波紋膨脹節的許用疲勞壽命及損壞原因

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波紋膨脹節的許用疲勞壽命及損壞原因
發布人:http://www.johnsonhu.org  發布日期:2012/8/17 11:49:21

 

補償器中的波紋管件是在材料屈服極限的高應力狀態下工作,每一次變化都不能恢復其原來的自由長度而留有殘余變形,往復循環,殘余變形累計到一定程度,波紋管就會發生破壞,而破壞的循環次數稱之為補償器的疲勞壽命Nc。實際應用時,取一定的安全系數nf(倍數)。補償器的許用疲勞壽命[N]為[N]=Nc/nf 而nf一般為10~15 ,由于有些廠家設計選取nf值不同,實際補償器[N]也大不相同,相差甚大。
行標“城鎮供熱預制蒸汽保溫管技術規程”中,要求管道壽命25年以上,實際直埋管道,由于使用負荷變化,操作頻率大,晝夜用量不均,這就要求制造廠家,提供的產品[N]≥1000次以上。
二.膨脹節(補償器)補償量的確定
綜上所述,膨脹節的補償量相對不是一個定數,工作溫度影響壓力,同時也影響位移量。這就要求我們設計時,必須通盤考慮許用疲勞壽命(次)、安全系數、實際的工作溫度、壓力和補償器可提供的位移(補償量)。建議,依照CJJ34-2002(J216-2002)設計規范要求,蒸汽直埋保溫管道補償器宜按:通常工作壓力/公稱壓力=0.75,通常工作位移/額定位移=0.70,來選擇補償器,才能確保超常規安全系數,使城鎮供熱管網壓力管道壽命在25年以上,點應力循環次數在7000次水平。
三.熱網工程中波紋膨脹節損壞的事故分析
波紋膨脹節是典型低頻疲勞部件(即頻率<105),其波峰和波谷處于塑性高應力范圍內,極易在較低的循環次數下發生疲勞破壞而失效。蒸汽直埋管道在輸送介質、氣流脈沖、閥門開啟、封關、分支節點、彎管阻力變化,特別是管道的汽水沖擊——水錘,使之管道發生變頻震動。波紋破壞的主要原因是疲勞破壞,腐蝕破壞以及扭曲破壞:
)水質處理不好,蒸汽中含有氯離子,造成不銹鋼波紋點蝕或晶格腐蝕;
)輸送介質高壓蒸汽,線速υ>/s以上,在三通、彎頭、閥門處形成湍流,使之補償器原設計的導流筒低頻大幅震動而破壞,特別是大口徑,大補償量導流筒L>以上更易發生導流筒疲勞斷裂,吹掉;
)設計或操作失誤,造成汽水沖擊,爆破性水錘,嚴重打(震)破波紋管元件;
)大口徑螺旋管道,因其內應力沒消除,使之恢復應力造成波紋節扭曲破壞;
)安裝偏轉,固定墩發生滑移,應力失去平衡,也是造成波紋元件扭轉(曲)變形破壞的原因之一。
上述幾點,我們必須在設計、安裝、制造、操作中注意防范。

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