環(huán)境介質(zhì)對波紋管補償器疲勞壽命的影響

波紋管補償器常作為補償變形的元件,在承受載荷時局部范圍大多產(chǎn)生彈性變形。當在開停車及在工況下工作時,會引起高應變、低周疲勞破壞。來人們對波紋膨脹節(jié)的低周疲勞壽命作了大量的研究，實際上波紋管膨脹節(jié)常在一些有腐蝕性的介質(zhì)中工作,所以環(huán)境介質(zhì)對膨脹節(jié)疲勞壽命的影響很重要。如用于煉油廠煙機入口管道上的波紋管膨脹節(jié)及烷基化廠閥中波紋管即為腐蝕介質(zhì)下工作破壞。由于腐蝕介質(zhì)的存態(tài)加速了疲勞裂紋的產(chǎn)生和擴展,從而降低了膨脹節(jié)的疲勞壽命。在設計選材時,疲勞壽命并不是的判斷標準,能力往往成為考慮的重要因素之一。

波紋管補償器經(jīng)常用于蒸汽和高溫水的加熱系統(tǒng)中,死區(qū)、冷凝和沉積使氯離子會濃縮,容易使奧氏體不銹鋼產(chǎn)生腐蝕疲勞破壞，存在著腐蝕介質(zhì)時,將降低波紋膨脹節(jié)的疲勞壽命。故在設計波紋補償器的疲勞壽命時,要考慮環(huán)境因素的影響。只注重機械載荷是不行的。要在選材、結構上采取措施。選材時,應按實際工作介質(zhì)選用合適的材質(zhì)。對重要部位的膨脹節(jié)應對它的腐蝕疲勞性能進行試驗研究。在采用多層膨脹節(jié)結構時,內(nèi)層可選用耐蝕性能好的材料,如工作溫度不太高時,內(nèi)層可用工程塑料襯里。在工藝上,對于奧氏體不銹鋼材質(zhì)的補償器采取降低氯離子濃度,并充分脫氧的工藝過程。結構上,可考慮在某些場合下采用外壓+外套筒式膨脹節(jié)的結構。這樣可使殘液通過下部排放閥排出,不致使它在膨脹節(jié)表面積存和濃縮。鑒于常用鋼材的波紋管膨脹節(jié)的腐蝕疲勞呈脆性破壞,應盡量采用多層的波紋管補償器,因為僅內(nèi)層與介質(zhì)接觸,所以不致發(fā)生突然破壞。由于膨脹節(jié)危險截面處于局部高應變循環(huán)工況,所以想用成形后的熱處理工藝來降低成形應力,或用變加壁厚的方法來腐蝕疲勞裂紋都是不可取的。腐蝕疲勞裂紋產(chǎn)生的位置與空氣中疲勞裂紋位置相同,都在較大應力點處。單層膨脹節(jié)發(fā)生在中間波波谷位置附近,腐蝕疲勞裂紋發(fā)生在與介質(zhì)接觸一側。用測量腐蝕電位數(shù)值的方法簡易,有助于試驗者比較準確地了解波紋管在疲勞試驗過程中裂紋的萌生、擴展直至貫穿的全過程。特別有助于研究者準確地判斷多層波紋管膨脹節(jié)疲勞試驗時在空氣中裂紋的起始位置、初始裂紋的形成及貫穿的時刻,可減少多層波紋管膨脹節(jié)疲勞壽命實測值的誤差。