四氟膨脹節(jié)導流筒突然出現了損壞，出現了不規(guī)則裂紋，直至破裂形成碎片后掉落。根據導流筒損壞的情況來看，可初步判斷為因管道內氣流激振引起的高周疲勞破壞。為此，采用有限元對導流筒進行了模態(tài)分析和應力分析。有限元單元采用彈性殼單元SHELL63，建模時考慮了導流筒進口端的翻邊及圓弧過渡尺寸，設定邊界條件時，將導流筒的進口端完全固定，而出口端為自由端，與導流筒實際安裝狀態(tài)相符。
從計算結果來看，導流筒的一階固有頻率為132.7Hz，而管系（機殼）的振動工頻為88Hz，兩者相差44.7Hz。考慮到該導流筒并不是一開始使用就壞掉的，而是連續(xù)使用半年多之后才壞的，可排除在正常工況下因導流筒自振頻率與管系的振動頻率相近而引起的共振導致導流筒損壞。在正常工況下，如果是導流筒固有自振頻率和管系振動頻率發(fā)生共振的話，四氟軟管一般在十幾天內或數天內就會使導流筒產生破損，甚至還會導致金屬波紋管的破損，況且兩種的頻率相差44.7Hz，并不完全相同，不會發(fā)生共振現象。
另外，由于現場較為混亂，導流筒碎片沒有得到保留，故不能從材料方面入手對導流筒損壞的原因進行具體分析。但從材料采購渠道來看，也可排除材料方便的原因。
因此，結合現有資料綜合考慮，我們分析判斷：四氟補償器在實際使用運行過程中可能存在介質的流速突然變化、管系內部壓力突然失控而增高、或其他因素引起實際使用工況發(fā)生較大的變化，導致管系或內部介質的振動突然變化，從而導致導流筒的自振頻率與管系的振動頻率突然接近，引發(fā)共振現象，產生高周疲勞，終導致導流筒產生裂紋，并迅速延伸后造成斷裂破壞。
為避免此種情況的再次發(fā)生，我們采取將導流筒壁厚加厚到4mm，然后再重新焊接到膨脹節(jié)內原導流筒位置的方法，進行修復。經修復后，該波紋管膨脹節(jié)使用至今，一切正常，再也沒有發(fā)生過類似的情況。
通過該案例的分析，給予我們一個啟示：即在有振動和介質流速可能有較大變化的應用場合，導流筒的設計除了要遵循規(guī)范和標準的低要求外，還要綜合考慮振動等對導流筒的影響，這時可對導流筒的壁厚進行適當加厚，使導流筒在使用工況和外部環(huán)境發(fā)生變化時仍具有一定的安全余量。有條件的話，好再對管系（包括波紋管膨脹節(jié)）進行必要的設計和分析，如：模態(tài)分析，應力分析以及氣固耦合作用對內襯套固有頻率的影響等，以確保波紋管膨脹節(jié)的安全使用。
