刘仁海
鸡西市热力公司 供热管道专业
摘要：供热管道如果出现膨胀节失效问题，会导致泄漏现象的发生，在分析的过程中，要了解开裂泄漏不锈钢波纹管的特征，还要了解影响波纹管出现腐蚀现象的原因。通过研究发现，波纹管出现点腐蚀或者应力腐蚀对波纹管膨胀失效有着较大的影响，在对成型的管道进行加工时，杂质以及介质因子都对波纹管失效产生了直接或间接的影响。
关键词：供热管道；波纹管；膨胀节；失效；腐蚀
金属波纹管膨胀节在供热管道加工中有着广泛的应用，管道在加工的过程中出现热变形或者机械变形都会引起波纹管膨胀节失效。波纹管膨胀节在设计与制造的过程中，投资比较小，而且施工效率比较高，U型波纹膨胀节在供热管道不锈钢中有着广泛的应用，这种材料在供热管网中的应用范围在不断扩大，产生的问题也越来越多，比如膨胀节腐蚀失效等。本文对波纹管失效的原因进行了分析，还提出了解决的方法，希望可以保证供热管网稳定的运行，保证我国热力管道安全的运行。
1、失效不锈钢波纹管概述
不锈钢波纹管膨胀节一般安装在地下隧道中，膨胀节的两端固定在钢结构上，由于地下隧道内的空间比较宽敞，所以膨胀节可以在里面随意调控，有着较大的灵活性。不锈钢波纹管外面包裹着保温材料，在供暖管道中，由于管道内的温度比较高，而空气又比较干燥，所以，检修人员看到的积水可能是从地面流入隧道内的，水深没有达到波纹管膨胀节高度的1/2，所以不会造成波纹管失效问题。在供热管道内，还发现了两处波纹管出现了泄漏问题，由于管道使用的时间比较长，可能出现了老化问题，施工人员在采用外压式波纹管膨胀节，可以对渗漏的管道进行固溶处理。波纹管的设计压力为1.6MPa，温度为150℃，结构如图1所示。
图1 发生泄漏的波纹管结构
热力管道由于常年供热，水温最高可达120℃，平均供水温度为90℃，压力为0.8MPa。为了保证管道可以正常的运行，工作人员需要做好检修工作，检修的时间为7-15d，在取样检修的过程中，工作人员发现其化学成分符合国家相关标准。不锈钢波纹管道膨胀节具有补偿的邹勇，其出口端环有4-5mm的间隙，在供热管道出现渗漏问题后，会导致隧道内出现一定积水，这些污水很可能通过缝隙进入波纹管，这对波纹管有着腐蚀的作用，会导致波纹管膨胀节失效，腐蚀一般是从内层先发生的，如果污水的水质存在问题，还会影响到波纹管外层，会导致管道无法正常运行。
2、失效波纹管的宏观分析
膨胀节在受到腐蚀影响后，其表面会出出现较多的蚀坑，有的部位还会出现成串的蚀坑，容易形成裂纹。波纹管膨胀节的波峰和波谷之间有类似于“褶皱”现象；蚀坑和“褶皱”基本集中在某一段膨胀节，而且在膨胀节工作状态的中部稍偏下部位较为严重，即上述损伤现象在整个膨胀节上分布不均匀。同一部位的波纹管膨胀节每一层的腐蚀状况，腐蚀在内层最严重，也就是说，腐蚀是在内层首先发生的，逐步向外层发展。由使用的这类外压式波纹管膨胀节的结构可知，其出口端环处有4～5mm的膨胀伸缩间隙，外部的脏水有可能从这一部位进入膨胀节波纹管内侧，而又由于波纹管的波纹形状，进入的脏水很容易在某一部位积存，形成不同部位的波纹管处于不同的杂质浓度状态。当这些介质中有导致不锈钢腐蚀的成分时，就会导致腐蚀。
3、失效波纹管微观分析
从波纹管各层选取具有细小裂纹的试样，采用剑桥SCIII型扫描电镜观察裂纹整体及局部形貌。用超声丙酮对表面进行清洗。波纹管不锈钢中的裂纹多是由点蚀处产生，然后进行扩展，相近的点蚀产生的裂纹由于扩展聚合产生宏观的裂纹，由此可以推断点蚀可能是产生波纹管失效的一个重要因素。
4、失效波纹管材料金相组织分析
波纹管不锈钢的金相组织，试样观察面为板材的横截面，波纹管不锈钢的金相组织为奥氏体+第二相，其中主要组织为奥氏体组织，第二相的含量较少，可见钢的组织形态基本符合该类钢的要求。同时从图中还可以看到有少量的夹杂物存在，这将对形变金属的性能产生很大的影响，并经常成为金属在发生破坏时的破裂源。
经x射线衍射定性分析图谱，可知不锈钢波纹管膨胀节中的第二相为少量的马氏体和铁素体组织。不锈钢在成型或者固溶处理时形成部分马氏体。可以看出，钢中的马氏体（铁素体）形态呈条状分布，与膨胀节塑性变形的方向一致。所以，波纹管膨胀节材料中的马氏体应为塑变诱发马氏体组织。至于钢中的铁索体组织，则是在成型固溶处理过程中形成的。另外，通过测试分析，波纹管内层和层间的介质成分具备导致不锈钢产生应力腐蚀、点蚀等腐蚀的外界条件。
5、波纹管膨胀节失效原因分析
lCrl8Ni9Ti不锈钢在腐蚀性介质中易于发生局部腐蚀，其主要腐蚀形式为点蚀、应力腐蚀、晶间腐蚀和腐蚀疲劳开裂。波纹管出口端环处波纹管与主管之间有4～5mm的间隙，当安装波纹管膨胀节的小室内有积水时，这些含有氯离子的污水、泥土和工业废水即可通过这一间隙流进波纹管，从而导致波纹管内表面与这些腐蚀性介质直接接触。由于工业排放、冬季除冰等原因，地面上的水中氯化物、硫化物的含量越来越高，这就为不锈钢波纹管的局部腐蚀提供了合适的条件。由于波纹管介质温度较高，使得波纹管内表面的水分蒸发，含有游离氧的腐蚀介质在波纹管内表面会浓缩，加速了腐蚀发生的速率。
波纹管加工过程中的残余应力和管道运行中的介质压力，为波纹管发生应力腐蚀开裂提供了必须的拉应力条件。波纹管在运行中承受冷热收缩一膨胀变形以及热管中水和水蒸气的热冲击，因此，具备了发生疲劳开裂的力学条件。由于腐蚀介质的存在，导致了病蚀疲劳开裂。
点蚀坑、应力腐蚀和腐蚀疲劳的共同作用，使得波纹管开裂。困此，在分析设计和选材时，对于这一类波纹管应系统考察各种因素的影响，避免了消除一种影响而又加重了另一种影响的情况。
6、结语
波纹管失效主要有三种类型，分别是点蚀、应力腐蚀以及腐蚀疲劳，这些腐蚀问题会斗志波纹管出现泄漏问题，会影响供热管道的正常运行。腐蚀一般是从波纹管的内层开始的，其外层也会受到水质的影响而出现锈蚀。不锈管波纹管有着较多的腐蚀介质，在与外界环境接触后，地表会流入污水，在通过膨胀节的缝隙进入波纹管后，会腐蚀管道内外层。由于供热管道常年温度都比较高，所以，腐蚀速度大大加快了，在对管道进行维修与检测的过程中，一定要做好密封工作，还可以进行固溶处理，这样才能保证热力管网稳定的运行。
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论文作者:刘仁海
论文发表刊物:《基层建设》2015年16期供稿
论文发表时间:2015/12/16
标签：波纹管论文; 膨胀节论文; 管道论文; 不锈钢论文; 介质论文; 应力论文; 裂纹论文; 《基层建设》2015年16期供稿论文;