波紋管補償器之所以能夠在許多行業(yè)中得到廣泛應用，除具有良好的補償能力之外，高可靠性是主要原因。其可靠性是通過設計、制造、安裝、運行管理等多個環(huán)節(jié)來保證的，任何一個環(huán)節(jié)的失控都會導致補償器壽命的降低甚至失效。作者經(jīng)過多年統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，造成波紋管補償器失效的原因：設計占10%，制造廠家偷工減料占50%，安裝不符合設備說明要求占20%，其余由運行管理不當引起。

波紋管補償器的失效類型及原因分析

　　波紋管的失效在管線試壓和運行期間均有發(fā)生。管線試壓時出現(xiàn)問題主要有三種類型：由于管系臨時支撐不當，或管系固定支架設置不合理，導致支架破壞，波紋管過量變形而失效；由于波紋管設計所考慮的壓力或位移安全富裕度不夠，管線試壓時波紋管產(chǎn)生失穩(wěn)變形失效；補償器制造質(zhì)量問題，制造廠偷工減料，5層不銹鋼私自改為3層或更少。

　　波紋管在運行期間的失效主要表現(xiàn)為腐蝕泄漏和失穩(wěn)變形兩種形式，其中以腐蝕失效居多。從腐蝕失效波紋管的解剖分析發(fā)現(xiàn)，腐蝕失效通常分點腐蝕穿孔和應力腐蝕開裂，其中氯離子應力腐蝕開裂約占整個腐蝕失效的95％。波紋管失穩(wěn)有強度失穩(wěn)和結(jié)構(gòu)失穩(wěn)兩種類型，強度失穩(wěn)包括內(nèi)外壓波紋管平面失穩(wěn)和外壓波紋管周向失穩(wěn)；結(jié)構(gòu)失穩(wěn)是內(nèi)壓波紋管補償器的柱失穩(wěn)。 

設計疲勞壽命與穩(wěn)定性及應力腐蝕的關系

　　波紋管的設計主要考慮耐壓強度、穩(wěn)定性和疲勞性能等三個方面的因素。雖然國家標準和美國EJMA標準對這幾方面的計算和評定都有明確的規(guī)定，但從多年的應用實踐和波紋管失效分析中發(fā)現(xiàn)，標準中給出的關于穩(wěn)定性的計算和評定方法不夠全面，且疲勞壽命也僅給出了比較粗的界限范圍（平均疲勞壽命在 103～105適用）。有時一個完全符合標準要求的產(chǎn)品，在實際使用時也會出現(xiàn)一些問題。如內(nèi)壓軸向型補償器預變位狀態(tài)在壓力試驗時波紋管易產(chǎn)生平面失穩(wěn)，大直徑外壓軸向型補償器全位移工作狀態(tài)波紋管易產(chǎn)生周向失穩(wěn)，小直徑復式拉桿型補償器、鉸鏈型補償器全位移工作狀態(tài)易產(chǎn)生柱失穩(wěn)。波紋管過大的變形不僅對其穩(wěn)定性造成影響，還會為應力腐蝕提供有利的環(huán)境條件。

　　波紋管疲勞壽命與其綜合應力 波紋管的補償量取決于其疲勞壽命，疲勞壽命越高，波紋管單波補償量越小。為了降低成本，提高單波補償量，有些生產(chǎn)廠家將波紋管的許用疲勞壽命降得很低，這樣會導致由位移引起的波紋管子午向彎曲應力很大，綜合應力很高，大大降低了波紋管的穩(wěn)定性。表1給出了無加強U形波紋管許用疲勞壽命與子午向綜合應力及單波補償量之間的關系。

波紋管補償器的可靠性是由設計、制造、安裝及運行管理等多個環(huán)節(jié)構(gòu)成的?？煽啃砸矐搹倪@幾個方面進行考慮。

　　材料選擇 對用于供熱管網(wǎng)的波紋管的選材，除應考慮工作介質(zhì)、工作溫度和外部環(huán)境外，還應考慮應力腐蝕的可能性、水處理劑和管道清洗劑對材料的影響等，并在此基礎上結(jié)合波紋管材料的焊接、成型以及材料的性能價格比，優(yōu)選出經(jīng)濟實用的波紋管制作材料。

　　一般情況下，選用波紋管的材料應滿足下列條件：（1）良好的塑性，便于波紋管的加工成形，且能通過隨后的處理工藝（冷作硬化、熱處理等）獲得足夠的硬度和強度。（2）高彈性極限、抗拉強度和疲勞強度，保證波紋管正常工作。（3）良好的焊接性能，滿足波紋管在制作過程中的焊接工藝要求。（4）較好的耐腐蝕性能，滿足波紋管在不同環(huán)境下工作要求。大多數(shù)生產(chǎn)廠家都采用奧氏體不銹鋼，如材料牌號為0Cr18Ni9（相當于304）、00Cr19Ni10（相當于304L）、0Cr17NiMo2（相當于316）、00Cr17Ni4Mo2（相當于316L）。為了提高波紋管的耐蝕性，現(xiàn)供熱管網(wǎng)波紋管的用材多選用316或316L，這兩種材料用于熱力管網(wǎng)應該是性能價格比較為優(yōu)良的材料。

　　對于地溝敷設的熱力管網(wǎng)，當補償器所處管道地勢較低時，雨水或事故性污水會浸泡波紋管，應考慮選用耐蝕性更強的材料，如鐵鎳合金、高鎳合金等。由于此類材料價格較高，在制造波紋管時，可以考慮僅在與腐蝕性介質(zhì)接觸的表面增加一層耐蝕合金。 

　　疲勞壽命設計由波紋管補償器的失效類型及原因分析可以看出，波紋管的平面穩(wěn)定性、周向穩(wěn)定性及耐腐蝕性能均與其位移量即疲勞壽命相關。過低的疲勞壽命將會導致波紋管穩(wěn)定性及耐蝕性能下降。根據(jù)試驗和使用經(jīng)驗，用于供熱工程的波紋管疲勞壽命應不小于1000次。

　　大多數(shù)波紋管的失效是由外部環(huán)境腐蝕造成的，因此在進行補償器的結(jié)構(gòu)設計時，可考慮隔絕外部腐蝕介質(zhì)與波紋管的接觸。如對于外壓軸向型補償器可在出口端環(huán)與出口管之間增加填料密封裝置，其作用相當于套筒補償器，既可抵擋外部腐蝕介質(zhì)的侵入，又給波紋管補償器增加了一道安全屏障，即使波紋管破壞，補償器還可以起到補償作用并避免波紋管失效。

　　波紋管不能承重，應單獨吊裝；除設計要求預拉伸或冷緊的預變形量外，嚴禁用使波紋管變形的方法來調(diào)整管道的安裝偏差；安裝過程不允許焊渣飛濺到波紋管表面和受到其他機械性損傷；波紋管所有活動元件不得被外部構(gòu)件卡死或限制其活動部位正常工作；水壓試驗用水須干凈、無腐蝕性，對奧氏體不銹鋼材質(zhì)應嚴格控制水中氯離子含量不超過25×10-6，并應及時排盡波紋中的積水等。

　　補償器存在的問題主要有波紋管的穩(wěn)定性及腐蝕。通過合理的設計波紋管波形參數(shù)和疲勞壽命、安裝正確及管系應力分析完善等措施，可以解決波紋管的穩(wěn)定性問題。對于腐蝕問題，可以通過兩種方式解決：

    （1）合理的波紋管選材和補償器結(jié)構(gòu)設計，阻斷腐蝕源。

    （2）加強小室積水管理，從根本上解決腐蝕問題。