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波紋管補償器在使用中降低疲勞壽命可以大幅度地提高波紋管單波位移，但同時波紋管綜合應(yīng)力也有大幅度地提高，這必將對波紋管的強度和穩(wěn)定性造成較大的影響。 波紋管的綜合應(yīng)力與其耐壓強度 ，二者反映的均為強度問題。當(dāng)波紋管設(shè)計的許用壽命較低時，不僅其子午向綜合應(yīng)力較高，環(huán)向應(yīng)力也比較高，使波紋管局部很快進入塑性變形，導(dǎo)致波紋管失穩(wěn)。
對于內(nèi)壓波紋管，位移應(yīng)力在波紋管波峰和波谷處形成塑性鉸，再加上壓力應(yīng)力，波紋管很快產(chǎn)生平面失穩(wěn)。這就是低疲勞壽命波紋管在位移條件下平面失穩(wěn)壓力遠低于高疲勞壽命的波紋管的根本原因。例如在預(yù)變位狀態(tài)下，即波紋管位移量為許用值的1/2時，一個許用疲勞壽命為200次的波紋管，尚未達到其允許設(shè)計壓力時，已經(jīng)產(chǎn)生平面失穩(wěn)；許用疲勞壽命為1000次的波紋管，達到設(shè)計壓力時，波紋管處于平面穩(wěn)定狀態(tài)，達到1.5倍設(shè)計壓力時，波紋管處于臨界失穩(wěn)狀態(tài)；許用疲勞壽命為2000次的波紋管達到設(shè)計壓力1.5倍時，波紋管仍處于平面穩(wěn)定狀態(tài)。
從外壓波紋管縱向剖面看，相當(dāng)于一個受壓力的拱梁，工作時波紋管處于拉伸狀態(tài)，相當(dāng)于拱梁降低了拱高，其抗失穩(wěn)的能力自然降低。當(dāng)波紋管單波位移過大時，波紋平直部分傾斜，使得波紋管波峰直徑有縮小的趨勢，但波峰圓環(huán)直徑是確定的，為了協(xié)調(diào)變形，就會產(chǎn)生波峰塌陷，波紋管周向失穩(wěn)。在國內(nèi)外相應(yīng)的標準中，關(guān)于位移對波紋管外壓周向穩(wěn)定性的影響均未涉及，有待于深入探討。
綜上所述，雖然至今為止在熱力管網(wǎng)的應(yīng)用過程中尚未發(fā)現(xiàn)由疲勞而引起的破壞，但波紋管過低的設(shè)計疲勞壽命，將會導(dǎo)致災(zāi)難性的后果。
補償器位移與其柱穩(wěn)定性對于復(fù)式拉桿型和鉸鏈型補償器，橫向位移是由波紋管角變位引起中間管段傾斜實現(xiàn)的。當(dāng)波紋管產(chǎn)生角變位時，波紋管凸出側(cè)承壓面積大于凹陷側(cè)承壓面積，導(dǎo)致補償器附加了一個橫向力，較之軸向型補償器更易產(chǎn)生柱失穩(wěn)。顯然波紋管單波位移越大，補償器橫向位移越大，越易產(chǎn)生柱失穩(wěn)。
波紋管補償器的可靠性是由設(shè)計、制造、安裝及運行管理等多個環(huán)節(jié)構(gòu)成的。可靠性也應(yīng)該從這幾個方面進行考慮。
材料選擇 對用于供熱管網(wǎng)的波紋管的選材，除應(yīng)考慮工作介質(zhì)、工作溫度和外部環(huán)境外，還應(yīng)考慮應(yīng)力腐蝕的可能性、水處理劑和管道清洗劑對材料的影響等，并在此基礎(chǔ)上結(jié)合波紋管材料的焊接、成型以及材料的性能價格比，選出經(jīng)濟實用的波紋管制作材料。
一般情況下，選用波紋管的材料應(yīng)滿足下列條件：（1）良好的塑性，便于波紋管的加工成形，且能通過隨后的處理工藝（冷作硬化、熱處理等）獲得足夠的硬度和強度。（2）高彈性、抗拉強度和疲勞強度，保證波紋管正常工作。（3）良好的焊接性能，滿足波紋管在制作過程中的焊接工藝要求。（4）較好的耐腐蝕性能，滿足波紋管在不同環(huán)境下工作要求。大多數(shù)生產(chǎn)廠家都采用奧氏體不銹鋼，如材料牌號為0Cr18Ni9（相當(dāng)于304）、00Cr19Ni10（相當(dāng)于304L）、0Cr17NiMo2（相當(dāng)于316）、00Cr17Ni4Mo2（相當(dāng)于316L）。為了提高波紋管的耐蝕性，現(xiàn)供熱管網(wǎng)波紋管的用材多選用316或316L，這兩種材料用于熱力管網(wǎng)應(yīng)該是性能價格比較為良好的材料。
對于地溝敷設(shè)的熱力管網(wǎng)，當(dāng)補償器所處管道地勢較低時，雨水或事故性污水會浸泡波紋管，應(yīng)考慮選用耐蝕性更強的材料，如鐵鎳合金、高鎳合金等。由于此類材料價格較高，在制造波紋管時，可以考慮僅在與腐蝕性介質(zhì)接觸的表面增加一層耐蝕合金。
疲勞壽命設(shè)計由波紋管補償器的失效類型及原因分析可以看出，波紋管的平面穩(wěn)定性、周向穩(wěn)定性及耐腐蝕性能均與其位移量即疲勞壽命相關(guān)。過低的疲勞壽命將會導(dǎo)致波紋管穩(wěn)定性及耐蝕性能下降。根據(jù)試驗和使用經(jīng)驗，用于供熱工程的波紋管疲勞壽命應(yīng)不小于1000次。
大多數(shù)波紋管的失效是由外部環(huán)境腐蝕造成的，因此在進行補償器的結(jié)構(gòu)設(shè)計時，可考慮隔絕外部腐蝕介質(zhì)與波紋管的接觸。如對于外壓軸向型補償器可在出口端環(huán)與出口管之間增加填料密封裝置，其作用相當(dāng)于套筒補償器，既可抵擋外部腐蝕介質(zhì)的侵入，又給波紋管補償器增加了一道安全屏障，即使波紋管破壞，補償器還可以起到補償作用并避免波紋管失效。
保證安裝質(zhì)量
波紋管不能承重，應(yīng)單獨吊裝；除設(shè)計要求預(yù)拉伸或冷緊的預(yù)變形量外，嚴禁用使波紋管變形的方法來調(diào)整管道的安裝偏差；安裝過程不允許焊渣飛濺到波紋管表面和受到其他機械性損傷；波紋管所有活動元件不得被外部構(gòu)件卡死或限制其活動部位正常工作；水壓試驗用水須干凈、無腐蝕性，對奧氏體不銹鋼材質(zhì)應(yīng)嚴格控制水中氯離子含量不超過25×10-6，并應(yīng)及時排盡波紋中的積水等。
4 結(jié)束語
補償器存在的問題主要有波紋管的穩(wěn)定性及腐蝕。通過合理的設(shè)計波紋管波形參數(shù)和疲勞壽命、安裝正確及管系應(yīng)力分析完善等措施，可以解決波紋管的穩(wěn)定性問題。對于腐蝕問題，可以通過兩種方式解決：（1）合理的波紋管選材和補償器結(jié)構(gòu)設(shè)計，阻斷腐蝕源。（2）加強小室積水管理，從根本上解決腐蝕問題。
