應力條件相關(guān)。
衛應力腐(fǔ)蝕體係。應力腐蝕體係是通過基本材料和介質共同配合(hé)建立起來的。金屬波紋管補償器的材質以奧(ào)氏體不誘鋼(gāng)為主,此(cǐ)種材質在一些特殊的環境下容易發(fā)生腐蝕作用,如氯離子。但是應力腐蝕的敏感程度同環境的溫(wēn)度、濕度、離子濃度以(yǐ)及含氧量有著直接的關係,其中以溫度的(de)影響很大。
對於波紋補償器來說,其受力結(jié)構具有它(tā)的(de)特殊性,在(zài)使用波紋補(bǔ)償器的(de)過程中,不僅(jǐn)要具有它的壓力承(chéng)載能力(lì),同時還要保持柔性存在。從現今波紋管的製作工藝來(lái)看,多為機械成(chéng)形或者液壓(yā)成形,這兩種成形方式都是通過讓(ràng)管子內部膨(péng)脹產生變形來達到波紋製作的(de)目的。利用彈性力學的方法對波紋管進行應力分析,管壁發生(shēng)塑性變形後會有殘餘壓力產生(shēng),且殘餘壓力的大小跟變(biàn)形量是成正比的,這_使成形的波紋管材料育較大的殘餘應力在局部位置集中。
3、波(bō)紋管補償器應力腐蝕失效的解(jiě)決方法
3.1材料的選擇
對於金屬波紋補償器(qì)來說,其製作材料以奧氏體不鏽鋼為主,要有效的提高此種金屬(shǔ)材料的(de)抗應力(lì)腐蝕能力(lì),可通過合金化得方式,改變材質(zhì)的(de)金屬特(tè)性(xìng)來達到目的。主(zhǔ)要(yào)方法有:提高材質中的鎳含量,增加(jiā)矽的添加量,少量的添加合金元素,如欽、鋁等與氮或者碳反應活(huó)躍的合金(jīn)元素,達到提(tí)高奧氏體不誘鋼_性和(hé)抗破裂的能力。
3.2固溶處理
波紋(wén)補償器在加工製的過程中,波紋管成形後先對其進(jìn)行消除應力退火工序。通常對於奧氏體不誘鋼材質,在加工後其本身的_的性能會發生減退改變,如果劉成(chéng)形後的波紋管在進行(háng)固溶處(chù)理後,可使其退化的_特性(xìng)得到某種程度的糾(jiū)正,降低(dī)點蝕坑的發生率,從而提(tí)高了抗腐蝕能力。
3.3減少介質中(zhōng)的氯離子含(hán)量(liàng)
金屬(shǔ)波紋補償器有其自身的應用環境,不可避免的會受到(dào)介質的腐蝕作用,可采取(qǔ)添加緩蝕劑的方式降低點蝕坑的(de)發(fā)生率(lǜ)。控製介質中的(de)氯(lǜ)離子含量,對於提高奧(ào)氏體不鏽鋼材質的剛度,增強其抗腐蝕能(néng)力,降低失效發生率具有相應的(de)作(zuò)用(yòng)。