13金屬波紋管膨脹節(jié)在燃?xì)夤芫W(wǎng)中應(yīng)用與事故預(yù)防

1、金屬波紋管膨脹節(jié)在燃?xì)夤芫W(wǎng)中應(yīng)用與事故預(yù)防盛水平1，王杏芳2，劉延雷1，陳海云1，嚴(yán)毅劍2（1杭州市特種設(shè)備檢測(cè)院，浙江杭州，310003；2杭州市燃?xì)?集團(tuán))有限公司，浙江杭州，310007；）摘要：金屬波紋管膨脹節(jié)是城市燃?xì)夤芫W(wǎng)的重要組成構(gòu)件，它的安全穩(wěn)定是城市燃?xì)獍踩\(yùn)行必不可少的條件之一。本文對(duì)金屬波紋管膨脹節(jié)在燃?xì)夤芫W(wǎng)運(yùn)行中的應(yīng)用進(jìn)行了介紹，對(duì)膨脹節(jié)事故進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)與失效原因分析，并開(kāi)展了相關(guān)的試驗(yàn)研究。針對(duì)失效原因，對(duì)在管網(wǎng)建

2、設(shè)中如何選用、安裝膨脹節(jié)以及隨后的運(yùn)行過(guò)程中如何維護(hù)管理提出了建議。關(guān)鍵詞：燃?xì)夤芫W(wǎng)；金屬波紋管膨脹節(jié)；失效分析；選用；維護(hù)中圖分類(lèi)號(hào)：X924.4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：ApplicationApplicationfailurefailurepreventionpreventionanalysisanalysisononmetalmetalbellowsbellowsexpansionexpansionjointsjointsinin

3、gasgasgridsgridsSHENGShuiping1WANGXingfang2LIUYanlei1CHENHaiyun1YANYijian2(1.HangzhouSpecialEquipmentInspectionInstituteHangzhou310003China2.HangzhouGas(Group)CompanyLimitedHangzhou310007China)AbstractAbstract:Metalbello

4、wsexpansionjointsareoneofthemostimptantcomponentsofurbanfuelgass.theirsafetyisessentialtothesafeoperationofurbanfuelgass.Inthisarticletheapplicationofmetalbellowsexpansionjointsingasgridswasintroduced.thefailureanalysise

5、xperimentonmetalbellowsexpansionwascarriedout.Alsothemodeioninstallationwereputfward.Furthermethemaintenancemethodsintheiroperationprocessweresuggested.KeyKeywdswds:gasgridsmetalbellowsexpansionjointsfailureanalysismodei

6、onmaintenance1前言金屬波紋管膨脹節(jié)是由金屬波紋管和構(gòu)件組成的具有補(bǔ)償功能的器件，又名補(bǔ)償器。由于它的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，與具有相同補(bǔ)償能力的“∏”型膨脹節(jié)、套筒式膨脹節(jié)、球型膨脹節(jié)相比，具有占地小、安裝簡(jiǎn)單、工程造價(jià)低、無(wú)結(jié)構(gòu)性滲漏環(huán)節(jié)、不需維修保養(yǎng)等優(yōu)點(diǎn)。作為管道補(bǔ)償器，它能夠補(bǔ)償管道的熱變形、機(jī)械變形和吸收各種機(jī)械振動(dòng)，起到降低管道變形應(yīng)力和提高管道使用壽命的作用[1]。因而多用于動(dòng)力或熱力管網(wǎng)中，設(shè)備與設(shè)備之間的連接中，以軸向

7、伸縮或角度變化來(lái)補(bǔ)償管路系統(tǒng)或設(shè)備因溫差或機(jī)械運(yùn)動(dòng)造成的位移，消除設(shè)備開(kāi)車(chē)、停車(chē)或正常運(yùn)行條件下的振動(dòng)。金屬波紋管膨脹節(jié)作為現(xiàn)代熱補(bǔ)償技術(shù)已廣泛應(yīng)用于電力、石化、供熱、鋼鐵、城建等領(lǐng)域。當(dāng)今世界，城市燃料燃?xì)饣?，城市燃?xì)夤艿阑浅鞘鞋F(xiàn)代化的重要標(biāo)志之一，我國(guó)大多數(shù)大中城市相繼建立了管道燃?xì)庠O(shè)施。但由于材質(zhì)老化、違章操作、外界干擾、輸送介質(zhì)變換和設(shè)備破壞等原基金項(xiàng)目：杭州市社會(huì)發(fā)展科研攻關(guān)項(xiàng)目（2009113B22）2.22.2原因分析原

8、因分析以2008年5月12日發(fā)生在杭州南泉路的某管道中部閥門(mén)井中DN100波紋管膨脹節(jié)失效破壞導(dǎo)致天然氣大量泄漏為例進(jìn)行分析。基本情況為：膨脹節(jié)表面沉積灰白色垢，波紋膨脹節(jié)中部波谷徑向開(kāi)裂95mm，開(kāi)裂兩端可見(jiàn)軸向撕裂達(dá)5～8mm；開(kāi)裂處與膨脹節(jié)坯焊縱縫無(wú)關(guān)，斷口無(wú)肉眼可見(jiàn)機(jī)械損傷缺陷，斷口處波紋亦未見(jiàn)明顯變形，斷口母材無(wú)肉眼可見(jiàn)缺陷，斷口處亦無(wú)肉眼可見(jiàn)明顯塑性變形特征，斷口呈鉛灰色。閘閥端面至管法蘭端面距離為310mm，閥門(mén)井中閘閥法

9、蘭端面中心與波紋膨脹節(jié)所接管法蘭端面中心偏差為10mm，該膨脹節(jié)按120均布拉桿三根，彎曲變形明顯。該處天然氣中壓管系目前運(yùn)行壓力小于0.08MPa，故破壞與管道內(nèi)壓力無(wú)直接關(guān)系；工作狀態(tài)為無(wú)明顯熱應(yīng)力狀態(tài)，與通常波紋管膨脹節(jié)的補(bǔ)償狀態(tài)不同；膨脹節(jié)兩端部偏差明顯，拉桿變形和開(kāi)裂形狀可見(jiàn)角相位移量較大且原始長(zhǎng)度為280mm，而現(xiàn)場(chǎng)達(dá)310mn。初步判斷安裝過(guò)程中存在強(qiáng)行組裝或系土質(zhì)沉降所致；閥門(mén)井中的積水和膨脹節(jié)表面沉積物存在較多的對(duì)奧氏

10、體不銹鋼有晶間腐蝕和應(yīng)力腐蝕的氯離子。3試驗(yàn)研究試驗(yàn)研究3.13.1性能試驗(yàn)性能試驗(yàn)對(duì)三只PN1.0MPaDN150金屬波紋管膨脹節(jié)，按試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)：GBT127771999《金屬波紋管膨脹節(jié)通用技術(shù)條件》進(jìn)行1.5MPa水壓試驗(yàn)，波距變化小于15%；1.0MPa氣密性試驗(yàn)，保壓10min，無(wú)泄漏；無(wú)損檢測(cè)：PT，RT合格；波紋管材質(zhì)為SUS304，質(zhì)量證明書(shū)中化學(xué)成分見(jiàn)表2；按設(shè)計(jì)壓力1.0MPa、設(shè)計(jì)壽命1000次，以補(bǔ)償量10mm、2

11、0次min速率進(jìn)行疲勞加載試驗(yàn)，三只金屬波紋管膨脹節(jié)循環(huán)次數(shù)分別在1789、1565和1540次停止試驗(yàn)，試驗(yàn)后金屬波紋管膨脹節(jié)無(wú)穿透裂紋，無(wú)泄漏，產(chǎn)品符合GBT127771999《金屬波紋管膨脹節(jié)通用技術(shù)條件》的要求。表2膨脹節(jié)材質(zhì)的化學(xué)成分元素CMnNiCrPS含量（％）0.0431.098.1018.270.0320.0033.23.2環(huán)境介質(zhì)環(huán)境介質(zhì)化驗(yàn)化驗(yàn)應(yīng)力腐蝕失效不同于腐蝕疲勞失效，只有當(dāng)承受拉應(yīng)力，并在特定的介質(zhì)條件下才

12、會(huì)發(fā)生。一般說(shuō)來(lái)，只有當(dāng)應(yīng)力超過(guò)某一臨界應(yīng)力值時(shí)，才會(huì)發(fā)生應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂。在這里講的特定的介質(zhì)條件是指對(duì)一定的金屬材料而言，需要有一定特效作用的離子、分子或絡(luò)合物才會(huì)導(dǎo)致應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂。它們的濃度有時(shí)甚至很低，也會(huì)引起應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂，如僅含有幾個(gè)PPM的氯離子，也可使SUS304不銹鋼發(fā)生應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂。推測(cè)以上統(tǒng)計(jì)的波紋管開(kāi)裂應(yīng)為內(nèi)應(yīng)力較大的波紋管在Cl、S元素豐富的環(huán)境下發(fā)生了應(yīng)力腐蝕最終導(dǎo)致的開(kāi)裂。杭州屬于雨水較多南方城市，為此，對(duì)金屬波