 波纹补偿器
金属波纹补偿器组成与适用范围
金属波纹补偿器是由1个或几个波纹管及结构件组成，用来吸收由于热胀冷缩等原因引起的管道或设备尺寸变化的装置。该设备具有结构紧凑、流动阻力小、零泄漏、不用维修等优点，应用在石油、化工、天然气、电力输送以及城镇供水等领域。该产品出现质量问题，会影响生产。文中针对这方面的现状进行了分析，对保障管道的安全运行有重要意义。
1金属波纹补偿器产品现状
国内金属波纹补偿器行业虽然起步较晚，但综合来看，在质量、管理等方面取得了较大进步。从2005年开始，国家加强了对金属波纹补偿器行业的监管力度，质检总局理顺了制造许可与生产许可的关系，明确了金属波纹补偿器属于特种设备之一纳入特种设备安全监察，并且从2005年开始，先后发布了一系列标准规范金属波纹补偿器的制造、试验、安装、使用和定期检验等。通过行业协会和特检机构等的不断努力，金属波纹补偿器制造企业的质量意识明显提高，企业内部质量管理明显加强，各地监督抽查结果表明，产品质量合格率显著提高。
2国内主要应用的金属波纹补偿器相关标准及比较目前国内金属波纹补偿器相关标准较多，文中主要对GB/T12777、GB/T12522、CB/T1153、CJ/T402和JB/T6169等标准，从适用范围、技术条件、试验项目方面进行了比较与分析。
2.1适用范围
从适用范围来看，GB/T12777处于主导地位，适用于所有压力管道用金属波纹补偿器。GB/T12522主要针对法兰连接满足GB/T569、IOS7005－1、JISB2220、JISF7805标准的膨胀节，并且标准中对其结构和基本尺寸做了特殊要求。CB/T1153只是针对法兰连接满足GB/T569和GB/T2501标准要求的膨胀节，并且对结构和基本尺寸做了相应要求。CJ/T402适用于设计压力小于或等于2．5MPa、设计温度小于或等于350℃的城市供热管道用波纹管补偿器的制造和检验。JB/T6169适3金属波纹补偿器质量现状分析从质量问题可以看出，问题主要集中在失稳变形、疲劳破坏、焊接缺陷以及综合应力方面。
3.1失稳变形
通常表现为平面失稳或柱失稳，在设计的压力和位移范围内，产品发生明显变形，不符合标准规定。尤其在补偿位移和压力共同作用下更容易发生失稳现象，发生失稳后，产品的疲劳寿命显著降低。波纹管发生失稳现象的原因通常有以下几点：
(1)不按标准进行设计，如采取减少设计层数、总体壁厚、波纹数量，降低材料品质等手段，导致产品本身性能降低，如耐压性能不足、补偿能力不够等，引起失稳。
(2)在生产产品时缺少必须的制造工艺以保证产品性能与设计相符，而且产品生产过程中缺少质量控制，最终导致试验样品外形不匀称，波高、波距离散较大，波纹管局部应力集中，使产品发生失稳现象。
3.2疲劳破坏
TSGD7002－2006《压力管道元件型式试验规则》要求疲劳寿命试验的循环次数应不低于2000次，而实际中有一些产品疲劳寿命失效次数不足500次。实际运行中，在金属波纹补偿器波峰或波谷附近区域内的应力易超过材料的屈服强度，进而产生大范围塑性变形，当塑性变形累计到一定程度，波纹管局部产生微裂纹，微裂纹长大或合并，波纹管就可能出现疲劳断裂失效。在试验过程中，失稳引起失效比例较大，当产品运行中发生失稳时，失稳波吸收的补偿位移增加，其所受位移应力变大，疲劳寿命次数显著减少。
3.3焊接缺陷
在检验过程中，金属波纹补偿器受压筒节纵焊缝不合格比例较高，射线探伤结果不合格率较高，多为未焊透缺陷，另外还存在氧化严重、夹渣、夹钨、内凹等现象；波纹管管坯纵焊缝出现未融合现象比例也较大。
未焊透缺陷原因：焊接电流小，根部间隙小，焊接速度过快，焊枪角度不正常等。氧化严重缺陷原因：打底焊时，管内充压装置未能起到良好的保护作用，焊缝背面将氧化；焊接过程中对熔池及焊丝端头保护不良，或焊丝表面有氧化杂质。
夹渣、夹钨缺陷原因：被氧化的焊丝端头未清理即送入熔池中；若钨极长度伸出量过大，焊枪动作不稳定，钨极与焊丝或钨极与熔池相碰后，又未终止焊接。内凹缺陷原因：装配间隙小，焊接过程中焊枪摆动幅度大，致使电弧热量不能集中于根部，产生了背面焊缝低于试件表面的内凹现象。
3.4综合应力
波纹管的综合应力较高会使波纹管局部很快出现塑性变形，导致波纹管失稳。对于内压波纹管，位移应力在波纹管波峰或波谷处形成塑性变形，复合压力应力，波纹管易产生平面失稳。由EJMA标准中给出的波纹管平面稳定性和周向稳定性的计算方法和评定标准可以看出，波纹管的综合应力与其耐压强度反映的均为强度问题。同时，从许用寿命公式中也可以看出，较高的综合应力会导致寿命降低，从而显著降低波纹管性能，并且为应力腐蚀提供有利的环境条件。金属波纹补偿器是压力管道元件的重要组成部分，在石油、化工、机械等领域应用广泛，一旦出现质量问题，会影响工业生产，造成重大损失，要预防波纹管补偿器失效等问题。出现质量问题时，应及时分析原因，采取针对措施，确保工业生产顺利进行。
随着科学技术的不断发展，新技术、新工艺不断涌现，金属波纹补偿器将向大口径、耐高温、耐高压、耐腐蚀等方向发展，新的领域将会不断得到应用。
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