补偿器都有哪些失效类型及原因

发布时间：2021-10-12 09:50:20
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所属栏目：产品知识
编辑：千枫

导读：

补偿器失效的原因是什么？一、失效类型。管道试压和运行过程中发生补偿器故障。管道试压有三种主要问题：临时支撑不当或固定支架设置不合理，导致支架损坏，补偿器过度变形失效

补偿器失效的原因是什么？
一、失效类型。
管道试压和运行过程中发生补偿器故障。管道试压有三种主要问题：临时支撑不当或固定支架设置不合理，导致支架损坏，补偿器过度变形失效；由于补偿器设计中考虑的压力或位移安全富度不足，补偿器在管道试压过程中失稳变形失效；补偿器制造质量问题，厂家偷工减料，5层不锈钢私自改为3层或更少。
补偿器在运行过程中的失效主要表现为两种形式：腐蚀泄漏和不稳定变形，其中大部分是腐蚀失效。根据对腐蚀失效补偿器的分析，腐蚀失效通常分为点腐蚀穿孔和应力腐蚀开裂，其中氯离子应力腐蚀开裂约占整个腐蚀失效的百分之95。补偿器失稳有两种:强度失稳和结构失稳。强度失稳包括内外压补偿器平面失稳和外压补偿器周向失稳；结构失稳是内压补偿器的柱失稳。
二、设计疲劳寿命与稳定性和应力腐蚀的关系。
补偿器的设计主要考虑三个因素：耐压强度、稳定性和疲劳性能。虽然标准和美国EJMA标准对这些方面的计算和评价有明确的规定，但从多年的应用实践和补偿器失效分析中发现，标准中给出的稳定性计算和评价方法不够全面，疲劳寿命只给出了较粗的界限(平均疲劳寿命适用于103~105)。有时一个完全符合标准要求的产品在实际使用中会出现一些问题。如果内压轴向补偿器的预变位状态在压力试验中容易产生平面失稳，大直径外压轴向补偿器的全位移状态容易产生周向失稳，小直径复式拉杆补偿器和铰链补偿器的全位移状态容易产生柱失稳。补偿器过度变形不仅影响其稳定性，而且为应力腐蚀提供了良好的环境条件。
三、补偿器疲劳寿命及其综合应力。
补偿器的补偿量取决于其疲劳寿命。疲劳寿命越高，补偿器的单波补偿量越小。为了降低成本，增加单波补偿量，一些厂家将补偿器的使用疲劳寿命降低到很低的水平，这将导致位移引起的补偿器午向弯曲应力大，综合应力高，大大降低补偿器的稳定性。表1显示了U形补偿器许用疲劳寿命与子午节综合应力和单波补偿之间的关系。

四、补偿器的综合应力及其耐压强度。
从标准中给出的补偿器平面稳定性和周向稳定性的计算方法和评价标准可以看出，两者都反映了强度问题。当补偿器设计的使用寿命较低时，不仅子午向综合应力较高，而且环向应力较高，使补偿器局部进入塑性变形，导致补偿器不稳定。
对于内压补偿器，位移应力在补偿器的波峰和波谷处形成塑性铰链，加上压力应力，补偿器很快产生平面失稳。这是低疲劳寿命补偿器位移条件下平面失稳压力远低于高疲劳寿命补偿器的根本原因。例如，在预变位状态下，即补偿器位移为许用值的1/2时，当许用疲劳寿命为200次的补偿器尚未达到允许设计压力时，平面失稳；当许用疲劳寿命为1000次的补偿器达到设计压力时，补偿器处于平面稳定状态，当设计压力达到1.5倍时，补偿器处于临界失稳状态；当许用疲劳寿命为2000次的补偿器达到设计压力的1.5倍时，补偿器仍处于平面稳定状态。
从外压补偿器的纵向剖面来看，相当于一个受压拱梁作时，补偿器处于拉伸状态，相当于拱梁降低拱高，其抗不稳定性自然降低。当补偿器单波位移过大时，波纹平直部分倾斜，使得补偿器的峰值直径有缩小的趋势，但峰值圆环直径是确定的。为了协调变形，峰值坍塌，补偿器周向不稳定。在*相应的标准中，不涉及位移对补偿器外压周向稳定性的影响，需要深入讨论。
综上所述，虽然到目前为止，在热管网的应用中还没有发现疲劳造成的损坏，但补偿器过低的设计疲劳寿命将导致灾难性的后果。
补偿器位移及其柱稳定性：
对于复式拉杆式和铰链式补偿器，中间管段倾斜是由补偿器角变位引起的。当补偿器发生角变位时，补偿器的突出侧承压面积大于凹陷侧承压面积，导致补偿器附加横向力，比轴向补偿器更容易产生柱失稳。显然，补偿器的单波位移越大，补偿器的横向位移越大，柱的可能性就越大。

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