補償器都有哪些失效類型及原因

發佈時間：2021-10-12 09:50:20
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所屬欄目：產品知識
編輯：千楓

導讀：

補償器失效的原因是甚麼？一、失效類型。管道試壓和運行過程中發生補償器故障。管道試壓有三種主要問題：臨時支撐不當或固定支架設置不合理，導致支架損壞，補償器過度變形失效

補償器失效的原因是甚麼？
一、失效類型。
管道試壓和運行過程中發生補償器故障。管道試壓有三種主要問題：臨時支撐不當或固定支架設置不合理，導致支架損壞，補償器過度變形失效；由於補償器設計中考慮的壓力或位移安全富度不足，補償器在管道試壓過程中失穩變形失效；補償器製造質量問題，廠家偷工減料，5層不鏽鋼私自改為3層或更少。
補償器在運行過程中的失效主要表現為兩種形式：腐蝕洩漏和不穩定變形，其中大部分是腐蝕失效。根據對腐蝕失效補償器的分析，腐蝕失效通常分為點腐蝕穿孔和應力腐蝕開裂，其中氯離子應力腐蝕開裂約佔整個腐蝕失效的百分之95。補償器失穩有兩種:強度失穩和結構失穩。強度失穩包括內外壓補償器平面失穩和外壓補償器周向失穩；結構失穩是內壓補償器的柱失穩。
二、設計疲勞壽命與穩定性和應力腐蝕的關係。
補償器的設計主要考慮三個因素：耐壓強度、穩定性和疲勞性能。雖然標準和美國EJMA標準對這些方面的計算和評價有明確的規定，但從多年的應用實踐和補償器失效分析中發現，標準中給出的穩定性計算和評價方法不夠全面，疲勞壽命只給出了較粗的界限(平均疲勞壽命適用於103~105)。有時一個完全符合標準要求的產品在實際使用中會出現一些問題。如果內壓軸向補償器的預變位狀態在壓力試驗中容易產生平面失穩，大直徑外壓軸向補償器的全位移狀態容易產生周向失穩，小直徑復式拉桿補償器和鉸鏈補償器的全位移狀態容易產生柱失穩。補償器過度變形不僅影響其穩定性，而且為應力腐蝕提供了良好的環境條件。
三、補償器疲勞壽命及其綜合應力。
補償器的補償量取決於其疲勞壽命。疲勞壽命越高，補償器的單波補償量越小。為了降低成本，增加單波補償量，一些廠家將補償器的使用疲勞壽命降低到很低的水平，這將導致位移引起的補償器午向彎曲應力大，綜合應力高，大大降低補償器的穩定性。表1顯示了U形補償器許用疲勞壽命與子午節綜合應力和單波補償之間的關係。

四、補償器的綜合應力及其耐壓強度。
從標準中給出的補償器平面穩定性和周向穩定性的計算方法和評價標準可以看出，兩者都反映了強度問題。當補償器設計的使用壽命較低時，不僅子午向綜合應力較高，而且環向應力較高，使補償器局部進入塑性變形，導致補償器不穩定。
對於內壓補償器，位移應力在補償器的波峰和波谷處形成塑性鉸鏈，加上壓力應力，補償器很快產生平面失穩。這是低疲勞壽命補償器位移條件下平面失穩壓力遠低於高疲勞壽命補償器的根本原因。例如，在預變位狀態下，即補償器位移為許用值的1/2時，當許用疲勞壽命為200次的補償器尚未達到允許設計壓力時，平面失穩；當許用疲勞壽命為1000次的補償器達到設計壓力時，補償器處於平面穩定狀態，當設計壓力達到1.5倍時，補償器處於臨界失穩狀態；當許用疲勞壽命為2000次的補償器達到設計壓力的1.5倍時，補償器仍處於平面穩定狀態。
從外壓補償器的縱向剖面來看，相當於一個受壓拱梁作時，補償器處於拉伸狀態，相當於拱梁降低拱高，其抗不穩定性自然降低。當補償器單波位移過大時，波紋平直部分傾斜，使得補償器的峰值直徑有縮小的趨勢，但峰值圓環直徑是確定的。為了協調變形，峰值坍塌，補償器周向不穩定。在*相應的標準中，不涉及位移對補償器外壓周向穩定性的影響，需要深入討論。
綜上所述，雖然到目前為止，在熱管網的應用中還沒有發現疲勞造成的損壞，但補償器過低的設計疲勞壽命將導致災難性的後果。
補償器位移及其柱穩定性：
對於復式拉桿式和鉸鏈式補償器，中間管段傾斜是由補償器角變位引起的。當補償器發生角變位時，補償器的突出側承壓面積大於凹陷側承壓面積，導致補償器附加橫向力，比軸向補償器更容易產生柱失穩。顯然，補償器的單波位移越大，補償器的橫向位移越大，柱的可能性就越大。

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