预应力塑料波纹管的失效类型及原因

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预应力塑料波纹管的失效类型及原因

发布时间: 2018-03-04文章分类: 塑料波纹管问题 来源:衡光波纹管

预应力塑料波纹管具有良好的补偿能力、高可靠性是许多行业广泛应用主要原因。预应力塑料波纹管的可靠性通过设计、制造、安装、运行管理等多个环节来得以保证,其中任何一个环节的失控都会导致预应力塑料波纹管寿命的降低甚至失效。

预应力塑料波纹管的失效类型及原因

预应力塑料波纹管失效

1、预应力塑料波纹管失效的失效类型

在管路压力试验与其运行期间均有发生失效隋况。

 

2、预应力塑料波纹管管路压力试验时出现失效隋况主要有三种类型

由于管系临时支撑不当,或管系固定支架设置不合理,导致支架变形或破坏,预应力塑料波纹管变形量过大而失效;由于预应力塑料波纹管谢十选型时所选择的压力或补偿量安全裕度不足,管路压力试验时使预应力塑料波纹管产生失稳变形失效;补f尝器制造或安装质量问题。

 

3、预应力塑料波纹管在运行期间的失效主要表现

腐蚀泄漏和失稳变形两种形式,其中以腐蚀失效居多;北方寒冷地区失稳变形失效晴况亦多见。从腐蚀失效预应力塑料波纹管的解剖分析发现,腐蚀失效通常分.点状穿孑L腐蚀和应力腐蚀断裂,其中大多数情况是氯离子应力腐蚀断裂造成的腐蚀失效。预应力塑料波纹管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预应力塑料波纹管平面失稳和外压预应力塑料波纹管周向失稳;结构失稳是内压预应力塑料波纹管补偿器的柱失稳。

 

4、设计疲劳寿命与稳定性及应力腐蚀的关系

预应力塑料波纹管的设计主要考虑耐压强度、稳定I生和疲劳性能等三个方面的因素。国标GB/F 12777-2008《金属预应力塑料波纹管膨胀节通用技术条件》对这几方面的计算和评定都有明确的规定,但从多年的应用实践和预应力塑料波纹管失效分析中发现,标准中给出的关于稳定性的计算和评定方法不是很全面,且疲劳寿命也仅给出了比较粗的界限范围。《城市供热管道用预应力塑料波纹管补偿器》CJ/F30 l 6_93 4.6设计疲劳寿命的规定是这样:全年(供热期)连续运行的城市供热管道用预应力塑料波纹管补偿器的设计疲劳寿命应大于1000次。

间歇运行的管道及停送频繁的供热系统,根据实际运行情况确定,且不得少于1000次。有时一个完全符合标准要求的产品,在实际使用时也会出现一些问题。如内压轴向型补偿器预变位状态在压力试验时预应力塑料波纹管易产生平面失稳,大直径外压轴向型补偿器全位移工作状态预应力塑料波纹管易产生周向失稳,小直径复式拉杆型补偿器、铰链型补偿器全位移工作状态易产生柱失稳。预应力塑料波纹管过大的变形不仅对其稳定性造成影响,还会为应力腐蚀提供有利的环境条件。

 

5、预应力塑料波纹管疲劳寿命与其综合直力

预应力塑料波纹管的补偿量取决于其疲劳寿命,疲劳寿命越高,预应力塑料波纹管单波补偿量越小。为了降低成本,提高单波补偿量,有些生产厂家将预应力塑料波纹管的许用疲劳寿命降得很低,这样会导致由位移引起的预应力塑料波纹管子午向弯曲应力很大,综合应力很高,大大降低了预应力塑料波纹管的稳定眭。

 

6、预应力塑料波纹管的综合应力与其耐压强度

由标准中给出的预应力塑料波纹管平面稳定性和周向稳定l生的计算方法和评定标准可以看出,二者反映的均为强度问题。当预应力塑料波纹管设计的许用寿命较低时,不仅其子午向综合应力较高,环向应力也比较高,使预应力塑料波纹管局音研艮快进入塑性变形,导致预应力塑料波纹管失稳。对于内压预应力塑料波纹管,位移应力在预应力塑料波纹管波峰和波谷处形成塑性铰,再加上压力应力,预应力塑料波纹管很决产生平面失稳。这就是低疲劳寿命预应力塑料波纹管在位移条件下平面失稳压力远低于高疲劳寿命的预应力塑料波纹管的根本原因。

从外压预应力塑料波纹管纵向剖面看,相当于一个受压力的拱梁,工作时预应力塑料波纹管处于拉伸状态,相当于拱粱降低了拱高,其抗失稳的能力自然降低。当预应力塑料波纹管单波位移过大时,波纹平直部刽顷斜,使得预应力塑料波纹管波峰直径有缩小的趋势,但波峰网环直径是确定的,为了协调变形,就会产生波峰塌陷,预应力塑料波纹管周向失稳。在国内外相应的标准中,关于位移对预应力塑料波纹管外压周向稳定性的影响均末涉及,有待于深入探讨。

综上所述,虽然至今为止在预应力塑料波纹管的应用过程中尚未发现由疲劳而引起的破坏,但预应力塑料波纹管过低的设计疲劳寿命,将会导致灾难性的后果。