分析金属膨胀节失效的原因

大多数金属膨胀节生产企业对波纹管膨胀节失效原因分析发现，在运行期间的失效主要表现为腐蚀泄漏和失稳变形两种形式，其中以腐蚀失效居多。从腐蚀失效波纹管的解剖分析发现，腐蚀失效通常分点腐蚀穿孔和应力腐蚀开裂，其中氯离子应力腐蚀开裂约占整个腐蚀失效的90％。因此，正确地选择膨胀节制作材料和结构、正确设计波形参数和疲劳寿命、确定安装质量等措施，能提升波纹管膨胀节的稳定性。

设计上，应该考虑金属膨胀节的稳定性，防预波纹管失稳。资料显示，波纹管的补偿量取决于其疲劳寿命，疲劳寿命越高，膨胀节单波补偿量越小。为了降低成本，提升单波补偿量，许用疲劳寿命越低，由位移引起的波纹管子午向弯曲应力越大，综合应力越高，降低了膨胀节的稳定性。

膨胀节的工作温度与外部环境对寿命的影响明显。金属膨胀节之所以在许多行业中得普遍应用，除了考虑良好的补偿能力，性愈是金属膨胀节的关键。然而，性是通过设计、制造等多个环节来确定的，任意一个环节的疏忽都会导致膨胀节寿命的降低甚至失效。除设计外，金属膨胀节的材料选择也相当关键。对用于金属膨胀节的选材，除应考虑工作介质、工作温度和外部环境外，还应考虑应力腐蚀的可能性、水处理剂和管道清洗剂对材料的影响等，并在此基础上结合金属膨胀节材料的焊接、成型以及材料的性能价格比，选择出达到工况条件、实用的波纹管膨胀节制作材料。

金属膨胀节失效形式及原因：

1、波纹换热管波谷或波峰波谷过渡部位减薄开裂。金属膨胀节运行中，波纹换热管波谷及其附近部位减薄开裂，造成内部泄漏是其失效的主要形式。失效原因是在壳程折流板处波纹管的波谷与折流板管孔产生振动摩擦、磕碰，使波纹管壁减薄，以致开裂泄漏。现在有些生产厂采用加厚折流板，使波纹管的波峰与管孔接触，以确定管与孔间隙小，防止振动摩擦；还有的在折流板处给波纹管加套。这些都是避免和降低这种波纹管失效形式的好措施。

2、波纹换热管扁塌(周向失稳)。波纹管失稳发生周向扁塌，是金属膨胀节另一失效形式。这主要是由于波纹管的壁厚较薄，一般在1mm以下，其自身抗外压失稳的能力就很低。在换热器的设计中，一般都不进行换热管的承压能力的校核和计算，所以，当壳程压力达到和超过换热管本身的临界压力时，管子就产生失稳扁塌。标准案例中规定了波纹换热管许用外压的计算方法。

3、膨胀节轴向弯曲变形过大(轴向失稳)。产生这种失效形式是由管程压力和温差应力的作用所致。波纹管材料为奥氏体不锈钢，其线膨胀系数比碳钢大得多，在管程和壳程温度相同时也能产生温差应力，再有波纹管的轴向刚度很小，所以，当管程压力大或管壁温度高于壳壁温度时，都易发生波纹换热管轴向弯曲变形过大的失效现象。标准案例中规定的折流板无支撑跨距比GB151中规定值小，就是考虑防止换热管的轴向失稳。

4、膨胀节腐蚀断裂和整体脆化失效。这种失效形式主要是由于介质的腐蚀造成的。奥氏体不锈钢易产生晶间腐蚀，当波纹管换热器用在含氯离子高和含硫化氢等介质时，就出现了波纹换热管腐蚀断裂。实际中已发现有的换热管产生了整体脆化现象。