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江蘇亞光為您帶來:實際熱力管道運作中金屬波紋補償器的存在的矛盾分析

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江蘇亞光為您帶來:實際熱力管道運作中金屬波紋補償器的存在的矛盾分析

發布日期:2017-11-22 作者:邁翔信息 點擊:

由于工程項目實施的年代不同,人們所掌握技術水準不一,在已運營的地下敷設供熱管 網系統中的金屬波紋管補償器所處的自然環境各不相同,我們通常所使用的材質有其固有的 邊界使用控制條件,應科學的根據所使用的工況及所敷設的自然環境,有針對性的設計選擇, 并通過不同的手段創造和改變適應外界環境的辦法,加以實施。而往往在實際工程實施中, 總因某一些工程在設計、施工、管理過程中不能按上述法則去操作,其結果造成一些工程在 投運短時間內就發生波紋補償器爆裂事故。為幫助分析目前所發生波紋補償器爆裂事故的成 因,下面列舉兩個工程波紋補償器破壞的案例:


案例一:華北地區某城市集中供熱工程投入運行三個月,發現在 DN900mm 管道中補償器 小室內波紋管出現漏水現象后兩個月發生爆裂,經對全網 470 多個波紋補償器進行普查,其 結果有 12 個破裂,8 個不同程度出現點腐蝕,3 個變形失穩,對破壞后的波紋補償器進行檢 驗,金相分析結果為應力腐蝕,通過離子光譜儀對裂紋處銹蝕物分析,腐蝕介質成份主要為 氯及硫。


案例二:東北地區某熱電廠供熱管網交付使用后三年,在維護過程中發現波紋補償器泄 漏,DN450~DN600mm 管網在供水管上 386 個金屬波紋管補償器中檢查發現有 69 個產生不同 程度的裂紋(部分已泄漏),日產材質均為 SUS304、SUS316、SUS316L 不銹鋼,在對不同地 點地下水分別取樣檢驗 Clˉ含量均超過 25PPM,嚴重的超過 4~5 倍,金相分析結果屬應力腐 蝕,腐蝕介質為 Clˉ。


通過上述兩個工程案例可以看出,在氣候條件、工程內容截然不同的兩個地區,由于補 償器其材質相同,外部所處的工作環境條件一樣均含有超標 Clˉ等腐蝕介質,不同程度的 都產生應力腐蝕破壞,而且兩個案例中破裂的 81 個補償器全部在供水管道,金相及離子光 譜儀分析結果均為應力腐蝕,腐蝕介質為 Clˉ等。另外從其它工程破壞的波紋補償器碎片 外觀看與上述案例極為相似,絕大多數破壞的波紋管外表銹蝕嚴重,表面呈不均勻的褐色銹 斑,細裂紋清晰可見,呈網狀疏密不一不規則分布,個別部位有脫落破損,通過用手折斷碎 片發現裂紋大部分已腐蝕穿透,從現象看外表層嚴重,內層較輕。另外取同樣的材質、試塊 在高濃度 NaCl 溶液中通過幾年浸泡后,均未發現試塊腐蝕,應該說在無應力狀態下,波紋 補償器所選用的材質在 Clˉ的作用下是不會腐蝕的。在以往工程中所出現的波紋補償器破 壞現象中板材應力腐蝕約占 80—90%以上,在工作應力作用下遇到超標 Clˉ等腐蝕介質是造 成波紋補償器應力腐蝕破壞的主要原因,工作應力越大腐蝕速度越快。 所以地下敷設的供熱管道在選擇波紋補償器時,必須掌握波紋補償器設計疲勞壽命、綜 合應力、單波位移量三者之間關系,根據這種量化關系合理確定波紋補償器的設計疲勞壽命。 為控制波紋補償器工作應力在設計中要進行經濟比較,盡可能降低波紋補償器工作應力,不 可單純的為追求補償量來降低設計疲勞壽命,而不注重應力的急劇變化。


93 年在《城市供熱管道用波紋補償器》標準中(CJ/T3016-93)明確城市供熱管道用波紋補償器的使用疲勞 壽命定為 200 次。在 2000 年后出版的一些工具書把熱網常用波紋補償器(包括直埋)的設 計疲勞壽命確定為 200~300 次,僅從供熱管網運行系統所規定的設計使用時間壽命看(30 年)似乎比較經濟合理,但從本文所討論問題中可以看出,在供熱管網系統中所選用的波紋 補償器只要存在與 Clˉ含量超標的物質接觸的可能性,按設計疲勞壽命 200~300 次的標準 是不夠的,在本文第二部分中列舉的某城市 80 年代建設管網中所采用的波紋補償器疲勞壽 命均不低于 1000 次,二十幾年時間過去均正常運行,足可以說明問題。從下面的疲勞壽命 與綜合應力、單波位移量比較表中可以看出它們之間的對應關系。過低的疲勞壽命會導致波 紋補償器穩定性及耐腐蝕性能下降。總結以往工程在這方面成功與失敗的教訓,考慮經濟因 素,建議敷設在地下有超標腐蝕介質的供熱管道中設置波紋補償器其設計疲勞壽命應設定為 1000~2000 次為宜。材質采用 316L。

⑶、單波位移給出的是以許用壽命 1000 次為參照的參考值。 為使用戶消除在應用過程中所產生的不安全顧慮,使波紋補償器在城市直埋供熱管道中 充分的發揮作用。讓我們針對波紋補償器在過去的應用過程中所出現的問題進行認真的研 究,并找出合理的解決辦法,因為絕大部分波紋補償器的破壞原因主要是應力腐蝕破壞。要做到從根本解決波紋補償器的腐蝕破壞問題,必須切斷腐蝕源,首先從產 品出廠前著手,只有這樣才可以實現解決問題工廠化,質量才會有保障。而目前國內 80%左 右的直埋敷設供熱管道工程,波紋補償器與管道焊接完后直接施工保溫層、保護層并實現整 體化。可想而知,當管道受冷熱作用時,工作管是在補償器的補償狀態下進行工作,而保溫 層、保護層靠什么呢?在軸向變化較大的部位反復的通過熱壓冷拉的過程,肯定要產生橫向 破壞,這樣就給有腐蝕介質存在的地區,創造接觸波紋補償器的腐蝕機會。利用井室設置波 紋補償器從目前施工方法和措施看是很難解決不漏水的問題,在冬季井內有水實質就形成了 儲水加熱池,除熱損失外還要冒汽,如果水中有超標腐蝕介質,波紋補償器很快就會損壞, 因此,也是造成波紋補償器腐蝕破壞的主要原因。

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綜上所述,我們總結了金屬波紋補償器在實際直埋供熱管道的應用,并找出其在應用過 程中存在的主要問題,通過討論分析,認為在實際應用過程中我們對波紋補償器的真正的屬 性在認識上還存在一定距離,在使用上重視程度還不夠。就目前在國內直埋管道上所使用波 紋補償器(除少數產品外)在整體保溫防護制作方法上還存在一定誤區,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償器必須在其外保溫、保護層伸縮位置上科學 合理的設置非金屬補償器,確保其正常工作時保溫、保護層不被破壞,為保證質量應實現波 紋補償器與保溫、保護層三位一體工廠化生產,以產品的方式進入使用市場,產品的設計生 產必須經行業主管部門組織專家進行技術論證方可進行批量生產,對上述所提及的其它問 題,首先要做到用戶自身的高度重視,科學合理對產品進行定價、禁防惡性競爭,目前在運 營的工程中因此而造成較大社會影響和經濟損失的實例為數不少,應吸取教訓。

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最后希望本文能夠起到拋磚 引玉的作用,在業內人士共同努力下、揚長避短積極促進行業內應用技術的更新和發展,改變波紋補償器在使用中的誤區,扭轉近年來在應用過程中對人們的困擾,使波紋補償器應用 技術在直埋供熱管道充分發揮作用。


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