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秦皇島新銳管業(yè)股份有限公司
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首頁(yè)波紋補(bǔ)償器在未來(lái)熱力管道運(yùn)用趨勢(shì)及案例分析
發(fā)布時(shí)間:2017-12-14由于工程項(xiàng)目實(shí)施的年代不同，人們所掌握技術(shù)水準(zhǔn)不一，在已運(yùn)營(yíng)的地下敷設(shè)供熱管 網(wǎng)系統(tǒng)中的金屬波紋管補(bǔ)償器所處的自然環(huán)境各不相同，我們通常所使用的材質(zhì)有其固有的 邊界使用控制條件，應(yīng)科學(xué)的根據(jù)所使用的工況及所敷設(shè)的自然環(huán)境，有針對(duì)性的設(shè)計(jì)選擇， 并通過(guò)不同的手段創(chuàng)造和改變適應(yīng)外界環(huán)境的辦法，加以實(shí)施。而往往在實(shí)際工程實(shí)施中， 總因某一些工程在設(shè)計(jì)、施工、管理過(guò)程中不能按上述法則去操作，其結(jié)果造成一些工程在 投運(yùn)短時(shí)間內(nèi)就發(fā)生波紋補(bǔ)償器爆裂事故。為幫助分析目前所發(fā)生波紋補(bǔ)償器爆裂事故的成 因，下面列舉兩個(gè)工程波紋補(bǔ)償器破壞的案例：
案例一：華北地區(qū)某城市集中供熱工程投入運(yùn)行三個(gè)月，發(fā)現(xiàn)在 DN900mm 管道中補(bǔ)償器 小室內(nèi)波紋管出現(xiàn)漏水現(xiàn)象后兩個(gè)月發(fā)生爆裂，經(jīng)對(duì)全網(wǎng) 470 多個(gè)波紋補(bǔ)償器進(jìn)行普查，其 結(jié)果有 12 個(gè)破裂，8 個(gè)不同程度出現(xiàn)點(diǎn)腐蝕，3 個(gè)變形失穩(wěn)，對(duì)破壞后的波紋補(bǔ)償器進(jìn)行檢 驗(yàn)，金相分析結(jié)果為應(yīng)力腐蝕，通過(guò)離子光譜儀對(duì)裂紋處銹蝕物分析，腐蝕介質(zhì)成份主要為 氯及硫。
案例二：東北地區(qū)某熱電廠供熱管網(wǎng)交付使用后三年，在維護(hù)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)波紋補(bǔ)償器泄 漏，DN450～DN600mm 管網(wǎng)在供水管上 386 個(gè)金屬波紋管補(bǔ)償器中檢查發(fā)現(xiàn)有 69 個(gè)產(chǎn)生不同 程度的裂紋(部分已泄漏)，日產(chǎn)材質(zhì)均為 SUS304、SUS316、SUS316L 不銹鋼，在對(duì)不同地 點(diǎn)地下水分別取樣檢驗(yàn) Clˉ含量均超過(guò) 25PPM,嚴(yán)重的超過(guò) 4～5 倍，金相分析結(jié)果屬應(yīng)力腐 蝕，腐蝕介質(zhì)為 Clˉ。
通過(guò)上述兩個(gè)工程案例可以看出，在氣候條件、工程內(nèi)容截然不同的兩個(gè)地區(qū)，由于補(bǔ) 償器其材質(zhì)相同，外部所處的工作環(huán)境條件一樣均含有超標(biāo) Clˉ等腐蝕介質(zhì)，不同程度的 都產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕破壞，而且兩個(gè)案例中破裂的 81 個(gè)補(bǔ)償器全部在供水管道，金相及離子光 譜儀分析結(jié)果均為應(yīng)力腐蝕，腐蝕介質(zhì)為 Clˉ等。另外從其它工程破壞的波紋補(bǔ)償器碎片 外觀看與上述案例極為相似，絕大多數(shù)破壞的波紋管外表銹蝕嚴(yán)重，表面呈不均勻的褐色銹 斑，細(xì)裂紋清晰可見(jiàn)，呈網(wǎng)狀疏密不一不規(guī)則分布，個(gè)別部位有脫落破損，通過(guò)用手折斷碎 片發(fā)現(xiàn)裂紋大部分已腐蝕穿透，從現(xiàn)象看外表層嚴(yán)重，內(nèi)層較輕。另外取同樣的材質(zhì)、試塊 在高濃度 NaCl 溶液中通過(guò)幾年浸泡后，均未發(fā)現(xiàn)試塊腐蝕，應(yīng)該說(shuō)在無(wú)應(yīng)力狀態(tài)下，波紋 補(bǔ)償器所選用的材質(zhì)在 Clˉ的作用下是不會(huì)腐蝕的。在以往工程中所出現(xiàn)的波紋補(bǔ)償器破 壞現(xiàn)象中板材應(yīng)力腐蝕約占 80—90%以上，在工作應(yīng)力作用下遇到超標(biāo) Clˉ等腐蝕介質(zhì)是造 成波紋補(bǔ)償器應(yīng)力腐蝕破壞的主要原因，工作應(yīng)力越大腐蝕速度越快。 所以地下敷設(shè)的供熱管道在選擇波紋補(bǔ)償器時(shí)，必須掌握波紋補(bǔ)償器設(shè)計(jì)疲勞壽命、綜 合應(yīng)力、單波位移量三者之間關(guān)系，根據(jù)這種量化關(guān)系合理確定波紋補(bǔ)償器的設(shè)計(jì)疲勞壽命。 為控制波紋補(bǔ)償器工作應(yīng)力在設(shè)計(jì)中要進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較，盡可能降低波紋補(bǔ)償器工作應(yīng)力，不 可單純的為追求補(bǔ)償量來(lái)降低設(shè)計(jì)疲勞壽命，而不注重應(yīng)力的急劇變化。
93 年在《城市供熱管道用波紋補(bǔ)償器》標(biāo)準(zhǔn)中(CJ/T3016-93)明確城市供熱管道用波紋補(bǔ)償器的使用疲勞 壽命定為 200 次。在 2000 年后出版的一些工具書(shū)把熱網(wǎng)常用波紋補(bǔ)償器(包括直埋)的設(shè) 計(jì)疲勞壽命確定為 200～300 次，僅從供熱管網(wǎng)運(yùn)行系統(tǒng)所規(guī)定的設(shè)計(jì)使用時(shí)間壽命看(30 年)似乎比較經(jīng)濟(jì)合理，但從本文所討論問(wèn)題中可以看出，在供熱管網(wǎng)系統(tǒng)中所選用的波紋 補(bǔ)償器只要存在與 Clˉ含量超標(biāo)的物質(zhì)接觸的可能性，按設(shè)計(jì)疲勞壽命 200～300 次的標(biāo)準(zhǔn) 是不夠的，在本文第二部分中列舉的某城市 80 年代建設(shè)管網(wǎng)中所采用的波紋補(bǔ)償器疲勞壽 命均不低于 1000 次，二十幾年時(shí)間過(guò)去均正常運(yùn)行，足可以說(shuō)明問(wèn)題。從下面的疲勞壽命 與綜合應(yīng)力、單波位移量比較表中可以看出它們之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。過(guò)低的疲勞壽命會(huì)導(dǎo)致波 紋補(bǔ)償器穩(wěn)定性及耐腐蝕性能下降�？偨Y(jié)以往工程在這方面成功與失敗的教訓(xùn)，考慮經(jīng)濟(jì)因 素，建議敷設(shè)在地下有超標(biāo)腐蝕介質(zhì)的供熱管道中設(shè)置波紋補(bǔ)償器其設(shè)計(jì)疲勞壽命應(yīng)設(shè)定為 1000～2000 次為宜。材質(zhì)采用 316L。
單波位移給出的是以許用壽命 1000 次為參照的參考值。 為使用戶消除在應(yīng)用過(guò)程中所產(chǎn)生的不安全顧慮，使波紋補(bǔ)償器在城市直埋供熱管道中 充分的發(fā)揮作用。讓我們針對(duì)波紋補(bǔ)償器在過(guò)去的應(yīng)用過(guò)程中所出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行認(rèn)真的研 究，并找出合理的解決辦法，因?yàn)榻^大部分波紋補(bǔ)償器的破壞原因主要是應(yīng)力腐蝕破壞。要做到從根本解決波紋補(bǔ)償器的腐蝕破壞問(wèn)題，必須切斷腐蝕源，首先從產(chǎn) 品出廠前著手，只有這樣才可以實(shí)現(xiàn)解決問(wèn)題工廠化，質(zhì)量才會(huì)有保障。而目前國(guó)內(nèi) 80%左 右的直埋敷設(shè)供熱管道工程，波紋補(bǔ)償器與管道焊接完后直接施工保溫層、保護(hù)層并實(shí)現(xiàn)整 體化�？上攵�(dāng)管道受冷熱作用時(shí)，工作管是在補(bǔ)償器的補(bǔ)償狀態(tài)下進(jìn)行工作，而保溫 層、保護(hù)層靠什么呢?在軸向變化較大的部位反復(fù)的通過(guò)熱壓冷拉的過(guò)程，肯定要產(chǎn)生橫向 破壞，這樣就給有腐蝕介質(zhì)存在的地區(qū)，創(chuàng)造接觸波紋補(bǔ)償器的腐蝕機(jī)會(huì)。利用井室設(shè)置波 紋補(bǔ)償器從目前施工方法和措施看是很難解決不漏水的問(wèn)題，在冬季井內(nèi)有水實(shí)質(zhì)就形成了 儲(chǔ)水加熱池，除熱損失外還要冒汽，如果水中有超標(biāo)腐蝕介質(zhì)，波紋補(bǔ)償器很快就會(huì)損壞， 因此，也是造成波紋補(bǔ)償器腐蝕破壞的主要原因。
綜上所述，我們總結(jié)了金屬波紋補(bǔ)償器在實(shí)際直埋供熱管道的應(yīng)用，并找出其在應(yīng)用過(guò) 程中存在的主要問(wèn)題，通過(guò)討論分析，認(rèn)為在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中我們對(duì)波紋補(bǔ)償器的真正的屬 性在認(rèn)識(shí)上還存在一定距離，在使用上重視程度還不夠。就目前在國(guó)內(nèi)直埋管道上所使用波 紋補(bǔ)償器(除少數(shù)產(chǎn)品外)在整體保溫防護(hù)制作方法上還存在一定誤區(qū)，使其在工作中不能 保證正常的使用壽命。 因此，建議在直埋管道上使用金屬波紋補(bǔ)償器必須在其外保溫、保護(hù)層伸縮位置上科學(xué) 合理的設(shè)置非金屬補(bǔ)償器，確保其正常工作時(shí)保溫、保護(hù)層不被破壞，為保證質(zhì)量應(yīng)實(shí)現(xiàn)波 紋補(bǔ)償器與保溫、保護(hù)層三位一體工廠化生產(chǎn)，以產(chǎn)品的方式進(jìn)入使用市場(chǎng)，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)生 產(chǎn)必須經(jīng)行業(yè)主管部門(mén)組織專家進(jìn)行技術(shù)論證方可進(jìn)行批量生產(chǎn)，對(duì)上述所提及的其它問(wèn) 題，首先要做到用戶自身的高度重視，科學(xué)合理對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行定價(jià)、禁防惡性競(jìng)爭(zhēng)，目前在運(yùn) 營(yíng)的工程中因此而造成較大社會(huì)影響和經(jīng)濟(jì)損失的實(shí)例為數(shù)不少，應(yīng)吸取教訓(xùn)。