拉伸位移引起的波纹管膨胀节外压周向失稳

2017年某热力集团公司使用的外压轴向型波纹管膨胀节，该膨胀节运行3年后，发现其中一套膨胀节出口端有冒气现象。经解剖外管，发现波纹管严重变形，周向产生褶皱并有破裂，波纹管表面无明显腐蚀痕迹。周向失稳波纹管如图9-3所示。

从波纹管膨胀节外观形态可以看出，波纹管失效形式属于周向失稳，经过对材料进行化学成分复验及波纹管波形参数实测，并按设计条件进行校核后发现，该波纹管的材料及性能参数均满足相关标准规定，按标准计算的许用外压也远远大于设计压力，设计满足标准要求。外压轴向型膨胀节在吸收管道热膨胀时，波纹管承受拉伸位移，此时波距变大，波纹管波腹平直部分倾斜，波峰承受压力有向内收缩的趋势，当拉伸位移达到一定程度时为了变形协调，波纹管有产生波峰塌陷的趋势。该波纹管膨胀节的轴向补偿量设计值为300mm，安装时未进行预变位，过大的拉伸位移导致了波纹管产生波峰塌陷。对于此类膨胀节的应用，建议参照GB/T12777—2008 第A.3.1.3条的要求，对膨胀节进行预变位处理，以降低波纹管工作状态的拉伸位移，提高周向稳定性。