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直埋管网用波纹管补偿器失效情况及原因分析

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直埋管网用波纹管补偿器失效情况及原因分析

发布日期:2018-01-24 作者:江苏亚光 点击:

    20世纪80年代末供热管网直埋技术传人我国,由于直埋供热管道具有以下四大优点:①对于双管制管网可以降低工程造价10%一25%:②降低热损耗40%-60%③防腐性能好,延长使用寿命2-3倍:④占地少,施工快,有利于环保和绿化等等.这些优点使得直埋供热管网成为未来的发展趋势,受到广泛的欢迎.比较热水直埋管网的发展,蒸汽直埋技术尚未完备,但近几年高中温蒸汽直埋管技术发展很快,且要求有与之相应的更可靠、更简单、低成木的热补偿措施,有效的控制管网各处的应力水平,保证长期安全运行.波纹管补偿器补偿能力强、可靠性高,检修量小,现在的全埋型波纹管补偿器其正常工作年限可达到8-10年,因此波纹管补偿器被普遍采用,烟台经济技术开发区蒸汽管道直埋敷没目前达到12000多米,创造的价值是可观的。但在初始施工后运行时,五指山路蒸汽网1998年曾出现过一次事故,该事故具有典型性.该工程1995年施工,1998年出现事故,蒸汽网上的个别波纹管拉裂,通过现场对损坏波纹管补偿器检查,发现:

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    (1)在波纹管轴线一侧发现了大面积结垢现象,垢蚀厚度约2mm左右.波谷处已填满,从而失去补偿能力,导致失稳.

    (2)水质处理不好,严重的抓离子腐蚀不锈钢(点蚀及应力、电化学腐蚀),

    (3)倒流套有凸凹痕迹.说明倒流套壁内外有压差现象,初步认定为是水流湍流超压所致.

    (4)有一套补偿器补偿量不够造成泄漏.



直埋管网用波纹管补偿器失效情况及原因分析:

    (1)地下水通过波纹管的伸缩端活口进人到保护套的内壁和波纹节的外壁之间,厂家在生产制作过程中,只能考虑到避免杂质从伸缩端活口进人,但无法阻止水的进人.水含有多种化学成分,尤其沿海地区水质较硬,水一旦进入,由于波纹节外表面温度很高,使水汽化,长时间汽化便在此范围内结垢,垢蚀填充了波谷,这样,波纹管便失去了补偿的作用,它只相当于一段直壁钢管.在这种情况下,补偿器已经起不到它应有的作用,在非正常状态下,继续工作,很快便出现问题。

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    (2)另外沿海地区氯离子(Cl-)对于不锈钢材质的波纹管腐蚀性是很大的.波纹管的倒流套被蒸汽冲击变形,初步认定是供热蒸汽断续或供热量不稳定,该工程原设计为烟台开发区大宇重工业厂区及沿五指山路两旁厂区热力配套,山于设计负荷与实际运行负荷相差较大,且负荷经常处于不稳定状态,供供停停或忽大忽小,便在管道中产生回流,再加上疏水不好,造成严重的汽水冲击.天长日久,强大的回流便把倒流套冲击变形,打破波节,加上不锈钢倒流套壁薄,更加剧了倒流套变形的速度。



金属波纹管膨胀节的通用结构件如内或外压作用下的筒节、立板、铰链板、销轴、拉杆等,文献在提示附录中已给出设计公式。对于法兰式各种膨胀节,如带法兰的铰链型膨胀节、带法兰的大拉杆横向型膨胀节以及各种带法兰的压力平衡型膨胀节中的法兰与压力容器法兰受力状态相当,均承受压力推力和变形反力,一方面要满足强度要求,另一方面应满足小变形的刚度要求,要按GB150规定设计。其它型式膨胀节用的法兰由于运行中不承受压力推力,例如单式轴向型,压力推力由固定支架承受等等,其法兰除满足密封性的要求外,不承受压力推力。



    在各种端板、端耳板及筋、万向环等的设计中,有些设计问题提出一些看法供参考。


承受压力推力的端板强度

    这种端板大多用于大拉杆复合膨胀节和曲管压力平衡型膨胀节,它通过四个拉杆承受压力推力和各种变形反力,因为后者较前者小得很多,所以只计算压力推力作用下的强度。中间大孔与钢管焊接,周边四个小孔与拉杆连接。



金属波纹管的选材与温度极限

端面材料

    (1)石墨—标准石墨(通常是浸树脂石墨)

    这种端面在短期的高温工况下理论上的最高使用温度至少达到260℃。实践表明这种石墨的实际使用温度正常为150℃,当温度超过160℃时树脂将会熔化甚至沸腾溢出。

    (2)浸锑石墨一一这种端面在短期的高温工况下理论上的最高使用温度至少达到350℃。

    实践表明这种石墨的实际使用最高温度为260℃。

    (3) SiC结和反应而成的sic都具有在密封运转时比其它密封部件耐更高温的能力。




    虽然氟橡胶(如Kalrez)的上限温度高达316℃,但实际经验表明在高温工况下机械密封不应该使用它,尤其在循环变化的热载荷下。



    当温度升高时,氟橡胶就会软化,最后密封在足够高的温度和压力下,0形氟橡胶就会产生变形且失去其挤压性能。这种影响被称为“热变形”。



    因此,实际经验表明氟橡胶不推荐使用在温度循环变化且长时问高于204℃的工况下。



填料柔性石墨的温度极限

    柔性石墨能使用在400℃以上的密封中,实际上密封腔中很少见到机械密封达到如此高的温度。


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