直管压力平衡型波纹补偿器失稳破坏分析

谭新河(中国石油天然气第一建设公司，河南 洛阳 471000)

直管压力平衡型波纹补偿器失稳破坏分析

谭新河(中国石油天然气第一建设公司，河南 洛阳 471000)

分析某炼油工程管道系统试压中直管压力平衡型波纹补偿器出现失稳的原因，提出直管压力平衡型波纹补偿器安装注意事项，整改措施和改进办法，为工程施工提供防范措施，避免事故的再次发生。

直管压力平衡型；波纹补偿器；内压不平衡力；失稳

直管压力平衡型波纹补偿器由两组工作波纹管和一组平衡波纹管组成，每组波纹管均设计用于吸收轴向位移，工作波纹管通常还可以吸收横向位移[1-2]。直管压力平衡型波纹补偿器同时它可以承受压力推力，也就是说波纹管内压推力能够自身完全平衡而不作用到两端的固定支架（或设备）上去[3]。在操作过程中，波纹管除产生位移(变形)外，往往还要承受一定的工作压力。因此，波纹管也是一种承压的弹性补偿装置，保证其安全可靠地工作是十分重要的。

1 直管压力平衡型波纹补偿器在管道气密试验中出现失稳

某炼油工程管道系统补偿器安装完毕后进行气密试验，其中一个试压包中包含DN750及DN1200两个直管压力平衡型波纹补偿器，气密试验压力为0.6 MPa。当气密试验升压到0.45 MPa时，DN750补偿器突然发出爆裂声音，同时DN750管道发生轴向位移，停止气压试验并降压后现场进行查看，发现以下现象：

（1）DN750管线产生轴向位移，管道上的管托产生偏移。DN750管线位于管架上的管托全部发生轴向位移，管线以补偿器为分界点向两侧发生轴向位移，止推管托的固定限制槽钢直接被崩掉，管线上的管托偏离管架，部分管托已完全处于悬空状态。

（2）DN750波纹补偿器损坏严重。DN750波纹补偿器固定杆钢筋全部被拉断，波纹补偿器被拉伸，补偿器波纹管被吸扁。见图1。

图1 损坏的DN750补偿器

（3）DN1200波纹补偿器损坏，并导致管架横梁出现扭曲变形。DN1200补偿器固定杆与补偿器本体连接的筋板已脱落，固定杆本身钢筋未拉断。DN1200管线上的止推管托就设置在位于DN1200补偿器后第一个管架上，在此次气压试验过程中，该止推管托未出现损坏，但DN1200补偿器产生的推力已导致该止推管托所在管架的横梁出现较大的扭曲变形，横梁与立柱节点处出现撕裂现象。

2 波纹补偿器失稳原因分析

直管压力平衡型波纹补偿器每组波纹管均设计用于吸收轴向位移，整体轴向刚度为每组波纹管的轴向刚度之和，因此直管压力平衡型波纹补偿器对两端的固定支架产生的刚度力为普通单节补偿器的三倍以上，如若产生内压不平衡力就能轻易导致施工与运行期间事故的发生。如设计生产的直管压力平衡型波纹补偿器未能达到内压推力的平衡，产生的内压不平衡力而作用到两端的固定支架上就无法避免了。由于波纹补偿器自身的制造质量从而导致了此次事故的发生。

3 结语

波纹补偿器作为关键组件在管网中的应用也越来越广泛，但假如波纹补偿器在管网中应用布置不当，或者施工安装中出现偏差，又或者波纹补偿器自身制造质量问出现都有可能导致波纹补偿器失稳，引起整个管系的破坏，甚至酿成恶性事故。因此安装直管压力平衡型波纹补偿器时应注意以下几点：

（1）补偿器在安装前应先检查其型号、规格及管道配置情况，必须符合设计要求。

（2）施工中为保证管道同心度，可在补偿器位置按直管段安装，安装完毕后在预备安装补偿器处将管子割下一段，再将补偿器装上去焊接。严禁用波纹补偿器变形的方法来调整管道的安装超差，以免影响补偿器的正常功能、降低使用寿命及增加管系、设备、支承构件的载荷。

（3）对用于气体介质的膨胀节及其连接管道，作水压试验时，要考虑充水时是否需要对膨胀节的接管加设临时支架以承重。

（4）水压试验或气密试验前必须对管道支架进行严格检查，保证支架符合设计要求。

建议广大补偿器设计人员、施工安装人员互相交流学习，总结经验，吸取教训，杜绝安全事故的发生。

［1］李永生，李建国.波形膨胀节实用技术.北京：化学工业出版社，2000.

［2］美国膨胀节制造商协会标准.EJMA-1998.

［3］GB16749-97压力容器波形膨胀节及标准释义.北京：中国标准出版社，2003.