金属波纹膨胀节开裂失效原因分析

换热器膨胀节裂纹分析及修复方案

换热器膨胀节裂纹分析及修复方案江苏·常州李政某压力容器厂为生产尿素的化肥厂承制的DN900×10的一台一分加热器，投用15个月后，发现不锈钢膨胀节（304，δ8）环焊缝熔合线上开裂三处，并有不同程度的蒸气泄漏，遂停车应急修理：在裂纹处采用气刨清根，角向磨光机打磨后，采用氩弧焊焊接修复的方法，短时间内取得了一定效果，但在四个星期后，在同一部件出现了相似的缺陷，共四处裂纹，长度5—15mm泄漏蒸汽。

引起了使用单位和制造单位的高度重视。

化肥是当时农业上的紧俏物资，供不应售。

每天厂里车水马龙都有汽车排著长队购买，据粗略估计该厂每小时生产化肥24吨，每吨2000元左右，经济损失是可观的，尢为重要的是安全问题。

因此曾邀请了有关专家进行过多次论证，总得不到彻底解决。

二年内反复出现四次泄漏和现场修复，也只能是头疼医头，脚疼医脚。

长期来在领导心里是一块心病，对厂里来讲是严重的安全隐患。

2004年初又出现一处800mm长的裂纹，大量蒸气向外泄漏。

应急停产后我们查阅了设计图纸、找来了工艺人员、冷作工、焊工等有关当事人进行分析，最终找到了裂纹产生的原因，并提出切实可行的修复方案，使缺陷得到有效的诊治。

经过近三年的运行，设备安全性能良好，完全能满足生产实际的使用要求。

2、裂纹分析该设备壳程内介质为蒸汽，且在使用中，管程介质没有发生泄漏至壳程的情况。

因此，列出了下列主要相关情况进行分析研究：1．膨胀节设计的规范性。

2．追溯材料的确认和焊材的匹配性。

3．追查焊缝施焊工艺的过程控制。

4．组装工艺的合理性。

5．在设备运行中操作工艺的稳定性。

通过调查研究和复核，并查证图纸、相关的质保书及制造记录、。

掌握了如下情况：①经计算，膨胀节的设计是符合规范要求的。

②膨胀节的母材和焊材的匹配性是合理的，也得到了确认。

③在追踪焊缝施焊的过程控制中，发现施焊人员私下改变了焊接工艺，为追求焊缝成型美观和工作效率，将DU4型焊接接头的A102，φ3.2,φ4.0焊条内外各二道焊改成了φ4.0焊条内外各一道焊，彻底改变了小电流、快速焊的的工艺要求，过大的焊接参数使用过程产生晶间腐蚀在所难免，长期使用受温差、压力影响产生晶界间的裂纹也是必然的，这对焊缝性能能否符合设计要求就可想而知了。

膨胀节腐蚀问题分析及防护策略

膨胀节腐蚀问题分析及防护策略摘要：由于某些原因，在役波纹管膨胀节总会造成损坏，其中腐蚀开裂占主要部分，因为波纹补偿器的原材料是由不锈钢波纹管制成，虽说是不锈钢材质但在一定的环境下也是会发生腐蚀的，波纹补偿器腐蚀所受的应力状况较为复杂。

关键词：波纹管膨胀节,波纹元件,失效,腐蚀防护引言化工管道都会随介质温度变化而热胀冷缩，对于一些应力敏感的设备，比如大型泵、压缩机，管道伸缩引起的应力将会导致工况变化，进而破坏设备或管道。

膨胀节就是用来消除由于介质温度而引起的应力，防止管道发生较大位移。

由于它具有在有限的空间内能提供很好的柔性、隔离机械振动、节省安装空间、安装简单、性能良好等优点，已被广泛应用于石油、化工、冶金、核能等领域。

波纹管膨胀节按结构型式可分为轴向型、铰链型、自由型、拉杆型、压力平衡型五大类型，现仅简单介绍设计中常用的三种类型。

1、波纹管膨胀节可靠性分析波纹管膨胀节的的可靠性是通过设计、制造、安装、运行管理等多个环节保证的，任何一个环节的失控都会导致膨胀节寿命的降低甚至失效，即便如此，从近十几年波纹管膨胀节在供热工程中的应用实践来看，其可靠度还是很高的。

据统计，我所近十年来供给供热电行业的九千余套膨胀节中，腐蚀失效的膨胀节5套（环境腐蚀引起），管系试压失效膨胀节9套（试压时压力表失效），工作超压失稳失效的膨胀节5套，结构件焊接造成膨胀节失效1套（与制造相关），共计20套，其可靠度达到0.998。

对于民用工矿设备来说，已经相当安全可靠了。

2、供热管网用波纹管膨胀节失效原因分析2.1波纹管失效类型供热管网用波纹管膨胀节的失效在管线试压和运行期间均有发生。

管线试压时出现问题主要有三种类型：（1）由于管系临时支撑不当，或管系固定支架设置不合理，导致支架破坏，波纹管过量变形而失效；（2）由于波纹管设计所考虑的压力或位移安全裕度不够，管线试压时波纹管产生失稳变形失效；（3）膨胀节制造质量问题，此类失效以小制造厂产品居多。

金属补偿器膨胀节失效形式及原因

金属补偿器膨胀节失效形式及原因1)波纹换热管波谷或波峰波谷过渡部位减薄开裂。

膨胀节运行中,波纹换热管波谷及其附近部位减薄开裂,造成内部泄漏是其失效的主要形式。

失效原因是在壳程折流板处波纹管的波谷与折流板管孔产生振动摩擦、磕碰,使波纹管壁减薄,以致开裂泄漏。

现在有些生产厂采用加厚折流板,使波纹管的波峰与管孔接触,以保证管与孔间隙最小,防止振动摩擦;还有的在折流板处给波纹管加套。

这些都是避免和降低这种波纹管失效形式的较好措施。

2)波纹换热管扁塌(周向失稳)。

波纹管失稳发生周向扁塌,是膨胀节另一失效形式。

这主要是由于波纹管的壁厚较薄,一般在1ｍｍ以下,其自身抗外压失稳的能力就很低。

在换热器的设计中,一般都不进行换热管的承压能力的校核和计算,所以,当壳程压力达到和超过换热管本身的临界压力时,管子就产生失稳扁塌。

标准案例中规定了波纹换热管许用外压的计算方法。

3)膨胀节轴向弯曲变形过大(轴向失稳)。

产生这种失效形式是由管程压力和温差应力的作用所致。

波纹管材料为奥氏体不锈钢,其线膨胀系数比碳钢大得多,在管程和壳程温度相同时也能产生温差应力,再有波纹管的轴向刚度很小,所以,当管程压力较大或管壁温度高于壳壁温度时,都易发生波纹换热管轴向弯曲变形过大的失效现象。

标准案例中规定的折流板无支撑跨距比ＧＢ151中规定值小,就是考虑防止换热管的轴向失稳。

4)膨胀节腐蚀断裂和整体脆化失效。

这种失效形式主要是由于介质的腐蚀造成的。

奥氏体不锈钢最易产生晶间腐蚀,当波纹管换热器用在含氯离子高和含硫化氢等介质时,就出现了波纹换热管腐蚀断裂。

实际中已发现有的换热管产生了整体脆化现象。

5)波纹管与厚壁管接头连接处开裂。

波纹换热管由波纹管和两端接头组成,接头处的环焊缝,由于焊接工艺和焊接技术水平的差异,焊缝质量难以保证,从而造成此处开裂。

关于换热器膨胀节裂纹的原因分析

关于换热器膨胀节裂纹的原因分析摘要：本文通过对某换热器膨胀节制造过程中产生裂纹的原因分析:在没有外载的情况下,膨胀节产生裂纹的主要原因是制造过程中没有很好地执行工艺,同时也说明了对膨胀节制造过程应加强质量控制的必要性。

关键词：换热器膨胀节裂纹质量控制1、引言某单位制造了一台带有膨胀节的换热器,在膨胀节与筒体连接的对接焊缝焊完后不久,即在焊缝热影响区发现了一条300mm长的贯穿裂纹。

在修补该裂纹时,裂纹又沿着周向扩展到大约960mm长。

针对该膨胀节的焊缝产生裂纹的现象,我们做了必要的试验并对可能造成裂纹产生的各个环节进行了分析。

2、试验与分析2.1 膨胀节的材料经过审查膨胀节壳体材料的质量证明书和检验记录,确定其材料为Q345R,经过具体的理化性能试验看出,原材料质量证明书上的化学成份与复验的化学成份基本相同,说明材料没有用错,但是材料的力学性能出入较大,尤其是冲击功数据。

2.2 硬度测定对膨胀节的母材及焊缝热影响区做了硬度（HB）测定,结果显示,焊缝热影响区的硬度大于母材的硬度,说明焊缝热影响区由于淬火作用而发生硬化,这使得初始裂纹顶端附近的断面韧性下降,对断裂强度影响很大。

2.3 膨胀节的压型制造该膨胀节的成型方法是用一个圆环整体压制而成。

制造工艺过程要求:先将圆环加热,翻内孔（即φ819mm的孔）,然后把下模翻转,下面朝上,冷压圆环外孔（即φ1186mm的孔）,成型后进行正火处理。

经核查,该膨胀节制造时没有完全执行制造工艺,而是先冷压,在压制过程中胎具破裂,就直接用火焰加热压制,由于火焰加热的时间及温度很难控制,压制后又没有经过正火处理,致使其产生了较大的热应力、组织应力和内应力,这些残余应力应是导致裂纹产生的主要原因。

2.4 膨胀节的焊接工艺膨胀节与筒体组焊的焊接工艺为:采用手工电弧焊,焊条为E5015（结507）、φ3.2mm,焊接电流为90～130A,焊接电压为22～28V,焊接速度控制在150～250mm/min[3]。

供热管网中波纹膨胀节失效原因和预防措施

动。由此吸收位移的波纹管很快因过渡疲劳失效。分析其原因，是制造厂家在装配时，三个波纹管不能自由活动，是由于制造这
质量而引起的质量事故。
２２因制造缺陷引起的失效．
缺陷。如案例３及４。））
加工缺陷引起失效现象有很多种，主要是焊接缺陷及装配但
Ｔｈｐｌｃｔｏｆｓｌｈａｕｉａｅｃｍｅｔｐｓｅｅａｐｉａｉｎｏｕｐｏｌｍｎｔｅｎａｔ
．４某法兰式膨胀节，）安装后发现法兰变形，解剖分析，经该法２３因安装不当引起的失效
兰采用的焊接结构，焊缝表面经机械加工看不出缺陷，焊接时但由于施工单位对波纹膨胀节的安装经验不足或技术指导失
４使用中应注意的ｆ￣＝－ｌ
提出其预防措施。
ห้องสมุดไป่ตู้
２．柱失稳及平面失稳的概念１
柱失稳指波纹管的波纹连接发生横向偏移，使波纹管偏移后的实际轴线成弧形或Ｓ。波纹管因总厚度不够，以抵御试验形难压力或运行压力，波纹管波数过多及波纹管同轴度偏差大等都容
热期都有因波纹膨胀节失效而引发的事故。造成管网局部停运，制造质量而引起的质量事故。
给冬季管网运行造成了诸多障碍，响住户供热。下面谈谈波纹２失效原因影膨胀节的选型、装、安运行维护，分析波纹膨胀节的失效因素，并

供热管道不锈钢波纹管膨胀节失效分析

维普资讯
供热管道不锈钢波纹管膨胀节失效分析
康学勤，孙智
（中国矿业大学材料科学与工程学院，江苏徐州２１０）２０８
摘要：对供热管道波纹管膨胀节在设计使用期限内发生泄漏的实际问题，针以宏观、微观的方法分
重设备与管道间的柔性连接等都离不开波纹管膨胀
节。波纹管膨胀节的设计制造，具有投资小、见效快
等特点，使其得到广泛应用＿，ｌｕ型波纹管膨胀节是Ｊ其较为常用的一种形式＿。随着波纹管膨胀节在供２Ｊ热管网中的大量使用和适用范围的不断扩大，膨胀节腐蚀失效的现象也随之增加。对已经发生失效的波纹管进行分析研究，确定波纹管失效的原因，对于
Ａｂｔａｔ１ｌＮｉＴｉｓａｎｅｓｓｅｌｂｌｗｓｕｅｎｔｅｈａｕｐｌｉｅｉｅｗａｒｃｅｎｔｒｏｅｖｃ．ｓｒｃ：９ｔｉｌｓｔｅｅｌｓｄｉｈｅｔｓｐｙｐｐｌｎｓｃａｋｄｉｅｍｆｓｒｉｅＣｒ８ｏＴｈａｌｒｈｒｃｅｓｏＣｒ８９ｉｂｌｗｓｗｅｅａａｙｅｈｏｇｃｎｙｉｄｍｉｒｎａｙｉｎｔｉｅｆｉｅｃａａｔｒｆ１ｌＮｉＴｅｌｒｌｚｄｔｒｕｈｍａｍａａｓｓａｃｏ—ａｌｓｓｉｈｓｕｏｎｌｎｔｅｉ．Ｔｈｆｃｆｖｒｏｓｆｃｏｓｏｈｏｒｓｏｆｂｌｗｓｓｃｓｍａｈｎｎｈｓｓｅｅｆｔｏａｕａｔｒｎｔｅｃｒｏｉｎｏｅｌｕｈａｃｉｉｇ，ｍａｅｃｄｅｖｒｎｎｅｉｏｔｒａａｎｉｏｍｅｔｉｌｎＷａａｙｅｈｅｒｓｌｓｓｏｔａｉｔｇｓｒｓｏｒｓｏｄｃｒｏｉｎｆｔｕｃｕ￣ｄｉｅｌｗｓａｐｉａｓａｌｚｄ．Ｔｅｕｔｈｗｈｔｐｔｎ，ｔｅｓｃｒｏｉｎａｏｒｓｏａｉｅｏｃｌｎｂｌｏｐｌ — ｎｉｎｇｃｔｎｉＷｏｋ—ｈｒｅｉｇ，ｄｆｒｔｎｓｒｎｔｅｉｇ，ｓｃｎｏｒａｄｎｎｅｏｍａｉｔｅｇｈｎｎｏｅｏｄ—ｐａｅａｄｉｃｕｉｎｉｔｒａｔｃｕｄｉｎｈｎｌｓｏｎｍａｅｌｓｒｔｒａｏｓｎｉｕｅｎｏ一ａｄｓｏｉｏｕｉｎｈｆｃｏｂｌｗｓｆｉｒｆＣ１ｎ４ｎｓｌｔｏａｅｆｔｔｏａｌｅ．ｓｅｅｕＫｅｒｓ：ｕｔｎｔｃｓａｎｅｓｓｅｌｆｉｒａｙｉｐｉｉｇ；ｓｒｓｏｒｓｏｙｗｏｄａｓｅｉｔｉｌｓｔｅ；ａｌｅａｌｓｓ；ｔｎｉｕｎｔｔｅｓｃｒｏｉｎ；ｃｒｏｉｎｆｔｇｅｏｒｓｏａｉｕ

膨胀节失效分析与改进

膨胀节失效分析与改进膨胀节又是一个比较特殊的受力结构，在使用中要求它既要有高的承压能力，又要有良好的柔性，这本身就是相对矛盾，此外，它还应具备一定的稳定性和疲劳寿命。

因此，膨胀节的设计、选材、制造、试验等不同于一般的压力容器和管件等刚性结构件，而有其本身的独特性和复杂性，它的设计必须遵循一定的规范和标准。

同时要求，凡设计、选用、制造、安装膨胀节的人员，都应当了解和掌握有关膨胀节的基础知识，以便在工程中更好的应用它。

标签：膨胀节；分析；改进；金属疲劳一.概述：空冷属于换热设备。

空冷在使用服役中，由于各种原因可能发生这样或那样的损坏和损伤，使之不能保证设备的安全运行；有时由于使用条件的变更需要对设备进行局部改造。

如果一旦如此，就更换设备，重新制造一台空冷，势必会造成极大的浪费。

有时是运行条件所不允许的。

为此，对于可以进行修理和改造，在保证设备安全运行的前提下，进行局部修理和改造还是有相当现实意义的。

空冷入口管线采用竖管结构，工艺作用十分重要。

空冷由于管程入口温度高，管程入口管段设置了一个波形补偿器。

波形补偿器（又称波形膨胀节）是现代受热管网和设备进行热补偿的关键部件之一，除了位移补偿作用之外，还同时兼有减振降噪和密封的功能。

膨胀节之所以受到工程人员的特别关注，主要是它的应用日趋广泛，航空航天、石化、化工、水利、电力、冶金和原子能等工业部门都要用到它，就是在机车、船舶等交通部门乃至高层建筑、民用大楼也少不了它。

膨胀节又是一个比较特殊的受力结构，在使用中要求它既要有高的承压能力，又要有良好的柔性，这本身就是相对矛盾，此外，它还应具备一定的稳定性和疲劳寿命。

二.国内外研究现状膨胀节的研究需要标准来进行产品设计和产品质量控制，我国五六十年代时期在石化、电力、冶金、造船、宇航等行业已有了不完整的膨胀节标准，大多是引用国外的标准，且大部分为原苏联的标准。

到了80年代，我国参照国外先进工业国家的标准，根据我国国情也陆续制订了一大批自己的标准。

不锈钢波纹管补偿器腐蚀开裂的原因分析

不锈钢波纹管补偿器腐蚀开裂的原因分析不锈钢波纹管补偿器是一种用于管道系统中进行补偿和吸收管道变形的装置，常用于高温、高压、腐蚀等恶劣工况下的管道系统中。

不锈钢波纹管补偿器在长时间运行过程中，有可能会出现腐蚀开裂现象。

造成不锈钢波纹管补偿器腐蚀开裂的原因有以下几个方面：1.材料选用不当：不锈钢波纹管补偿器通常采用不锈钢材料，其耐腐蚀性能较好。

但由于不锈钢材料种类繁多，不同材质的不锈钢耐腐蚀性能也不同。

如果选用的不锈钢材料与管道介质的腐蚀性不匹配，会导致补偿器在腐蚀介质中发生腐蚀和开裂。

2.环境介质腐蚀：不锈钢波纹管补偿器一般应用于恶劣的工况中，如高温、高压、强酸碱等环境。

这些环境介质会对补偿器的材质产生严重的腐蚀作用，导致不锈钢波纹管补偿器表面形成氧化皮、结垢等腐蚀物质，降低其耐腐蚀性能，最终引发腐蚀开裂。

3.温差腐蚀：不锈钢波纹管补偿器在工作时，由于温度的变化而不断发生伸缩变形，这种伸缩变形会导致补偿器内部的应力不断变化，从而影响其耐腐蚀性能。

特别是在高温工况下，不锈钢波纹管补偿器的材料易受热膨胀和冷缩的影响，导致内部应力非常大，从而加速了腐蚀开裂的过程。

4.制造工艺不合理：不锈钢波纹管补偿器的制造工艺直接关系到其产品质量和腐蚀性能。

如果制造工艺不合理，比如焊接技术不过关，焊缝区域的晶间腐蚀更容易发生，从而导致补偿器腐蚀开裂。

5.使用条件不当：在使用不锈钢波纹管补偿器时，如果运行条件不正常，如过高的温度、过大的压力或使用过程中频繁的振动等，都会给补偿器的材质和结构带来额外的应力，加速不锈钢波纹管补偿器的腐蚀开裂。

综上所述，不锈钢波纹管补偿器腐蚀开裂的原因包括材料选用不当、环境介质腐蚀、温差腐蚀、制造工艺不合理和使用条件不当等因素。

为了避免不锈钢波纹管补偿器腐蚀开裂，应选择合适的不锈钢材料，并进行严格的制造和使用条件控制，确保补偿器在腐蚀性环境中的长期稳定运行。

波形膨胀节开裂失效分析

ｓｉｔｉｏｎ。ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｅｔｕｒｅ。ｈａｒｄｎｅｓｓａｎｄｆｒａｃｔｕｒｅｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｔｅｓｔｗｅｒｅｃａｒｒｉｅｄｏｕｔ．
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｆａｉｌｕｒｅｏｆａｃｒａｃｋｉｎｇｏｆｔｈｅｃｏｒｒｕｇａｔｅｄｅｘｐａｎｓｉｏｎｊｏｉｎｔｏｆｃｈｅｍｉｃａｌｃｏｍｐｏ —
・１Ｏ２・
石
油
化
工
设
备
４８．
２０１４年
第４３卷
３分析与讨论
该波形膨胀节材质的化学成分符合ＧＢ／Ｔ２０８７８－２００７《不锈钢和耐热钢牌号及化学成分》中
ＣｏｒｒｕｇａｔｅｄＥｘｐａｎｓｉｏｎＪｏｉｎｔＣｒａｃｋｉｎｇＦａｉｌｕｒｅＡｎａｌｙｓｉｓ
ＺＨＡＮＧＹｅ
（ＤａｌｌａｎＰｅｔｒｏｃｈｅｍｉｅａｌＣｏ．ｏｆＣＮＰＣ，Ｄａｌｉａｎ１１６０３３，Ｃｈｉｎａ）
关键词：波形膨胀节；开裂；高温腐蚀疲劳；失效分析
中图分类号：ＴＱ０５０．３；ＴＥ９６５
文献标志码：Ｂ
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．ｉ０００ — ７４６６．２０１４．０２．０２５

波纹膨胀节的许用疲劳寿命及损坏原因分析

波纹膨胀节许用疲劳寿命和损坏原因分析河北伟业波纹管制造有限公司提供一.波纹膨胀节的许用疲劳寿命补偿器中的波纹管件是在材料屈服极限的高应力状态下工作，每一次变化都不能恢复其原来的自由长度而留有残余变形，往复循环，残余变形累计到一定程度，波纹管就会发生破坏，而破坏的循环次数称之为补偿器的疲劳寿命Nc。

实际应用时，取一定的安全系数nf(倍数)。

补偿器的许用疲劳寿命[N]为[N]=Nc/nf 而nf一般为10～15 ，由于有些厂家设计选取nf值不同，实际补偿器[N]也大不相同，相差甚大。

行标“城镇供热预制蒸汽保温管技术规程”中，要求管道寿命25年以上，实际直埋管道，由于使用负荷变化，操作频率大，昼夜用量不均，这就要求制造厂家，提供的产品[N]≥1000次以上。

二.膨胀节（补偿器）补偿量的确定综上所述，膨胀节的补偿量相对不是一个定数，工作温度影响压力，同时也影响位移量。

这就要求我们设计时，必须通盘考虑许用疲劳寿命（次）、安全系数、实际的工作温度、压力和补偿器可提供的位移（补偿量）。

建议，依照CJJ34-2002（J216-2002)设计规范要求，蒸汽直埋保温管道补偿器宜按：通常工作压力/公称压力=0.75，通常工作位移/额定位移=0.70，来选择补偿器，才能确保超常规安全系数，使城镇供热管网压力管道寿命在25年以上，点应力循环次数在7000次水平。

三.热网工程中波纹膨胀节损坏的事故分析波纹膨胀节是典型低频疲劳部件（即频率<105），其波峰和波谷处于塑性高应力范围内，极易在较低的循环次数下发生疲劳破坏而失效。

蒸汽直埋管道在输送介质、气流脉冲、阀门开启、封关、分支节点、弯管阻力变化，特别是管道的汽水冲击——水锤，使之管道发生变频震动。

波纹破坏的主要原因是疲劳破坏，腐蚀破坏以及扭曲破坏：）水质处理不好，蒸汽中含有氯离子，造成不锈钢波纹点蚀或晶格腐蚀；）输送介质高压蒸汽，线速υ>/s以上，在三通、弯头、阀门处形成湍流，使之补偿器原设计的导流筒低频大幅震动而破坏，特别是大口径，大补偿量导流筒L>以上更易发生导流筒疲劳断裂，吹掉；）设计或操作失误，造成汽水冲击，爆破性水锤，严重打（震）破波纹管元件；）大口径螺旋管道，因其内应力没消除，使之恢复应力造成波纹节扭曲破坏；）安装偏转，固定墩发生滑移，应力失去平衡，也是造成波纹元件扭转（曲）变形破坏的原因之一。

造成金属膨胀节呈现穿透性裂纹时的原因是什么？

造成金属膨胀节呈现穿透性裂纹时的原因是什么？在工业生产过程中，金属膨胀节往往被应用于管道系统的连接处，以承受管道的热胀冷缩变形。

然而，有时候金属膨胀节会出现穿透性裂纹，导致系统泄露或损坏。

那么，究竟是什么原因导致了这种情况的发生呢？首先，穿透性裂纹的发生与金属的使用寿命和材料的强度、韧性等材料性能有关。

然而，更重要的原因是金属膨胀节在使用过程中受到的高温、高压等多种因素的影响，其中最重要的因素包括以下两点：1. 温度梯度金属膨胀节的主要作用是承受管道系统的热胀冷缩变形，因此其自身也会受到热胀冷缩的影响。

在管道系统中，由于介质的流动和传热作用，不同位置的温度会有所不同，因而就会产生温度梯度。

金属膨胀节受到的温度梯度越大，其内部的温度变化就会越明显，从而引起金属材料的热胀冷缩变形。

这样的变形最终会导致金属膨胀节的形变和应力的集中，从而产生了裂纹的风险。

2. 循环载荷金属膨胀节在使用过程中受到的循环载荷也是产生裂纹的主要原因之一。

在操作管道系统时，介质的压力和流速会不断变化，从而对金属膨胀节造成循环载荷。

随着时间的推移，这些循环载荷会逐渐积累，形成金属疲劳，并且会不断加剧金属膨胀节中局部应力的集中。

当应力集中到一定程度后，金属膨胀节就会出现裂纹，从而导致系统的泄漏。

因此，为了避免金属膨胀节中出现穿透性裂纹，除了选用高强度、高韧性的材料之外，还应该尽量减少温度梯度和循环载荷对其产生的影响。

具体来说，可以采用以下措施：•合理设计管道系统，减少温度梯度的影响；•采用隔热材料对金属膨胀节进行保护，降低温度梯度的影响；•控制管道系统的压力和流速，减少循环载荷的影响；•增加金属膨胀节的支撑，减少其受循环载荷的影响。

综上所述，金属膨胀节在使用过程中出现穿透性裂纹的原因是多方面的，在实际工程应用中需要综合考虑各种因素，采取相应的防范措施，以确保管道系统的正常运行和安全。

波纹补偿器变形爆裂原因

波纹补偿器变形爆裂原因
1. 材料质量问题：波纹补偿器通常采用金属材料制作，如果材料质量不好或者存在缺陷，就容易导致变形爆裂。

2. 过压或超温：当波纹补偿器所承受的压力或温度超过其设计承受范围时，其内部波纹结构可能无法承受这种压力或温度，导致变形爆裂。

3. 安装不当：波纹补偿器的安装过程中，如果安装不严密、固定不牢固或者连接处存在松动等问题，就容易导致变形爆裂。

4. 震动或振动：波纹补偿器在运行过程中受到剧烈的震动或振动，可能会导致其内部的波纹结构发生疲劳或损坏，从而引发变形爆裂。

综上所述，波纹补偿器变形爆裂的原因可能与材料质量、过压或超温、安装不当以及震动或振动等因素有关。

为了避免发生这种情况，需要在制造、安装和使用过程中严格按照相关要求进行操作，确保波纹补偿器的正常工作。

高炉煤气管系用金属波纹管膨胀节失效机理分析及对策

ｅｐｓｎｊｎｐａｄｓｅｓｏｏｉ．ｆｒｈａｓｎｓａｃｅｅｒｌｅａｒｌｅｔｘａｉｉｔｐｒｔｓｃｒｓｎＡｔｅａｌｉａｄｒｅｒｈａｗｌａｔｅｔｍｔａｔｎｏｏａｅｅｒｒｏｅｔｎｙｓｅｓｌｈｓａｄｅｓｉａｃｒｉｉｃｓ，ｅｍｔａＩｏｙ０ｆｅｏｓｘａｓｎｊｎＷｓｄｔｒｐｃｅｏｄｍｔａｃｏｄｇｔｔｓａｔａｒｌｎｌ８０ｏｂｌｗｐｉｉｔａｕｌｅｔｌａｒｎｏｈｅｈｅｃｏｉｌｅｎｏｏｓｅｏｅａ程度破裂并泄漏。故障发生后，即对其进行了立多次分析研究、，论证同时对其现用材料和备选材料进行了同等工况条件下的对比试验，在较短时间内
查明了原因，确定了与工况条件相适用的新材料，采
首秦金属材料有限公司（以下简称首秦公司）
Ｋｙｗｒｓｂａｔｕａｅｇｉｎｎ；ｌｗｘａｓｎｊｎ；ｓｅｓｃｒｓｎｅｈｉａｓｅｏｄ：ｌｒｃａｐｉｇｌｅｂｌｓｐｉｉｔｔｓｏｏｉ；ｍｃａｓａｌｉｓｆｎｓｐｉｅｏｅｎｏｏｒｒｏｎｍｎｙｓ
ｉｒｅｏｖｈｒｂｅｎｏｒｔｓｌｅｔｅｐｌｍ．Ａｅｕｔｔａｓｒｄｔａｂａｒａｅｇｉｉｇｌｅｗｒｅｔａｉ．ｄｏｏｓａｒｓｌ，ｉｓｕｅｈｔｌｓｆｎｃａｐｐｎｉｏｋｄｓｅｄｌｕｓｎｙ

催化裂化膨胀节失效分析与防护对策

催化裂化膨胀节失效分析与防护对策中石化兰州设备失效分析及预防研究中心(730050)　郭志军　周建军　丁晓鹏　钟彦平摘　要　炼油厂催化裂化装置中的膨胀节是影响催化裂化装置提升管反应器、烟机、高温取热炉等安全和连续生产的关键部件。

近年来由于膨胀节频繁出现腐蚀失效,严重影响了装置的安全和连续生产。

为此,综合分析了其失效原因,提出了防腐蚀方案。

主题词　应力腐蚀　催化裂化　膨胀节　失效分析炼油厂广泛应用的催化裂化装置中的波纹管膨胀节是影响催化裂化装置提升管反应器、烟机、高温取热炉等安全和连续生产的关键部件。

由于系统操作温度高(可达750～1100℃),且常有变化,膨胀节在露点温度下运行,又因物料及膨胀节内的填充物中常含有氯化物、硫化物及其次生的连多硫酸等腐蚀性物质及膨胀节在较高的应力下运行,而使1828型奥氏体不锈钢波纹管很快产生应力腐蚀开裂或点蚀穿孔造成失效。

过去解决这些问题的方法是现场补焊、高温胶泥封堵、包盒子,但仅能应付一时。

下面叙述解决膨胀节腐蚀问题的方法。

1　腐蚀情况(1)提升管反应器膨胀节　此为自由式膨胀节,设在提升管进口喷嘴以下主管线上,参数为:设计压力0.3M Pa,介质温度670～750℃;波壳设计温度350℃,介质组分为烟气、蜡油(气态)、催化剂粉尘;膨胀节为单层5波、通径DN800mm,壁厚2 mm、补偿量轴向22.2mm、侧向41mm;波纹管和导流筒材质为0C r18N i9T i。

该膨胀节使用三个月发生泄漏,在第一波谷环向出现160mm长的裂纹,现场采用密封胶加包盒子方法作应急处理。

由于停车开车操作中温度急剧变化,其上又产生了大量新裂纹,原有裂纹又扩大,补焊处焊缝也产生一条大裂纹,焊接热影响区发生龟裂。

(2)烟机出口膨胀节　它为复式万向膨胀节,前连接501炉换热器,参数为:压力0.01M Pa、介质温度660℃、波壳温度350℃、介质为少量催化剂和烟气;补偿量为轴向28mm、侧向26.2 mm;DN1600mm、2×2波、壁厚2mm、波纹管材质为0C r18N i9T i,导流筒材质为1C r13。

催裂化装置膨胀节失效原因分析、预防和处理措施建议

催化裂化装置是石油深加工的主要装置，而膨胀节是该装置的必备元件。

该装置中的介质工作温度高、腐蚀性强，容易引起波纹管薄壁结构的腐蚀失效。

图 1 波纹管波峰开裂某公司催化裂化装置烟气管道单式皎链型膨胀节的波纹管波峰开裂（首次出现此类问题），如图1所示。

失效膨胀节的安装位置为下三皎链组合的最下面的一个，如图2所示。

该波纹管主要用于吸收管道热位移。

管道介质为烟气+催化剂，工作温度为700°C，运行时承受一定的波动载荷。

初始裂纹在波纹管边波峰上，长约300mm，沿周向延伸，深度贯穿波纹管壁厚。

对波纹管进行一些处理后设备继续运行3个月，大修更换波纹管时发现除周向裂纹外，还有起始于周向裂纹的横向裂纹，裂纹呈树枝状。

图 2 失效膨胀节安装位置样品处理样品为催裂化装置失效波纹管开裂波峰段样品，如图3所示，并沿其周向裂纹的走向，进行预切割；编号处理后，分别制取金相试样（2-3）、化学分析试样（1-3）、断口和腐蚀产物分析试样。

图 3 失效波纹管取样示意分析试验根据ASTME2594—2020《感应耦合等离子体原子发射光谱法（基于性能的方法）分析镍合金的标准试验方法》对样品的材质元素进行分析。

对失效的波纹管进行取样，利用OlympusGX71 金相显微镜进行裂纹低倍形貌观察和金相组织分析，利用Quanta650扫描电子显微镜进行断口形貌分析，利用GenesisX-射线能谱仪进行腐蚀产物分析。

运行工况在烟气能量回收系统中，采用膨胀节进行补偿的主要有3条管线，其中旋风分离器至烟气轮机管道的工作介质为烟气，其成分见表1，工作温度在700℃左右，工作压力在0.35MPa左右。

表 1 某装置烟气成分组成及比例结果与讨论分别从切割波纹管的两侧及中间部位测量每个波的波高、波距，并填入表3。

将出现周向裂纹的波纹记为第1个波，依次标记为2、3、4、5、6。

波纹管的设计波距为100mm，设计波高为102 mm。

由表2可知，周向裂纹所在的第一个波纹长度已经达到了115mm，其波距变化率已达到GB/T12777—2019《金属波纹管膨胀节通用技术条件》中规定的平面失稳限值，说明波纹管已出现平面失稳。

波纹膨胀节的许用疲劳寿命及损坏原因分析

波纹膨胀节许用疲劳寿命和损坏原因分析河北伟业波纹管制造有限公司提供一.波纹膨胀节的许用疲劳寿命补偿器中的波纹管件是在材料屈服极限的高应力状态下工作，每一次变化都不能恢复其原来的自由长度而留有残余变形，往复循环，残余变形累计到一定程度，波纹管就会发生破坏，而破坏的循环次数称之为补偿器的疲劳寿命Nc。

实际应用时，取一定的安全系数nf(倍数)。

补偿器的许用疲劳寿命[N]为[N]=Nc/nf 而nf一般为10～15 ，由于有些厂家设计选取nf值不同，实际补偿器[N]也大不相同，相差甚大。

行标“城镇供热预制蒸汽保温管技术规程”中，要求管道寿命25年以上，实际直埋管道，由于使用负荷变化，操作频率大，昼夜用量不均，这就要求制造厂家，提供的产品[N]≥1000次以上。

二.膨胀节（补偿器）补偿量的确定综上所述，膨胀节的补偿量相对不是一个定数，工作温度影响压力，同时也影响位移量。

这就要求我们设计时，必须通盘考虑许用疲劳寿命（次）、安全系数、实际的工作温度、压力和补偿器可提供的位移（补偿量）。

建议，依照CJJ34-2002（J216-2002)设计规范要求，蒸汽直埋保温管道补偿器宜按：通常工作压力/公称压力=0.75，通常工作位移/额定位移=0.70，来选择补偿器，才能确保超常规安全系数，使城镇供热管网压力管道寿命在25年以上，点应力循环次数在7000次水平。

三.热网工程中波纹膨胀节损坏的事故分析波纹膨胀节是典型低频疲劳部件（即频率<105），其波峰和波谷处于塑性高应力范围内，极易在较低的循环次数下发生疲劳破坏而失效。

蒸汽直埋管道在输送介质、气流脉冲、阀门开启、封关、分支节点、弯管阻力变化，特别是管道的汽水冲击——水锤，使之管道发生变频震动。

波纹破坏的主要原因是疲劳破坏，腐蚀破坏以及扭曲破坏：）水质处理不好，蒸汽中含有氯离子，造成不锈钢波纹点蚀或晶格腐蚀；）输送介质高压蒸汽，线速υ>/s以上，在三通、弯头、阀门处形成湍流，使之补偿器原设计的导流筒低频大幅震动而破坏，特别是大口径，大补偿量导流筒L>以上更易发生导流筒疲劳断裂，吹掉；）设计或操作失误，造成汽水冲击，爆破性水锤，严重打（震）破波纹管元件；）大口径螺旋管道，因其内应力没消除，使之恢复应力造成波纹节扭曲破坏；）安装偏转，固定墩发生滑移，应力失去平衡，也是造成波纹元件扭转（曲）变形破坏的原因之一。

换热器膨胀节裂纹分析及处理措施

换热器膨胀节裂纹分析及处理措施摘要：通过对带膨胀节换热器在使用过程中产生裂纹的原因进行分析,从而得出在没有外载的情况下，膨胀节产生裂纹的主要原因是设计膨胀节位移量不足以消除换热器温差应力。

基于此，本文对换热器膨胀节裂纹分析及处理措施进行了分析。

关键词：换热器；膨胀节；裂纹；温差应力；补偿量1.膨胀节裂纹分析膨胀节失效主要有：强度破坏、失稳破坏、腐蚀破坏、疲劳破坏、高温蠕变破坏、脆裂破坏等，对于特定的某膨胀节，上述失效形式一般不会同时发生，但它们之间却有密切关系。

如露点腐蚀，常会萌发应力开裂；失稳常引起疲劳失效等现象。

限于篇幅，本文针对某化工厂锅炉第二给水预热器上的膨胀节在波峰附近发生裂纹进行分析。

该设备2004年5月投用，2006年5月发现膨胀节波峰附近环向开裂（长约70mm），造成大量低变气泄漏，由于发现及时，没有发生火灾和人员伤亡事故，但对生产及周边地区的安全构成了很大威胁。

因此找出膨胀节失效原因，避免或减少同类事故的重复发生，从而减少经济损失，确保安全是至关重要的。

壳程工作介质为低变气，经检查从投用到现在对膨胀节材料没有腐蚀。

从现场实际情况看，膨胀节以前工作正常，按操作规程运行，未见异常变形。

可排除膨胀节设计与制造由于强度、承压能力、耐温能力不足而造成裂纹失效的原因。

在生产中膨胀节承受的应力状况较为复杂，主要有膨胀节加工成形及焊接时产生的残余应力,操作压力作用下产生的应力,开停车期间对膨胀节引起的交变应力,膨胀节安装时的误差及预变形造成的装配应力。

从现场情况看，都是环向开裂，说明轴向应力很大。

波峰上的圆弧过渡段正是整体不连续区，此处的应力大，故裂纹产生于该过渡区，且呈环向。

当波峰某处综合应力达到并超过膨胀节材料强度极限时,则即刻发生爆裂，从膨胀节爆裂碎片多为波峰环向断裂截面也证实起爆点在波峰。

危险截面在波谷、波峰圆弧中点附近,危险点在波谷圆弧中点附近内、外表面和波峰圆弧中点附近内表面处，膨胀节波峰焊缝附近产生裂纹。

高炉煤气管线用波形膨胀节失效分析

・ &# ・图, 泥纹状腐蚀产物
第 !# 卷第 ! 期
压
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容
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总第 (0( 期
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腐蚀产物能谱分析对波纹管表面沉积物与断口表面泥纹状腐蚀产
两层波纹管经取样后进行化学成分分析，其结果如表 ( 所示。
物进行能谱分析，除基体材料应有的成分外还含有 $、 %& 、 ’ 元素。
$% " ’’ F $& " ’’ $! " ’’ F $9 " ’’
（#）波纹管内保温棉中含有一定的 +, 、 - 元素。 3 分析讨论
［$ ， !］：从上述检测中可得出以下结果
（&）送检波纹管内残留水样 )* 为 % " ’ ，呈弱酸性，水样中 +, 0 含量高，电导 -./ ! 0 含量和总酸度、率、总含盐量均偏高，易造成电化学腐蚀。综上所述，引起不锈钢点蚀的因素有材料因素和环境因素。对送检波纹管表面沉积的腐蚀产物进行能谱分析和水样分析结果均说明，波纹管使用环境中存在 +, 、 - 元素。波纹管使用温度 $&’ F !9’ 并积留较多的水，这完全符合引起奥氏体不锈钢 H，
・ %! ・
高和湿度环境。波纹管材料采用 ’’+C$#D?$/AE! （ 3$%7 ）奥氏体
［/ ， 9］。但由不锈钢，应具有一定的抗点腐蚀的能力
于 G?D 夹杂物（可能是冶炼中残留的），造成了微区不均匀性，在潮湿的环境中， G?D 夹杂物与含有 +, 0 沉积物之间产生微区电化学反应，即产生点腐蚀，随着时间推移，点腐蚀逐渐向壁厚深处扩展，直至穿透，形成孔洞。同时，由于波壳受到拉应力（残余拉应力和工作拉应力）的作用，造成腐蚀由点蚀开始，呈树枝状裂纹沿波壳壁厚纵深方向延伸，最终造成点蚀加应力腐蚀的失效破裂。 / 结语（下转第 !% 页）

金属波纹管损坏的原因分析

用领域扩展，这已成为波纹管类组件的发展趋势。
E1E6K 翅片管换热器来自小，出现砂眼，引起泄漏；
4.软管外部的金属缠绕不锈钢丝由于弯曲
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使用，易产生毛刺，操作人员在清枪易被刺伤，更严重时会出现表层编织金属破损导致整条软
管断裂。金属波纹管，波纹膨胀节和波纹管换热器
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压下鼓破外部不锈钢缠绕层，导致泄漏； 2.两端连接处卡口因经常拆卸容易造成受
伤或卡不紧，在高压作用下，从软管接口处直接断裂，导致泄漏；
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3.金属波纹管两端接口不锈钢丝头因物料中含有氯离子易造成腐蚀，材质改变，强度减
软管外部的金属缠绕不锈钢丝由于弯曲使用易产生毛刺操作人员在清枪易被刺伤更严重时会出现表层编织金属破损导致整条软e1e6k翅片管换热器www
金属波纹管损坏的原因分析
1.金属波纹管内部材料中的普通橡胶磨损腐蚀后，耐压能力下降，并且物料直接与不锈
钢丝网接触，因物料中含有氯离子，一方面对不锈钢丝缠绕网造成腐蚀，另一方面物料在高
的出现及其大量使用，波纹管用作连接，补偿与换热元件以成为重要的应用领域。它们已突
破仪表弹性元件的范畴，主要用于电力、冶金、石化和集中供暖等行业管网系统中，作为柔性
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连接与热补偿构件，也可做成换热系统中的热交换器。传统的波纹管类弹性元件已向新的应

膨胀节检修策略

膨胀节检修策略一、引言膨胀节作为一种重要的工业设备元件，广泛应用于各种管道系统中的热位移补偿。

由于其工作环境复杂，膨胀节可能会出现各种故障，影响设备的正常运行。

因此，制定合理的膨胀节检修策略，对于确保设备的稳定性和可靠性至关重要。

本文将对膨胀节检修的重要性、常见故障及原因分析，以及检修策略的制定进行深入探讨。

二、膨胀节检修的重要性膨胀节的正常运行对于保障管道系统的稳定运行具有重要意义。

如果膨胀节出现故障，可能会导致管道系统的泄露、振动、疲劳破坏等问题，严重时甚至可能引发安全事故。

因此，定期对膨胀节进行检修，及时发现并解决潜在问题，对于保障设备的安全稳定运行以及延长其使用寿命具有重要意义。

三、膨胀节的常见故障及原因分析1.波纹管开裂波纹管是膨胀节的关键元件，其开裂是常见的故障之一。

造成波纹管开裂的原因有多种，如：（1）制造工艺问题：波纹管制造过程中可能存在的缺陷，如材料不均匀、焊接质量差等。

（2）安装不当：安装过程中可能对波纹管造成了扭曲或拉伸。

（3）工作环境恶劣：如高温、高压、腐蚀等环境因素加速了波纹管的疲劳损坏。

2.导向支架卡滞膨胀节在工作过程中，导向支架有时会出现卡滞现象。

主要原因包括：（1）导向支架设计不合理，导致运行不畅。

（2）安装时位置不正或不水平，导致运行时受力不均。

（3）管道内杂物堵塞，导致支架移动受阻。

3.密封失效膨胀节的密封性能对于其正常运行至关重要。

密封失效的原因主要包括：（1）密封材料老化或磨损严重，失去密封作用。

（2）密封面存在污物或损伤，导致密封不严。

（3）密封结构设计不合理或安装不当，影响密封性能。

四、膨胀节检修策略的制定针对膨胀节的常见故障及原因，我们可以制定以下检修策略：1.制定定期检修计划为了预防和及时发现膨胀节故障，应制定合理的定期检修计划。

根据设备的运行状况、环境条件以及历史维修记录等因素，确定适当的检修周期。

在检修计划中，应包括对膨胀节的外观检查、功能测试以及关键元件的详细检查等内容。