产品波纹补偿器之所以能够在许多行业中得到普遍应用，除具有良好的补偿能力之外，高可靠性是主要原因。其可靠性是通过设计制作、制造、安装、运行管理等多个环节来的，任何一个环节的失控都会导致波纹补偿器寿命的降低甚至失效。作者经过多年统计发现，造成产品波纹补偿器失效的原因：设计制作占10%，制造厂家偷工减料占50%，安装不符合机械装备说明注意事项占20%，其余由运行管理不当引起。产品波纹补偿器的失效类型及原因筛选一、失效类型产品的失效在管线试压和运行期间均有发生。管线试压时出现问题主要有三种类型：由于管系临时支撑不当，或管系固定支架设置不合理，导致支架破坏，产品过量变形而失效；由于产品设计制作所考虑的压力或位移安全富裕度不够，管线试压时产品产生失稳变形失效；波纹补偿器制造质量问题，制造厂偷工减料，5层不锈钢私自改为3层或更少。产品在运行期间的失效主要表现为腐蚀泄漏和失稳变形两种形式，其中以腐蚀失效居多。从腐蚀失效产品的解剖筛选发现，腐蚀失效通常分点腐蚀穿孔和应力腐蚀开裂，其中氯离子应力腐蚀开裂约占整个腐蚀失效的95％。产品失稳有强度失稳和结构失稳两种类型，强度失稳涵盖内外压产品平面失稳和外压产品周向失稳；结构失稳是内压产品波纹补偿器的柱失稳。二、设计制作疲劳寿命与稳定性及应力腐蚀的关系产品的设计制作主要考虑耐压强度、稳定性和疲劳性能等三个方向的因素。虽然国家标准和美国EJMA标准对这几方向的计算和评定都有明确的规定，但从多年的应用实践和产品失效筛选中发现，标准中给出的关于稳定性的计算和评定办法不够全面，且疲劳寿命也仅给出了比较粗的界限范围（平均疲劳寿命在 103～105适用）。有时一个符合标准注意事项的波纹管，在实际使用时也会出现一些问题。如内压轴向型波纹补偿器预变位状态在压力检验时产品易产生平面失稳，大直径外压轴向型波纹补偿器全位移工作状态产品易产生周向失稳，小直径复式拉杆型波纹补偿器、铰链型波纹补偿器全位移工作状态易产生柱失稳。产品过大的变形不仅对其稳定性造成影响，还会为应力腐蚀提供有利的环境条件。1、产品疲劳寿命与其综合应力产品的补偿量取决于其疲劳寿命，疲劳寿命越高，产品单波补偿量越小。为了降低成本，提高单波补偿量，有些生产厂家将产品的许用疲劳寿命降得很低，这样会导致由位移引起的产品子午向弯曲应力很大，综合应力很高，大大降低了产品的稳定性。表1给出了无加强U形产品许用疲劳寿命与子午向综合应力及单波补偿量之间的关系。2、产品的综合应力与其耐压强度由标准中给出的产品平面稳定性和周向稳定性的计算办法和评定标准可以看出，二者反映的均为强度问题。当产品设计制作的许用寿命较低时，不仅其子午向综合应力较高，环向应力也比较高，使产品局部很快进入塑性变形，导致产品失稳。对于内压产品，位移应力在产品波峰和波谷处形成塑性铰，再加上压力应力，产品很快产生平面失稳。这就是低疲劳寿命产品在位移条件下平面失稳压力远低于高疲劳寿命的产品的根本原因。例如在预变位状态下，即产品位移量为许用值的1/2时，一个许用疲劳寿命为200次的产品，尚未达到其允许设计制作压力时，已经产生平面失稳；许用疲劳寿命为1000次的产品，达到设计制作压力时，产品处于平面稳定状态，达到1.5倍设计制作压力时，产品处于临界失稳状态；许用疲劳寿命为2000次的产品达到设计制作压力1.5倍时，产品仍处于平面稳定状态。从外压产品纵向剖面看，相当于一个受压力的拱梁，工作时产品处于拉伸状态，相当于拱梁降低了拱高，其抗失稳的能力自然降低。当产品单波位移过大时，波纹平直部分倾斜，使得产品波峰直径有缩小的趋势，但波峰圆环直径是确定的，为了协调变形，就会产生波峰塌陷，产品周向失稳。在国内外相应的标准中，关于位移对产品外压周向稳定性的影响均未涉及，有待于深入探讨。3、波纹补偿器位移与其柱稳定性对于复式拉杆型和铰链型波纹补偿器，横向位移是由产品角变位引起中间管段倾斜实现的。当产品产生角变位时，产品凸出侧承压面积大于凹陷侧承压面积，导致波纹补偿器附加了一个横向力，较之轴向型波纹补偿器更易产生柱失稳。显然产品单波位移越大，波纹补偿器横向位移越大，越易产生柱失稳。