波紋補償器利用波紋管的有效伸縮變形，補償管線因溫度升高、機械沖擊和振動而導致的位移變化，從而起到提高管道剛度，降低管線發(fā)生變形率，提高使用壽命的目的。波紋補償器作為一種補償元件，材質多為奧氏體不誘鋼，多應用在管路、閥門、減震、密封等連接處。要使補償器充分的發(fā)揮作用，_需要劉補償器制造的各個環(huán)節(jié)進行質量控制。波紋管補償器失效的原因，除了正常的疲勞磨損外，主要的原因_是腐蝕損壞。本文以某一304不銹鋼波紋補償器為例，分析補償器失效的原因。

1、初步檢查

本文研究的不銹鋼波紋管在安裝調試的過程中發(fā)生故障，故障表現(xiàn)為其環(huán)形管在開始齊法蘭處整體斷裂。此金屬補償器為304不銹鋼材質，為單層結構的補償器，斷口同波紋管補償器本身呈軸向垂直，且斷口平整，可見到明顯的顆粒。

2、波紋補償器失效原因分析

2.1奧氏體晶界弱化

通常情況下，對于奧氏體不銹鋼來說有一個敏感化的溫度區(qū)間在做固溶處理時，奧氏體不銹鋼倘若較長時間的停留在敏化溫度區(qū)間，奧氏體晶界成分中的碳化鉻_會發(fā)生沉淀然后析出，這樣_會導致奧氏體晶界附近的固溶體中鉻的濃度逐漸發(fā)生降低直至貧化，從而使晶界區(qū)域的含鉻量無法滿足鈍化的需求，導致奧氏體晶界弱化。本文研究的波紋管補償器為奧氏體組織形態(tài)，奧氏體晶界發(fā)生弱化而導致的失效。

2.2腐蝕破裂

2.2.1腐蝕開裂的機理分析

金屬波紋管補償器常常工作在高溫高壓的環(huán)境中，時常會受到具有較強腐蝕性的介質的作用，而波紋管在制作成形方面又具有自身特殊的工藝，所以成形后的波紋管會有較大的應力殘余，再加上工作應力和介質壓力的作用，波紋管補償器機體被腐蝕破壞，從而補償器發(fā)生失效。而波紋管補償器因腐蝕作用發(fā)生破裂時，在材料表面卻看不到明顯的腐蝕痕跡，也沒有明顯的腐蝕產物?？梢哉f，應力腐蝕開裂是一種潛在的波紋管破壞形式，通常腐蝕會分為三個階段發(fā)展：首先在波紋管的金屬表面會出現(xiàn)很微小的坑點，也_是點蝕坑，隨著腐蝕程度的增加，加上拉應力的作用，點蝕坑逐漸擴大形成細小的不明顯的裂紋，裂紋逐漸擴大，在腐蝕的作用下和拉應力的影響下逐漸擴大呈細長的裂縫；在局部產生的集中的拉應力的作用下，裂紋快速發(fā)展加長加深，從而導致材料整體發(fā)生斷裂，波紋管補償器被破壞，發(fā)生失效。

2.2.2波紋管補償器應力腐蝕的影響因素

波紋管補償器發(fā)生應力腐蝕的影響因素很多，但是主要與其制作祠質、介質和應力條件相關。

衛(wèi)應力腐蝕體系。應力腐蝕體系是通過基本材料和介質共同配合建立起來的。金屬波紋管補償器的材質以奧氏體不誘鋼為主，此種材質在一些特殊的環(huán)境下容易發(fā)生腐蝕作用，如氯離子。但是應力腐蝕的敏感程度同環(huán)境的溫度、濕度、離子濃度以及含氧量有著直接的關系，其中以溫度的影響很大。

對于波紋補償器來說，其受力結構具有它的特殊性，在使用波紋補償器的過程中，不僅要具有它的壓力承載能力，同時還要保持柔性存在。從現(xiàn)今波紋管的制作工藝來看，多為機械成形或者液壓成形，這兩種成形方式都是通過讓管子內部膨脹產生變形來達到波紋制作的目的。利用彈性力學的方法對波紋管進行應力分析，管壁發(fā)生塑性變形后會有殘余壓力產生，且殘余壓力的大小跟變形量是成正比的，這_使成形的波紋管材料育較大的殘余應力在局部位置集中。

3、波紋管補償器應力腐蝕失效的解決方法

3.1材料的選擇

對于金屬波紋補償器來說，其制作材料以奧氏體不銹鋼為主，要有效的提高此種金屬材料的抗應力腐蝕能力，可通過合金化得方式，改變材質的金屬特性來達到目的。主要方法有：提高材質中的鎳含量，增加硅的添加量，少量的添加合金元素，如欽、鋁等與氮或者碳反應活躍的合金元素，達到提高奧氏體不誘鋼_性和抗破裂的能力。

3.2固溶處理

波紋補償器在加工制的過程中，波紋管成形后先對其進行消除應力退火工序。通常對于奧氏體不誘鋼材質，在加工后其本身的_的性能會發(fā)生減退改變，如果劉成形后的波紋管在進行固溶處理后，可使其退化的_特性得到某種程度的糾正，降低點蝕坑的發(fā)生率，從而提高了抗腐蝕能力。

3.3減少介質中的氯離子含量

金屬波紋補償器有其自身的應用環(huán)境，不可避免的會受到介質的腐蝕作用，可采取添加緩蝕劑的方式降低點蝕坑的發(fā)生率?？刂平橘|中的氯離子含量，對于提高奧氏體不銹鋼材質的剛度，增強其抗腐蝕能力，降低失效發(fā)生率具有相應的作用。