波紋補償器在我國真正得到應用及推廣使用時(shí)間并不長(cháng),僅有十幾年的歷史,它能否象各專(zhuān)家學(xué)者所說(shuō)的那樣“與供熱管網(wǎng)壽命相同,甚至還要長(cháng)”直到現在還沒(méi)有足夠的時(shí)間來(lái)證實(shí)。
在波紋管補償器的使用壽命問(wèn)題上,不同專(zhuān)家的解釋及各個(gè)生產(chǎn)廠(chǎng)商的產(chǎn)品樣本的標注也不盡相同,性能相似的波紋補償器有的廠(chǎng)家壽命僅幾百次,有的則幾千次甚至上萬(wàn)次,總讓行外人士誤解。這其中自有行業(yè)管理不規范之處,但究竟哪一種使用壽命最能適合某一特定的使用條件,即使是行業(yè)專(zhuān)家也會(huì )眾說(shuō)紛紜。
這主要是因為影響波紋補償器壽命的因素非常多,而且它的核心元件一一波紋管的發(fā)展歷史較短。波紋管形狀復雜,它的設計也是靠力學(xué)推導、有限元分析及大量實(shí)驗得出的近似公式。世界各國在設計、制造波紋管的材料、工藝等方面上還存在著(zhù)差異,至今國際上設計標準尚未統一,僅就剛度設計而言,較有代表性的目前就有五種。各國標準中對我國最有影響力的是《美國補償器制造商協(xié)會(huì )標準》(簡(jiǎn)稱(chēng)EJMA。我國的三版《金屬波紋補償器通用技術(shù)條件》C GB/T 12777-1991, GB/T 12777-1999 , GB/T 12777-2008)就都采用了《EJMA ))設計公式。
提到波紋補償器的壽命,大家多會(huì )想到時(shí)間的長(cháng)短,其實(shí)波紋補償器的壽命是用“周次”來(lái)表述的,是有關(guān)設計人員將波紋補償器的額定壽命(周次)除以單位時(shí)間里的工作周次而計算出服役時(shí)間。既然補償器的壽命以周次來(lái)表述,在討論壽命問(wèn)題前就需要將下面幾個(gè)概念明確一下:
周次:即金屬膨脹節(波紋補償器)一次全補償量的完整循環(huán)。即壓縮(或拉伸)到補償量極值并恢復初始位置。
平均疲勞壽命Nc:即通過(guò)近似設計公式、代入波紋管的波形參數計算出的疲勞壽命。
設計疲勞壽命安全系數of:是在設計時(shí)考慮到影響波紋管壽命的一些因素,如加工硬化,尺寸誤差,材料性能,環(huán)境因素等,對設計疲勞壽命所規定的安全系數,設計疲勞壽命[[Nc]:是平均疲勞壽命和設計疲勞壽命安全系數of的比值。
討論金屬波紋補償器的使用壽命,其實(shí)只要講清楚它的核心元件一一波紋管的壽命就足夠了,因為波紋管是波形補償器中的撓性元件,就依靠其的彈性變形實(shí)現補償器的補償能力,而其它附件基本是由碳鋼構成,與管道應用同樣材料,并均按照管道設計考慮實(shí)際壽命。完全能夠保證與管道設計壽命相同。但是影響波紋管使用壽命的因素非常多,例如:應用環(huán)境、材料選擇、性能參數、制造工藝、安裝合理性等等。目前,供熱管網(wǎng)用波紋管一般材料用奧氏體不銹鋼、波紋為無(wú)加強U型,久安波紋補償器覺(jué)得所列公式、參數等只適用于該范圍,并從設計、工藝、工況、安裝這四個(gè)方面進(jìn)行討論。