在现代社会中,减振和降噪问题已经引起了人们的关注,金属波纹补偿器在受到外部振源的激励下,系统将会发生强迫振动,当激振频率等于物体的固有频率时,共振将不可避免。另外,在一些耦合作用下,系统会产生一些动不稳定性,这时,振动也会被不断扩大,这些情况都会造成一些意想不到的破坏。因此有必要对共振加以控制,进而降低系统的振动水平。
根据不同的控制方式,有以下五种振动控制技术,分别为消振、隔振、吸振、阻振以及动态设计。其中隔振具有广泛地应用,隔振其实就是把弹性衬垫放入物体和支撑面中间,以达到对振动进行隔离的目的。依据振源的不同,隔振一般被分为两类,一类是主动隔振,一类是被动隔振。主动隔振机器本身就是振源,隔振的目的是使激振力尽可能少的传递到支承面上。被动隔振支承面是振源,隔振的目的是使激振力尽可能少的传递到被支承的物体上。被动隔振被应用的较早,目前,应用的也是最为广泛。在隔振措施中,最基本的便是单层(被动)隔振,基本原理是将弹性子结构加入主系统与振源之间,当系统振动时,弹性子结构会发生弹性变形,从而主系统受到振源的影响将会被削弱。主动隔振技术是在主动振动控制技术的基础上逐步发展起来。
管道长期运行会对波纹管补偿器产生一定的腐蚀作用,而导致波纹管补偿器出现裂纹等现象,严重的会造成管道运行事故,而给生产的稳定埋线隐患。因此为确保波纹管补偿器的安全使用,应在波纹管补偿器设计、加工方面选用耐腐蚀的超低碳奥氏体不锈钢。充分认识加工过程形变马氏体对波纹管带来的各方面的影响,尽可能减少形变马氏体的生成。为降低加工残余应力和受载应力,推广首选低波高,大波距的波纹管。选择涂层保护设计,涂层保护可以考虑防腐薄膜,外覆耐蚀含金、高品质涂装设计,也可考虑电化学保护及改变环境氯离子含量等方法。改进产品设计,重新认识多层和单层波纹管产品的优劣。并增加直观检查波纹管外腐蚀的渠道和方法,尽量减少突发事故发生。同时,可以考虑在外压式波纹管外增加密封装置,一来可以减少介质中的腐蚀,二来可以减少突发事故的损失。适当提高波纹管的安全系数,研究位移应力对波纹管产品影响,提高抵御意外事件的能力。工程设计施工方面,设计人员必须对波纹管补偿器有足够的了解和认识,这是正确选择和应用好波纹管的前提条件。施工必须遵守设计图纸要求,并严格工程质量检测程序,确保工程质量。建立波纹管档案,从设计、制造、施工、运行管理各方面都有明确记录。金属波纹管补偿器在生产、贮运及安装过程中应尽量避免污染。通常应贮存于阴凉干燥的库房,不得已露天放时,须使外压波纹管出口端向下(即按介质方由上向下),避免污水流入而引起腐蚀。
在用于隔振的设备和装置中,波纹管就是其中一个,在波纹管中,多层波纹管与单层的相比,拥有更强的减振降噪的能力,因此多层波纹管被大量应用在舰艇的管道系统中。在舰艇全部的机械噪声中,来自管道系统的噪声占主要部分,这些噪声影响着舰艇的“静音”能力。在对舰艇的隐身能力要求越来越高的时代,降低来自管道系统的噪声就显得越来越有必要。影响多层波纹管减振降噪的部分主要由两个,一是金属薄壳,一个是夹层阻尼,当对二者选择适当的材料时,多层波纹管就会获得较好的阻尼特性与等效刚度,这样就可以达到对管道系统进行减振降噪的目的,从而舰艇就能获得较好的隐身性能,作战能力也会增强。鉴于多层波纹管重要的用途,国内外很多科学家与研究机构都非常重视高质量多层波纹管的开发。但是,由于国外的研究成果总是严格保密,再加上我国对这类波纹管的研究起步较晚,所以一直影响着我国舰艇的隐身水平。
波纹管的失效在管线试压和运行期问均有发生。管线试压时出现问题主要有三种类型: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;由于波纹管设计所考虑的压力或位移安全富裕度不够,管线试压时波纹管产生失稳变形失效;补偿器制造质量问题,制造厂偷工减料,5层不锈钢私自改为3层或更少。波纹管在运行期问的失效主要表现为腐蚀泄漏和失稳变形两种形式,其中以腐蚀失效居多。从腐蚀失效波纹管的解剖分析发现,腐蚀失效通常分点腐蚀穿孔和应力腐蚀开裂,其中氯离子应力腐蚀开裂约占整个腐蚀失效的95%。波纹补偿器失稳有强度失稳和结构失稳两种类型,强度失稳包括内外压波纹管平面失稳和外压波纹管周向失稳;结构失稳是内压波纹管补偿器的柱失稳。