直埋式波紋管補(bǔ)償器之所以能夠在許多行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用，除具有良好的補(bǔ)償能力之外，高可靠性是主要原因。其可靠性是通過設(shè)計、制造、安裝、運(yùn)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(dǎo)致補(bǔ)償器壽命的降低甚至失效。

一、問題的提出
     直埋式波紋管補(bǔ)償器作為一種新型補(bǔ)償設(shè)備，從80年末期開始使用，90年代得以大力推廣。作為一種補(bǔ)償性能良好，使用維護(hù)簡單的補(bǔ)償器，特別是在代替以往套筒式補(bǔ)償器方面，得到大家的認(rèn)可，但隨著其使用年限與范圍的增加、擴(kuò)展，特別是在供熱系統(tǒng)中波紋管爆裂破損事故的不斷發(fā)生，使得我們必須站在新的高度，重新認(rèn)識波紋管補(bǔ)償器。
      2011年11月20日~2001年12月8日，我公司香海熱電廠供熱干線（東線 DN600）的沿海街 等部位直埋式波紋管補(bǔ)償器在送汽過程突然發(fā)生爆裂（共9臺），致使香海熱電廠供熱主干線管網(wǎng)無法高負(fù)荷運(yùn)行，造成熱負(fù)荷大幅減少，制約用熱負(fù)荷。
      接連不斷的問題，引起集團(tuán)公司各部門的高度關(guān)注，直埋式波紋管補(bǔ)償器在目前供熱管網(wǎng)中被廣泛使用，僅我公司集中供熱網(wǎng)中就有近千個，特別是在大口徑的供熱主干線上，直埋式波紋管是目前唯一的補(bǔ)償設(shè)備，一旦發(fā)生問題后果十分嚴(yán)重，必須引起高度重視。本文試分析直埋式波紋管補(bǔ)償器爆裂破損各種原因及波紋管補(bǔ)償器在設(shè)計、生產(chǎn)、施工和運(yùn)行管理各方面存在的問題，并在此基礎(chǔ)上提出解決問題的方法。

二、原因分析
   我們從6個方面進(jìn)行了事故原因分析，試述如下：
   1.外觀觀察
從爆裂后解體的直埋式波紋管補(bǔ)償器的外觀觀察，幾乎呈現(xiàn)一樣的特征，波紋管外層的外壁有少量腐蝕產(chǎn)物，但仍然保持一定的金屬光澤，裂紋很細(xì)，走向各異。在波紋管的第一層內(nèi)壁以及第二、三層的內(nèi)外壁有少量腐蝕產(chǎn)物附著，不銹鋼薄板已經(jīng)完全失去了金屬光澤，墜落地面已無金屬聲響，層間堵塞腐蝕產(chǎn)物，造成結(jié)合力差，內(nèi)表面附著均勻的薄水垢，無腐蝕產(chǎn)物，表面呈銀灰色。裂紋情況與腐蝕產(chǎn)物相近。裂紋擴(kuò)展方向具有發(fā)散特征，向各個方向開裂。
以上觀察我們可以判斷：直埋式波紋管補(bǔ)償器的腐蝕開裂應(yīng)是外層逐層向內(nèi)各層波紋管發(fā)展的，只是各層波紋管腐蝕破壞在時間上的有先后，才出現(xiàn)各層腐蝕開裂程度上的明顯差異。腐蝕來自波紋管外，在進(jìn)入波紋管層間后，連續(xù)并加快了腐蝕的產(chǎn)生。由此我們可以排除腐蝕及層間進(jìn)汽原因而產(chǎn)生的破壞。
    2.應(yīng)力分析
應(yīng)力的存在是導(dǎo)致應(yīng)力腐蝕開裂的必要條件之一。應(yīng)力的來源主要有：波紋管加工成型過程中產(chǎn)生的形變應(yīng)力和殘余應(yīng)力；在服役期間的工作應(yīng)力；裝配不當(dāng)導(dǎo)致的裝配應(yīng)力過大；腐蝕產(chǎn)物引起的。
    3.設(shè)計運(yùn)行參數(shù)分析
直埋式波紋管補(bǔ)償器原始設(shè)計參數(shù)：
設(shè)計壓力：2.5MPa
設(shè)計溫度：300℃
許用疲勞壽命：約1000次
波紋管材質(zhì)：304不銹鋼
單層厚度：1.2mm
直埋式波紋管補(bǔ)償器是蒸汽管網(wǎng)目前唯一的補(bǔ)償設(shè)備，服役期間運(yùn)行參數(shù)來看，運(yùn)行參數(shù)遠(yuǎn)小于設(shè)計參數(shù)，對其失效不會產(chǎn)生太大的影響。

    4.補(bǔ)償器結(jié)構(gòu)分析
從外壓直埋式波紋管補(bǔ)償器縱向剖面看，相當(dāng)于一個受壓力的拱梁，工作時波紋管處于拉伸狀態(tài)，相當(dāng)于拱梁降低了拱高，其抗失穩(wěn)的能力自然降低。當(dāng)波紋管單波位移過大時，波紋平直部分傾斜，使得波紋管波峰直徑有縮小的趨勢，但波峰圓環(huán)直徑是確定的，為了協(xié)調(diào)變形，就會產(chǎn)生波峰塌陷，波紋管周向失穩(wěn)。在國內(nèi)外相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)中，關(guān)于位移對波紋管外壓周向穩(wěn)定性的影響均未涉及，有待于深入探討。
    5.腐蝕產(chǎn)物分析（需定量、定性分析）
    6.材質(zhì)及微觀金相分析（需定量、定性分析）
三、分析結(jié)論
    1.波紋管補(bǔ)償器的爆損是由應(yīng)力腐蝕造成的，腐蝕主要來源于外部環(huán)境。一是流入管道的天然水、化學(xué)鹽水及污水，二是施工中所用的防水劑、防凍劑等。
    2.加工過程中所產(chǎn)生的形變馬氏體不僅對材料的組織和結(jié)構(gòu)，而且對材料力學(xué)性能和腐蝕行為產(chǎn)生明顯影響。形變馬氏體建立了一條對氯脆敏感途徑，成為應(yīng)力腐蝕裂紋擴(kuò)展的活性通道。
    3. 304不銹鋼Ni元素含量影響組織的穩(wěn)定性，Cl-離子易導(dǎo)致形變馬氏體產(chǎn)生。
    4. 應(yīng)力是腐蝕的條件，特別是腐蝕產(chǎn)物的楔入應(yīng)力，加快了腐蝕的速度。
    5.位移應(yīng)力對波紋管設(shè)計的影響不容忽視，另外，安裝時未預(yù)拉伸及設(shè)計參數(shù)接近設(shè)備極限，都是重要影響因素。

四、解決方法
    （一）、產(chǎn)品設(shè)計、加工方面
    1.改變以往304不銹鋼材，選用耐腐蝕的超低碳奧氏體不銹鋼（如316L）。
    2.充分認(rèn)識加工過程形變馬氏體對波紋管帶來的各方面的影響，盡可能減少形變馬氏體的生成。為降低加工殘余應(yīng)力和受載應(yīng)力，推廣首選低波高，大波距的波紋管。
    3.改進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計，重新認(rèn)識多層和單層波紋管產(chǎn)品的優(yōu)劣。并增加直觀檢查波紋管外腐蝕的渠道和方法，盡量減少突發(fā)事故發(fā)生。同時，可以考慮在外壓式波紋管外增加密封裝置，一來可以減少介質(zhì)中的Cl-腐蝕，二來可以減少突發(fā)事故的損失。
    4.重新研究并確立在一定條件下的波紋管壽命，提出在不同環(huán)境中波紋管合理的使用周期。在無腐蝕條件下對波紋管研究的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)研究應(yīng)力與腐蝕的關(guān)系，找到在一定Cl-離子濃度下應(yīng)力最佳值。
    5.適當(dāng)提高波紋管的安全系數(shù)，研究位移應(yīng)力對波紋管產(chǎn)品影響，提高抵御意外事件的能力。

（二）、工程設(shè)計施工方面
   1.設(shè)計人員必須對波紋管補(bǔ)償器有足夠的了解和認(rèn)識，這是正確選擇和使用波紋管的前提條件。
    2.施工必須遵守設(shè)計圖紙要求，并嚴(yán)格工程質(zhì)量檢測程序，確保工程質(zhì)量。
   3.施工中嚴(yán)禁使用含Cl-離子的材料，嚴(yán)禁使用含Cl-離子的施工方法（如鹽水防凍等）。
   4.嚴(yán)格選擇生產(chǎn)廠家，并派駐廠員仔細(xì)把握從材料、加工到貯運(yùn)的各個環(huán)節(jié)。
    5.建立波紋管檔案，從設(shè)計、制造、施工、運(yùn)行管理各方面都有明確記錄。
6.波紋管在生產(chǎn)、貯運(yùn)及安裝過程中應(yīng)盡量避免污染。通常應(yīng)貯存于陰涼干燥的庫房，不得已露天放時，須使外壓波紋管出口端向下（即按介質(zhì)方由上向下），避免污水流入而引起腐蝕。
（三）、運(yùn)行管理方面
    1.認(rèn)真調(diào)查并掌握波紋管使用環(huán)境條件，主要是Cl-離子含量情況，以期對應(yīng)力腐蝕有清醒認(rèn)識。并努力創(chuàng)造符合波紋管條件的運(yùn)行環(huán)境。
    2.重新認(rèn)識運(yùn)行檢查波紋管的重要性。波紋管作為管網(wǎng)附件是免維護(hù)的，但并不等于是免檢查的，要切實加強(qiáng)對波紋管的檢查，對內(nèi)壓型波紋管（鉸鏈型、復(fù)式拉桿型）要定期進(jìn)行波紋管著色檢查；對外壓波紋管主要檢查有無浸泡、泄漏，對直接裸露或滴水處的波紋管要加以防護(hù)。
    3.建議每5年進(jìn)行一次腐蝕狀況的抽樣分析和各項性能的檢測。
    4.清潔管道中的水質(zhì)，排除其中的沉積污物，消除點(diǎn)蝕形成和擴(kuò)展的條件。
    5.開展波紋管剩余疲勞壽命的研究，正確及時更換具有潛在危險的波紋管補(bǔ)償器。同時也要研究出突發(fā)事故下的搶修預(yù)案。
    6.加強(qiáng)小室積水管理，從根本上解決夾層進(jìn)汽及腐蝕問題。
    7.建議每年進(jìn)行一到二次管線切換運(yùn)行。
    8.特殊情況下，延長送汽時間（與規(guī)程規(guī)定時間相比）。

五、結(jié)束語
     直埋式波紋管補(bǔ)償器是對原材料、產(chǎn)品設(shè)計加工工藝和運(yùn)行管理諸方面都有明確要求的產(chǎn)品，有著其自身的使用條件及相應(yīng)要求，本文正是力圖通過波紋管補(bǔ)償器爆損的現(xiàn)象，歸納和總結(jié)這些條件和要求，以期更加合理地用好波紋管。通過對直埋式波紋管補(bǔ)償器爆裂破損各種現(xiàn)象和數(shù)據(jù)的分析，希望能引起大家對這個問題的重視，并不斷地完善之。直埋式波紋管補(bǔ)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(shè)計波紋管波形參數(shù)和疲勞壽命、安裝正確及管系應(yīng)力分析完善等措施，可以解決波紋管的穩(wěn)定性問題。我們感到，只有不斷地探索和積累，才能真正更加全面地認(rèn)識波紋管補(bǔ)償器，才不再簡單盲目地肯定或否定，使我們從容應(yīng)對。--大連熱電集團(tuán)有限公司供熱總公司生產(chǎn)技術(shù)部 王迪浩；大連熱電集團(tuán)有限公司北部供熱工程項目部  古振彥