13金屬波紋管膨脹節(jié)在燃氣管網中應用與事故預防

1、金屬波紋管膨脹節(jié)在燃氣管網中應用與事故預防盛水平1，王杏芳2，劉延雷1，陳海云1，嚴毅劍2（1杭州市特種設備檢測院，浙江杭州，310003；2杭州市燃氣(集團)有限公司，浙江杭州，310007；）摘要：金屬波紋管膨脹節(jié)是城市燃氣管網的重要組成構件，它的安全穩(wěn)定是城市燃氣安全運行必不可少的條件之一。本文對金屬波紋管膨脹節(jié)在燃氣管網運行中的應用進行了介紹，對膨脹節(jié)事故進行了統(tǒng)計與失效原因分析，并開展了相關的試驗研究。針對失效原因，對在管網建

2、設中如何選用、安裝膨脹節(jié)以及隨后的運行過程中如何維護管理提出了建議。關鍵詞：燃氣管網；金屬波紋管膨脹節(jié)；失效分析；選用；維護中圖分類號：X924.4文獻標識碼：A文章編號：ApplicationApplicationfailurefailurepreventionpreventionanalysisanalysisononmetalmetalbellowsbellowsexpansionexpansionjointsjointsinin

3、gasgasgridsgridsSHENGShuiping1WANGXingfang2LIUYanlei1CHENHaiyun1YANYijian2(1.HangzhouSpecialEquipmentInspectionInstituteHangzhou310003China2.HangzhouGas(Group)CompanyLimitedHangzhou310007China)AbstractAbstract:Metalbello

4、wsexpansionjointsareoneofthemostimptantcomponentsofurbanfuelgass.theirsafetyisessentialtothesafeoperationofurbanfuelgass.Inthisarticletheapplicationofmetalbellowsexpansionjointsingasgridswasintroduced.thefailureanalysise

5、xperimentonmetalbellowsexpansionwascarriedout.Alsothemodeioninstallationwereputfward.Furthermethemaintenancemethodsintheiroperationprocessweresuggested.KeyKeywdswds:gasgridsmetalbellowsexpansionjointsfailureanalysismodei

6、onmaintenance1前言金屬波紋管膨脹節(jié)是由金屬波紋管和構件組成的具有補償功能的器件，又名補償器。由于它的結構特點，與具有相同補償能力的“∏”型膨脹節(jié)、套筒式膨脹節(jié)、球型膨脹節(jié)相比，具有占地小、安裝簡單、工程造價低、無結構性滲漏環(huán)節(jié)、不需維修保養(yǎng)等優(yōu)點。作為管道補償器，它能夠補償管道的熱變形、機械變形和吸收各種機械振動，起到降低管道變形應力和提高管道使用壽命的作用[1]。因而多用于動力或熱力管網中，設備與設備之間的連接中，以軸向

7、伸縮或角度變化來補償管路系統(tǒng)或設備因溫差或機械運動造成的位移，消除設備開車、停車或正常運行條件下的振動。金屬波紋管膨脹節(jié)作為現(xiàn)代熱補償技術已廣泛應用于電力、石化、供熱、鋼鐵、城建等領域。當今世界，城市燃料燃氣化，城市燃氣管道化是城市現(xiàn)代化的重要標志之一，我國大多數(shù)大中城市相繼建立了管道燃氣設施。但由于材質老化、違章操作、外界干擾、輸送介質變換和設備破壞等原基金項目：杭州市社會發(fā)展科研攻關項目（2009113B22）2.22.2原因分析原

8、因分析以2008年5月12日發(fā)生在杭州南泉路的某管道中部閥門井中DN100波紋管膨脹節(jié)失效破壞導致天然氣大量泄漏為例進行分析?；厩闆r為：膨脹節(jié)表面沉積灰白色垢，波紋膨脹節(jié)中部波谷徑向開裂95mm，開裂兩端可見軸向撕裂達5～8mm；開裂處與膨脹節(jié)坯焊縱縫無關，斷口無肉眼可見機械損傷缺陷，斷口處波紋亦未見明顯變形，斷口母材無肉眼可見缺陷，斷口處亦無肉眼可見明顯塑性變形特征，斷口呈鉛灰色。閘閥端面至管法蘭端面距離為310mm，閥門井中閘閥法

9、蘭端面中心與波紋膨脹節(jié)所接管法蘭端面中心偏差為10mm，該膨脹節(jié)按120均布拉桿三根，彎曲變形明顯。該處天然氣中壓管系目前運行壓力小于0.08MPa，故破壞與管道內壓力無直接關系；工作狀態(tài)為無明顯熱應力狀態(tài)，與通常波紋管膨脹節(jié)的補償狀態(tài)不同；膨脹節(jié)兩端部偏差明顯，拉桿變形和開裂形狀可見角相位移量較大且原始長度為280mm，而現(xiàn)場達310mn。初步判斷安裝過程中存在強行組裝或系土質沉降所致；閥門井中的積水和膨脹節(jié)表面沉積物存在較多的對奧氏

10、體不銹鋼有晶間腐蝕和應力腐蝕的氯離子。3試驗研究試驗研究3.13.1性能試驗性能試驗對三只PN1.0MPaDN150金屬波紋管膨脹節(jié)，按試驗標準：GBT127771999《金屬波紋管膨脹節(jié)通用技術條件》進行1.5MPa水壓試驗，波距變化小于15%；1.0MPa氣密性試驗，保壓10min，無泄漏；無損檢測：PT，RT合格；波紋管材質為SUS304，質量證明書中化學成分見表2；按設計壓力1.0MPa、設計壽命1000次，以補償量10mm、2

11、0次min速率進行疲勞加載試驗，三只金屬波紋管膨脹節(jié)循環(huán)次數(shù)分別在1789、1565和1540次停止試驗，試驗后金屬波紋管膨脹節(jié)無穿透裂紋，無泄漏，產品符合GBT127771999《金屬波紋管膨脹節(jié)通用技術條件》的要求。表2膨脹節(jié)材質的化學成分元素CMnNiCrPS含量（％）0.0431.098.1018.270.0320.0033.23.2環(huán)境介質環(huán)境介質化驗化驗應力腐蝕失效不同于腐蝕疲勞失效，只有當承受拉應力，并在特定的介質條件下才

12、會發(fā)生。一般說來，只有當應力超過某一臨界應力值時，才會發(fā)生應力腐蝕開裂。在這里講的特定的介質條件是指對一定的金屬材料而言，需要有一定特效作用的離子、分子或絡合物才會導致應力腐蝕開裂。它們的濃度有時甚至很低，也會引起應力腐蝕開裂，如僅含有幾個PPM的氯離子，也可使SUS304不銹鋼發(fā)生應力腐蝕開裂。推測以上統(tǒng)計的波紋管開裂應為內應力較大的波紋管在Cl、S元素豐富的環(huán)境下發(fā)生了應力腐蝕最終導致的開裂。杭州屬于雨水較多南方城市，為此，對金屬波