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金属软管中波纹管的失效原因

金属软管中的柔性波纹管段,大多采用纵缝焊管。
新闻详细

    2.1波纹管失效原因
    2.1.1波纹管焊缝开裂
    2.1.1.1焊接质量问题导致焊缝开裂
    金属软管中的柔性波纹管段,大多采用纵缝焊管。由于纵缝焊本身质量问题使波纹管焊缝处产生虚焊、过烧、气孔、枝晶疏松等缺陷,使波纹管壁的有效面积减小,强度显著下降,导致焊缝开裂破坏。
    2.1.1.2异种钢焊接不当导致焊缝开裂
    金属软管的接头连接工艺,通常为焊接式。当接头与网套、波纹管焊接时,例如焊缝是由珠光体和奥氏体两种不同类型钢的母材和填充材料混合而成,由于熔入焊缝,合金成分被冲淡,奥氏体形成的元素含量降低,焊缝会出现脆硬的马氏体组织,从而使金属软管在使用过程中,焊缝脆性增大,产生裂纹,促使其抗疲劳破坏能力下降。而在出厂检验时,又不易发现,当它受到交变内应力作用时,会加速其疲劳破坏,常在接头附近导致焊缝开裂。
    2.1.1.3焊接材料问题导致焊缝腐蚀
    除焊接质量外,焊接材料选择不当也可导致焊缝腐蚀失效。在现场的腐蚀性环境中没有考虑到软管的法兰、接头等材料的影响,如均选用碳钢材料且与软管等不锈钢零件焊接,形成典型小面积的阳极性零件和大面积的阴极性零件接触的不利环境,形成电偶腐蚀的条件,加剧了焊缝及周围的腐蚀,致使焊缝部位在很短时间内腐蚀,出现缝隙,导致波纹管泄漏。
    2.1.2波纹管疲劳破坏
    2.1.2.1机械加工造成微裂纹
    在金属软管的制造过程中,材料在成型轧波加工过程中由于受力不均匀,易在波峰内表面产生具有规律性的微裂纹。在焊接和成型工艺过程中,微裂纹起裂于软管内表面,在随后的总成试验及使用过程中,微裂纹产生疲劳扩展,   终导致金属软管失效。
    2.1.2.2热处理不   
    热处理不   ,将影响产品质量,降低金属材料的切削性能和加工精度,降低金属材料的断裂韧性,导致金属材料的开裂。例如:奥氏体不锈钢的固溶处理温度约为1080℃,若固溶处理不   ,碳化物未能充分固溶,材料本身有碳化物析出,则会降低材料的耐蚀性和韧性,导致金属软管提早发生疲劳失效。
    2.1.2.3金属软管公称长度选择不合理
    在实际应用中发现,金属软管的长度取得过长,不仅会增加不   的投资,而且会增加流动阻力,并引起附加振动。而长度过短,会使软管经常处在拉伸状态,不能保证软管在自然弯曲状态下工作。例如实际安装长度为1 000 mm,但选择了800 mm的金属软管,下偏差为200 mm,软管偏短,产生过渡弯曲,导致软管疲劳损坏。
    2.1.2.4水击现象
    有压金属软管管道中,输送水和蒸汽时,使得流动不均匀,造成管道受力不均,产生管道振动,即发生水击。当水击发生时,会对管道与其相连设备产生危害,特别对管道的弯曲段,受到的冲击力相当强烈,而金属软管本身比较薄弱,弯道较多,很容易使金属软管疲劳失效加速,导致泄漏。
    2.1.2.5共振现象
    当金属软管内的介质压力脉动频率与金属软管的固有频率重合时,会发生共振现象,缩短软管的使用寿命,导致软管疲劳破坏。
    2.1.3波纹管腐蚀泄漏
    2.1.3.1材质选用错误导致腐蚀泄漏
    对于不锈钢材料,Cr,Mo,Ni等元素能使其具有良好抗点腐蚀性能。钢中的含碳量降低,抗点蚀性能提高。当Cr,Mo,Ni的含量较正常值偏低,而含碳量明显高于正常要求值,材质的选用错误将促使腐蚀泄漏的发生。
    2.1.3.2酸洗工序导致腐蚀泄漏
    通常用酸洗法   焊缝及热影响区产生的薄氧化层,但酸洗的时间和温度较难控制。在   的温度下,酸洗时间过长,将造成波纹管的过度腐蚀,表面发暗无光,严重的会变成铁灰色;酸洗温度过高,表面粗糙,呈现暗灰色,甚至在焊缝热影响区出现腐蚀带。以上因素均可造成腐蚀穿孔。
    2.1.3.3管道中腐蚀性介质及特殊离子导致波纹管点蚀穿孔泄漏
    由于目前金属软管的材质大多为奥氏体型不锈钢,这些不锈钢中含有较多的非金属夹杂物(如硅酸盐、氧化物、氮化钦等)。当管路中通过腐蚀性介质及特殊的活性阴离子时(如氯离子和硫离子),就会在焊缝熔合线边缘破坏不锈钢钝化膜的薄弱点,形成腐蚀性穿透微孔,造成不锈钢点腐蚀,导致泄漏发生。
    2.1.3.4环境氧化腐蚀导致波纹管开裂
    波纹管外表面区域受到环境介质的腐蚀,如在含有氧化物的烟尘覆盖下,外表面易发生氧化,点蚀坑产生于氧化层被割裂部位,氧化膜或点蚀坑的存在会使管线的I值应力下降,当受到运行压力引起的内压时,可   点腐蚀部位裂纹的扩展,导致应力腐蚀开裂。
    2.1.3.5机械损伤导致腐蚀泄漏
    因金属软管中的波纹管管材很薄,在生产、运输、安装、调试过程中,如受到外来的机械损伤,也可能导致波纹管不锈钢钝化膜破损,当环境存在腐蚀性介质时,将导致腐蚀泄漏发生。
    2.1.4波纹管发生爆破
    由于设计选型失误,未按照软管设计选型标准选型,导致波纹管的参数及网套参数设定不合理。如DN150的金属软管的设计压力为2.5 MPa,实际应用在压力为3.0 MPa、环境温度为200℃的环境中,由于网套与波纹管贴合不紧密,管内输送介质的压力及温度过高,导致波纹管发生爆破。

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