直埋式波紋管補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)致補償器壽命的降低甚至失效。

一、問題的提出
     直埋式波紋管補償器作為一種新型補償設(shè)備，從80年末期開始使用，90年代得以大力推廣。作為一種補償性能良好，使用維護簡單的補償器，特別是在代替以往套筒式補償器方面，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，引起集團公司各部門的高度關(guān)注，直埋式波紋管補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償器爆裂破損各種原因及波紋管補償器在設(shè)計、生產(chǎn)、施工和運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)計運行參數(shù)分析
直埋式波紋管補償器原始設(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
直埋式波紋管補償器是蒸汽管網(wǎng)目前唯一的補償設(shè)備，服役期間運行參數(shù)來看，運行參數(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.補償器結(jié)構(gòu)分析
從外壓直埋式波紋管補償器縱向剖面看，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、加工到貯運的各個環(huán)節(jié)。
    5.建立波紋管檔案，從設(shè)計、制造、施工、運行管理各方面都有明確記錄。
6.波紋管在生產(chǎn)、貯運及安裝過程中應(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行環(huán)境。
    2.重新認(rèn)識運行檢查波紋管的重要性。波紋管作為管網(wǎng)附件是免維護的，但并不等于是免檢查的，要切實加強對波紋管的檢查，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。
    3.建議每5年進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，消除點蝕形成和擴展的條件。
    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償器。同時也要研究出突發(fā)事故下的搶修預(yù)案。
    6.加強小室積水管理，從根本上解決夾層進汽及腐蝕問題。
    7.建議每年進行一到二次管線切換運行。
    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
     直埋式波紋管補償器是對原材料、產(chǎn)品設(shè)計加工工藝和運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；大連熱電集團有限公司北部供熱工程項目部  古振彥