对在役的非金属波纹补偿器进行寿命评估是一项十分复杂的工作,其中有很多不确定的因素,比如由于年久波纹管补偿器的图纸己经无法查阅。通过此次在役直管压力平衡型补偿器的寿命评估,得出了一套比较完善的寿命评估路线。
(1)了解波纹管补偿器的基本情况
首先要了解清楚补偿器以及波纹管的类型,补偿器各部分的材料,补偿器中波纹管的工艺参数、设计参数以及补偿器的工作参数和服役情况。有时候在查阅这些资料的时候,由于年久的缘故,很多资料己经无法查阅,为了保证评估的正常进行必须询问相关负责人员。如果有些资料确实无法获取,那么可以暂时搁置,在后面的评估过程中进行比较保守的估算。其次要对进行寿命评估的补偿器进行相关理论的学习,掌握补偿器的基本工作原理及相应的设计准则。最后查找其他类似的评估项目,学习相关的评估技术。
(2)波纹管补偿器的现场检测
掌握了需要评估的波纹管补偿器的基本情况后对该补偿器进行现场的检测。检测分为补偿器的工作条件、几何参数测量、宏观检查、无损探伤和材质检验等。其中几何参数测量可分为冷态和热态,主要测量冷态和热态时波纹管的几何参数以及管道的长度。宏观检查主要是检查现场补偿器的支承结构、波纹管的变形情况,螺栓、连杆、焊缝以及内筒等结构件的损伤情况。无损探伤主要掌握是波纹管表面以及角焊缝等处的安全状况。材质检验可分为破坏性和非破坏性检验,破坏性检验主要是对补偿器进行切割取样,然后进行材料力学性能分析;非破坏性检验主要用于在役的不可置换并且昂贵的补偿器,这时候主要进行硬度的测量或者其他方法,通过相应的公式转换来了解补偿器波纹管材质力学性能是否发生改变。对于材料组份检测,可以切割取样进行能谱分析,但是对于在役的非金属波纹管补偿器由于不能够破坏取样,并且波纹管一般壁厚较薄也不能进行现场金相,因此只能通过力学性能来说明材料情况。通过检验掌握补偿器具体的工作状态以及损伤情况,制定相应的处理措施。
(3)应力计算及校核
现场检测采集相关的数据后,对数据进行处理,然后根据相关的标准对需要评估的补偿器波纹管进行应力计算及校核。计算条件一般选取正常工作态和设计态。必要时,可以进行有限元建模,然后进行应力分析。
(4)补偿器寿命评估
在对波纹管补偿器做好上述的准备后即可以对波纹管进行寿命评估。在评估的过程中通常会有几项对寿命影响比较大的因素,这时候就需要进行综合考虑,比如设计工况计算时有些应力校核不通过,考虑到各种误差可能只是应力虚高,实际的应力水平并没有达到那么高的水平,在正常工作条件下应力水平一般较低,如果在正常工作条件下整体应力水平己经较高了,那么建议更换。有时候补偿器失稳并不会影响使用,只会增加失效的几率,可能这个非金属补偿器还能用十几年也有可能这个补偿器下一个周期内失效,这个时候就需要进行全方位评估,如果在下个使用周期内的失效几率很大的话,那么建议立即换掉,如果失效几率不大的话则可以继续使用,到下个周期结束时再进行评估。补偿器的寿命评估需要的是对补偿器全方位的考虑,同时还需要丰富的工程经验进行判断。