波紋膨脹節-波紋膨脹節在工程中的應用-河北中浩機械製造有限公司

　　suizheshiyongnianxiandezengjia，bowenpengzhangjieshixiaoouyoufasheng，suiranbilihendi

，youyuzhijieguanxibaixingdeshenghuo，yiyuelaiyueduodeyinqiyouguanfangmiandeguanzhu。yineryaoduijinshijinianbowenguanpengzhangjiedeyongliang，shixiaopengzhangjiedeshuliang，pengzhangjieshixiaoyuanyinjinxingxiangxidefenxi，yiqiduicileibuchangzhuangzhidekekaoxingyouquanmiandelejie。zhenduibowenguanpengzhangjiezaishiyongguochengzhongchuxiandewenti
，quedinghelidejiejuefangfa，tigaobowenguanpengzhangjiedekekaoxing。 

　　波bo紋wen管guan膨peng脹zhang節jie作zuo為wei補bu償chang性xing能neng良liang好hao，維wei護hu使shi用yong簡jian便bian的de補bu償chang元yuan件jian
，在zai國guo內nei外wai供gong熱re管guan網wang中zhong得de到dao了le越yue來lai越yue廣guang泛fan的de應ying用yong。國guo內nei自zi八ba十shi年nian代dai中zhong期qi大da麵mian積ji采cai用yong集ji中zhong供gong熱re以yi來lai
，波bo紋wen管guan膨peng脹zhang節jie越yue來lai越yue多duo的de取qu代dai了le傳chuan統tong的de“п”形補償和套筒補償，為城市的現代化建設作出了貢獻。 

1  波紋管膨脹節可靠性分析 

    波(bo)紋(wen)管(guan)膨(peng)脹(zhang)節(jie)之(zhi)所(suo)以(yi)能(neng)夠(gou)在(zai)許(xu)多(duo)行(xing)業(ye)中(zhong)得(de)到(dao)廣(guang)泛(fan)應(ying)用(yong)
，除(chu)具(ju)有(you)良(liang)好(hao)的(de)補(bu)償(chang)能(neng)力(li)之(zhi)外(wai)

，高(gao)可(ke)靠(kao)性(xing)是(shi)使(shi)波(bo)紋(wen)管(guan)膨(peng)脹(zhang)節(jie)在(zai)眾(zhong)多(duo)補(bu)償(chang)器(qi)中(zhong)脫(tuo)穎(ying)而(er)出(chu)的(de)主(zhu)要(yao)原(yuan)因(yin)。與(yu)套(tao)筒(tong)補(bu)償(chang)器(qi)、qiuxingbuchangqidengjixiemifengxingbuchangqixiangbi，bowenguanpengzhangjiebucunzaimifengxingnengsuiweiyixunhuanerjiangdidewenti。youyubowenguanweiyibobinaoxingyuanjian，zaigaoyinglizhuangtaixiagongzuo，shiguanxizhongboruodebuwei，yinerbowenguanpengzhangjiedekekaoxingchengweiyonghuweiguanxindewenti。 

   波紋管膨脹節的的可靠性是通過設計、製造
、安裝、運行管理等多個環節_的，_一(yi)個(ge)環(huan)節(jie)的(de)失(shi)控(kong)都(dou)會(hui)導(dao)致(zhi)膨(peng)脹(zhang)節(jie)壽(shou)命(ming)的(de)降(jiang)低(di)甚(shen)至(zhi)失(shi)效(xiao)
，即(ji)便(bian)如(ru)此(ci)，從(cong)近(jin)十(shi)幾(ji)年(nian)波(bo)紋(wen)管(guan)膨(peng)脹(zhang)節(jie)在(zai)供(gong)熱(re)工(gong)程(cheng)中(zhong)的(de)應(ying)用(yong)實(shi)踐(jian)來(lai)看(kan)，其(qi)可(ke)靠(kao)度(du)還(hai)是(shi)很(hen)高(gao)的(de)。 

2  供熱管網用波紋管膨脹節概況及失效原因分析 

2.1  供熱管網類型 

     國內供熱管網可粗分為架空管線、地溝敷設和直埋敷設三種。 

jiakongguanxianjuyoufushefangshilinghuo
，genjuguanxianzouxiang

，kecaiyongbutongjiegouxingshidepengzhangjie
，zaimanzubuchangyaoqiudetongshijiangdigongchengzaojia。jiakongguanxianyouyupengzhangjiebaoluyuwaibuhuanjingzhong，yinerwaibudaqihuanjingdeyoulieduibowenguandeyingxiang_大。 

    對於地溝敷設的供熱管網，當溝內保持清潔幹燥時
，是膨脹節比_理想的工作環境；但當地溝存在汙水、融雪鹽水或其它腐蝕性介質時，將會對波紋管產生腐蝕
，其腐蝕狀況與小室積水的成分相關。 

九(jiu)十(shi)年(nian)代(dai)後(hou)期(qi)，國(guo)內(nei)供(gong)熱(re)管(guan)網(wang)大(da)量(liang)選(xuan)擇(ze)直(zhi)埋(mai)管(guan)網(wang)
，由(you)於(yu)管(guan)線(xian)直(zhi)埋(mai)於(yu)土(tu)壤(rang)
，膨(peng)脹(zhang)節(jie)與(yu)管(guan)線(xian)接(jie)口(kou)處(chu)很(hen)難(nan)理(li)想(xiang)密(mi)封(feng)，因(yin)而(er)土(tu)壤(rang)環(huan)境(jing)及(ji)地(di)下(xia)水(shui)質(zhi)條(tiao)件(jian)成(cheng)為(wei)波(bo)紋(wen)管(guan)膨(peng)脹(zhang)節(jie)結(jie)構(gou)設(she)計(ji)和(he)選(xuan)材(cai)要(yao)考(kao)慮(lv)的(de)因(yin)素(su)。 

2.2  供熱管網波紋管用材 

    由於300係不鏽鋼在大氣、水蒸氣及淡水等介質中具有良好的耐蝕性，因而在國外供熱管網中一直是波紋管的主流用材。國內集中供熱用波紋管均選擇300係不鏽鋼中低檔的1Cr18Ni9Ti或304不鏽鋼。結構件材質為低碳鋼或低合金鋼；除_個別產生腐蝕失效外，直到現在絕大部分波紋管仍在使用中。 

    在九十年代中期，由於個別地區環境條件比_惡劣
，出現波紋管受外部環境腐蝕產生失效現象
，引起業內人士注意，供熱工程用波紋管開始選擇耐蝕性_好的316和316L不鏽鋼。 

    八十年代末供熱管網直埋技術傳入我國，由於直埋管線不用開地溝，可節約管溝敷設費用
，一次性投資_低，且符合城市美化環境的要求，因而發展很快。在地下水位_低的地區
，直埋波紋管膨脹節一般選用外壓或內壓加外套管結構，不考慮環境腐蝕問題。在地下水位_高且地下水中含有氯離子、硫離子、堿等腐蝕性介質的地區，直埋波紋管膨脹節一般選用聯合保護型結構。此類膨脹節由工作波紋管和保護波紋管組成，工作波紋管由300係不鏽鋼製造，保護波紋管由300係(xi)不(bu)鏽(xiu)鋼(gang)加(jia)防(fang)腐(fu)塗(tu)料(liao)或(huo)由(you)高(gao)鎳(nie)耐(nai)蝕(shi)合(he)金(jin)製(zhi)造(zao)。保(bao)護(hu)波(bo)紋(wen)管(guan)的(de)作(zuo)用(yong)是(shi)將(jiang)外(wai)部(bu)腐(fu)蝕(shi)環(huan)境(jing)與(yu)工(gong)作(zuo)波(bo)紋(wen)管(guan)隔(ge)絕(jue)開(kai)來(lai)，保(bao)護(hu)工(gong)作(zuo)波(bo)紋(wen)管(guan)不(bu)受(shou)外(wai)部(bu)腐(fu)蝕(shi)介(jie)質(zhi)的(de)侵(qin)蝕(shi)。 

    隨著近些年江河水質、城市地下水質條件的變化
，供熱管網內部介質也有了_大的變化
，尤其在沿海地區
、重工業地區
，供熱介質中所含有害物質如氯離子、硫離子、遊離氧越來越多。由於300係不鏽鋼對氯離子引起的應力腐蝕比_敏感，這些地區的用戶對300係不鏽鋼製波紋管有些擔心，為了_波紋管的正常使用，在於介質接觸的部分增設耐蝕金屬層。 

2.3  供熱管網波紋管膨脹節的失效類型及原因分析 

2.3.1 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）由於管係臨時支撐不當
，或管係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）由於波紋管設計所考慮的壓力或位移裕度不夠，管線試壓時波紋管產生失穩變形失效；（3）膨脹節製造質量問題
，此類失效以小製造廠產品居多。 

    波bo紋wen管guan在zai運yun行xing期qi間jian的de失shi效xiao主zhu要yao表biao現xian為wei腐fu蝕shi泄xie漏lou和he失shi穩wen變bian形xing兩liang種zhong形xing式shi
，其qi中zhong又you以yi腐fu蝕shi失shi效xiao居ju多duo。從cong腐fu蝕shi失shi效xiao波bo紋wen管guan的de解jie剖pou分fen析xi發fa現xian，腐fu蝕shi失shi效xiao通tong常chang分fen兩liang種zhong類lei型xing：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麵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。 

2.3.2 波紋管失效原因分析 

2.3.2.1波紋管腐蝕失效原因 

    congjinershinianbowenguanzaigongreguanwangdeyingyongshijianlaikan
，bowenguandefushishixiaoyuneibushusongjiezhihewaibuhuanjingtiaojianjunyouguanxi。dangneibujiezhifuhebiaozhunyaoqiushi，waibuhuanjingdefushishizaochengbowenguanshixiaodezhuyaoyuanyin。 

架空管網在安裝完畢後，通常會將管道連波紋管膨脹節一起包覆於密封的外護層中，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。但至今尚無架空管線腐蝕失效的報道。 

    地溝敷設是城市集中供熱常見的敷設方式。理想的地溝環境是適合波紋管工作的。當地溝中存在汙水
、含鹽堿的地下水、融雪鹽水或其它腐蝕性介質時，用300係不鏽鋼製造的波紋管往往使用一個或幾個供暖周期_腐fu蝕shi失shi效xiao。直zhi埋mai管guan網wang用yong波bo紋wen管guan膨peng脹zhang節jie由you於yu管guan線xian直zhi埋mai於yu地di下xia，膨peng脹zhang節jie與yu管guan道dao接jie口kou處chu很hen難nan實shi現xian理li想xiang的de密mi封feng連lian接jie，因yin此ci直zhi埋mai管guan網wang波bo紋wen管guan常chang見jian失shi效xiao是shi由you於yu外wai部bu腐fu蝕shi介jie質zhi引yin起qi的de。 

2.3.2.2  波紋管設計疲勞壽命與穩定性及應力腐蝕的關係 

    眾所周知，波紋管的設計主要考慮三個方麵的因素：耐壓強度、穩定性和疲勞性能。在標準和EJMA標準中
，對這幾方麵的計算和評定都有明確的規定。 

    從多年的應用實踐中，尤其是從一些波紋管失效分析中，感到標準中給出的關於穩定性的計算和評定方法不夠全麵；關於疲勞壽命也僅給出了比_粗的界限範圍（平均疲勞壽命Nc在103～105適用）。有you時shi，一yi個ge符fu合he標biao準zhun要yao求qiu的de產chan品pin，在zai實shi際ji使shi用yong時shi也ye會hui出chu現xian一yi些xie問wen題ti。如ru內nei壓ya軸zhou向xiang型xing膨peng脹zhang節jie預yu變bian位wei狀zhuang態tai在zai壓ya力li試shi驗yan時shi波bo紋wen管guan易yi產chan生sheng平ping麵mian失shi穩wen
，大da直zhi徑jing外wai壓ya軸zhou向xiang型xing膨peng脹zhang節jie全quan位wei移yi工gong作zuo狀zhuang態tai波bo紋wen管guan易yi產chan生sheng周zhou向xiang失shi穩wen，小xiao直zhi徑jing複fu式shi拉la杆gan型xing膨peng脹zhang節jie、jiaolianxingpengzhangjiequanweiyigongzuozhuangtaiyichanshengzhushiwen。bowenguanguodadebianxingbujinduiqiwendingxingzaochengyingxiang，bianxingyinqidezongheyinglidezengjia，haihuiweiyinglifushitigongyoulidehuanjingtiaojian。yixiajiang_波紋管穩定性與疲勞壽命（單波補償量）的關係及波紋管綜合應力與應力腐蝕的關係進行簡要分析。 

a.  波紋管疲勞壽命與其綜合應力 

    bowenguandebuchangliangqujueyuqipilaoshouming
，yaoqiudepilaoshoumingyuegao，bowenguandanbobuchangliangyuexiao。weilejiangdichengben，tigaodanbobuchangliang，youxieshengchanchangjiajiangbowenguandexuyongpilaoshoumingjiangdehendi。zheyang_導致由位移引起的波紋管子午向彎曲應力很大，綜合應力很高，大大降低了波紋管的穩定性。表1給出了無加強U形波紋管許用疲勞壽命與子午向綜合應力及單波補償量之間的關係。