金属波纹补偿器在使用过程中最为重要的就是工作寿命处于哪个阶段,这直接关系到生产的安全。研究补偿器的寿命能够很好的掌握补偿器的工作状态,避免产生不必要的损失,为安全生产提供保障。研究补偿器的寿命最直接的方法就是研究补偿器的应力状态,因为补偿器点应力状态直接决定了补偿器的寿命。影响补偿器的寿命的因素很多,其中补偿器波纹管的几何尺寸、工作时的压力温度和材料介质是直接影响补偿器寿命的关键因素。为了全面的了解这些因素对补偿器寿命的影响,下面分别对这几个影响寿命的因素进行分析。这里以单层薄壁波纹管为例。

　　1、波纹管的几何尺寸

　　对补偿器的寿命影响比较大的波纹管几何尺寸主要有波纹管的直径、厚度、波高和波峰(波谷)外径。通过研究几何尺寸的变化,利用有限元技术模拟得到波纹管应力的变化情况,进而能够得到波纹管寿命的变化情况。

　　2、工作压力和温度

　　工作压力和温度对补偿器的寿命影响很大,为了研究压力和温度分别对补偿器寿命的影响,利用有限元软件进行不同压力和温度下补偿器波纹管寿命模拟,进行压力模拟时温度不变,进行温度模拟时压力不变(注:进行温度模拟时主要体现在位移载荷上)。

　　3、工作环境及介质

　　在金属波纹管补偿器的使用过程中,工作的环境和介质都会对补偿器的寿命产生一定的影响。环境因素主要有环境条件下引起的波纹管腐蚀、地基沉降等引起的补偿器支架位置发生变化以及共振源产生的振动等;介质因素主要有介质引起的波纹管腐蚀、具有蒸汽保护的补偿器蒸汽介质温度和杂质引起的腐蚀以及介质高温高压引起的材料性能变化等。补偿器的使用工况常为高温高压,有一时候伴随着强腐蚀性介质,波纹管在加工的过程中通常会有残余应力,因此会出现各种腐蚀状况,主要分为全面腐蚀和局部腐蚀两大类。

　　3.1工作环境

　　补偿器的使用一般都会接触到环境中的各种腐蚀性的物质,而补偿器中波纹管材料一般为的奥氏体不锈钢(如304等),这样如果环境介质中含有Cl-,在温度较高,应力较大的情况下容易使钝化膜破裂发生应力腐蚀开裂,从而影响补偿器的寿命〔州。在这种情况下应该使用耐腐蚀材料来制造波纹管,改善波纹管表面的应力状态,采用电化学保护等。

　　地基沉降也是影响补偿器寿命的一个重要的因素,如果补偿器是设置在水平位置进行补偿,地基如果发生不同程度的沉降,那么势必造成支架高地不平,这样肯定会使补偿器发生弯曲,波纹管的一侧受拉一侧受压,弯曲应力大大增加,严重影响的补偿器的性能及其寿命。因此保障地基的平稳也是一项非常重要的事情。

　　在管道的介质的运输中,不可避免的会产生一些共振,这些共振有可能是管道内介质引起的也有可能是一些共振源比如压缩机等引起的。管道的振动也会影响补偿器的寿命,波纹管是一种抗高频低幅的元件,当振动到一定频率时系统就会产生共振,这就会使波纹管发生疲劳开裂。

　　3.2工作介质

　　介质是影响波纹管补偿器寿命的一个重要的因素,除了前面提到的主要由氯离子的腐蚀外,介质高温高仄的特性往往会使波纹管材料性能发生变化,在高温时材料的硬度和强度会有所提高,韧性和塑性会降低,这虽然不会影响波纹管的高温蠕变性能和耐蚀性能,但是对腐蚀疲劳是有害的。而且高温高压会引起波纹管应力的变化,对波纹管的寿命的影响很大。因此控制介质中引起腐蚀物质的量以及控制温度压力是保证补偿器正常工作的非常重要的措施。

　　通常一些大型波纹管补偿器都会采取蒸汽保护,此时一般通入的是饱和蒸汽压,如果通入的饱和蒸汽压中含有引起波纹管腐蚀的物质,那么必然会使波纹管发生腐蚀,或者通入的并不是饱和蒸汽压,那么在停车的时候容易形成凝结水,此时也易造成腐蚀影响波纹管寿命。如果通入的蒸汽经常出现超温超压,也会影响波纹管补偿器的寿命。

　　4、补偿器导流筒及焊缝

　　在摩擦损失、管内介质流速过快、温度较高等情况下补偿器都会在内部设置导流筒。一方面是为了起到导流的作用,避免波纹管受到管内介质的冲刷,可以延长补偿器的寿命:另一方面导流筒的导向作用,可以避免补偿器在吸收管道热胀冷缩的变形时造成的波纹管失稳现象,从而保证波纹管的正常使用。导流筒一般是焊接在波纹管补偿器的一段,另外一端设有限位槽进行限位,在补偿器的使用过程中导流筒会随着波纹管的拉伸压缩作相对的滑动。如果波纹管工作在正常的范围内,那导流筒一般不会出现太大的问题,但是一旦出现超温超压,那么波纹管可能会由于压缩量过大而使导流筒撞击限位槽,使导流筒发生变形、开裂甚至破坏;或者导流筒受到介质的腐蚀使介质直接和波纹管相接触,造成波纹管的腐蚀或者使里面的保护蒸汽超温超压,就会严重影响波纹管补偿器的寿命。

　　体型较大的金属波纹软管一般是用一定厚度的板材进行滚压成型然后进行焊接而成的,而直管压力平衡型补偿器是由若干个波纹管组合焊接而成,因此焊缝如果不过关的话,可能会产生错边、未焊透和咬边等缺陷,势必对补偿器造成很大的安全隐患,通常在进行补偿器的寿命评估的时候,必须要保证补偿器上面的焊缝是没有问题的。

　　5、其他因素

　　有些企业在检查补偿器的时候发现了一些比较轻微的缺陷,这些缺陷通过某些手段能够进行一定的修复。但是在修复的过程中没有处理好缺陷的话会引起很严重的后果,最常见的就是应力集中,会缩短波纹管的寿命,加速波纹管的失效。

　　影响补偿器寿命的因素还有很多,比如说补偿器的拉杆、支座、铰链等,这些因素损坏了也是会在一定程度影响补偿器的正常工作,他们的影响机理和前面所叙述的大同小异,故不再赘述。