直管壓力平衡型波紋補償器失穩破壞分析

譚新河(中國石油天然氣第一建設公司，河南 洛陽 471000)

直管壓力平衡型波紋補償器失穩破壞分析

譚新河(中國石油天然氣第一建設公司，河南 洛陽 471000)

分析某煉油工程管道系統試壓中直管壓力平衡型波紋補償器出現失穩的原因，提出直管壓力平衡型波紋補償器安裝注意事項，整改措施和改進辦法，為工程施工提供防范措施，避免事故的再次發生。

直管壓力平衡型；波紋補償器；內壓不平衡力；失穩

直管壓力平衡型波紋補償器由兩組工作波紋管和一組平衡波紋管組成，每組波紋管均設計用于吸收軸向位移，工作波紋管通常還可以吸收橫向位移[1-2]。直管壓力平衡型波紋補償器同時它可以承受壓力推力，也就是說波紋管內壓推力能夠自身完全平衡而不作用到兩端的固定支架（或設備）上去[3]。在操作過程中，波紋管除產生位移(變形)外，往往還要承受一定的工作壓力。因此，波紋管也是一種承壓的彈性補償裝置，保證其安全可靠地工作是十分重要的。

1 直管壓力平衡型波紋補償器在管道氣密試驗中出現失穩

某煉油工程管道系統補償器安裝完畢后進行氣密試驗，其中一個試壓包中包含DN750及DN1200兩個直管壓力平衡型波紋補償器，氣密試驗壓力為0.6 MPa。當氣密試驗升壓到0.45 MPa時，DN750補償器突然發出爆裂聲音，同時DN750管道發生軸向位移，停止氣壓試驗并降壓后現場進行查看，發現以下現象：

（1）DN750管線產生軸向位移，管道上的管托產生偏移。DN750管線位于管架上的管托全部發生軸向位移，管線以補償器為分界點向兩側發生軸向位移，止推管托的固定限制槽鋼直接被崩掉，管線上的管托偏離管架，部分管托已完全處于懸空狀態。

（2）DN750波紋補償器損壞嚴重。DN750波紋補償器固定桿鋼筋全部被拉斷，波紋補償器被拉伸，補償器波紋管被吸扁。見圖1。

圖1 損壞的DN750補償器

（3）DN1200波紋補償器損壞，并導致管架橫梁出現扭曲變形。DN1200補償器固定桿與補償器本體連接的筋板已脫落，固定桿本身鋼筋未拉斷。DN1200管線上的止推管托就設置在位于DN1200補償器后第一個管架上，在此次氣壓試驗過程中，該止推管托未出現損壞，但DN1200補償器產生的推力已導致該止推管托所在管架的橫梁出現較大的扭曲變形，橫梁與立柱節點處出現撕裂現象。

2 波紋補償器失穩原因分析

直管壓力平衡型波紋補償器每組波紋管均設計用于吸收軸向位移，整體軸向剛度為每組波紋管的軸向剛度之和，因此直管壓力平衡型波紋補償器對兩端的固定支架產生的剛度力為普通單節補償器的三倍以上，如若產生內壓不平衡力就能輕易導致施工與運行期間事故的發生。如設計生產的直管壓力平衡型波紋補償器未能達到內壓推力的平衡，產生的內壓不平衡力而作用到兩端的固定支架上就無法避免了。由于波紋補償器自身的制造質量從而導致了此次事故的發生。

3 結語

波紋補償器作為關鍵組件在管網中的應用也越來越廣泛，但假如波紋補償器在管網中應用布置不當，或者施工安裝中出現偏差，又或者波紋補償器自身制造質量問出現都有可能導致波紋補償器失穩，引起整個管系的破壞，甚至釀成惡性事故。因此安裝直管壓力平衡型波紋補償器時應注意以下幾點：

（1）補償器在安裝前應先檢查其型號、規格及管道配置情況，必須符合設計要求。

（2）施工中為保證管道同心度，可在補償器位置按直管段安裝，安裝完畢后在預備安裝補償器處將管子割下一段，再將補償器裝上去焊接。嚴禁用波紋補償器變形的方法來調整管道的安裝超差，以免影響補償器的正常功能、降低使用壽命及增加管系、設備、支承構件的載荷。

（3）對用于氣體介質的膨脹節及其連接管道，作水壓試驗時，要考慮充水時是否需要對膨脹節的接管加設臨時支架以承重。

（4）水壓試驗或氣密試驗前必須對管道支架進行嚴格檢查，保證支架符合設計要求。

建議廣大補償器設計人員、施工安裝人員互相交流學習，總結經驗，吸取教訓，杜絕安全事故的發生。

［1］李永生，李建國.波形膨脹節實用技術.北京：化學工業出版社，2000.

［2］美國膨脹節制造商協會標準.EJMA-1998.

［3］GB16749-97壓力容器波形膨脹節及標準釋義.北京：中國標準出版社，2003.