自20世纪80年代中期以来，外压轴向波纹管补偿器具有补偿量大、结构紧凑、稳定性好、维护使用方便等优点。近年来，由于环境腐蚀因素的增加和人们对各种工作介质和环境介质缺乏了解，传统的300系列不锈钢波纹管腐蚀故障案例偶尔发生，其安全使用引起了越来越多的关注。本文分析了外压轴向波纹管补偿器波纹管腐蚀的原因，结合波纹管波纹管补偿器腐蚀失效的措施。 2.补偿器腐蚀的原因 2.11波纹管腐蚀失效形式 外压轴向波纹管补偿器的故障主要是波纹管腐蚀泄漏。通过对腐蚀失效波纹管残留碎片的宏观观察、碎片上裂纹和断裂的金相分析、电镜分析、裂纹形状和特征的识别、裂纹尖端前沿腐蚀产和断裂表面附着物的成分分析，发现波纹管一般有两种形式：点腐蚀穿孔和应力腐蚀开裂。通过对腐蚀失效波纹管残留碎片的宏观观察、碎片上裂纹和断裂的金相分析、电镜分析、裂纹形状和特征的识别、裂纹尖端前沿腐蚀产和断裂表面附着物的成分分析，发现波纹管一般有两种形式：点腐蚀穿孔和应力腐蚀开裂。氯离子引起的波纹管应力腐蚀破裂占所有失效案例的95%以上。 2.2应力腐蚀的影响因素 分析应力腐蚀机理，影响应力腐蚀的主要因素有：介质含腐蚀性离子浓度、应力大小、介质温度、材料抗应力腐蚀敏感性等。对于外压波纹管补偿器，应力腐蚀主要与波纹管接触介质含有CL-浓度、介质温度、介质溶氧量、介质pH值的大小与波纹管的应力有关。 (1)介质因素 引起波纹管应力腐蚀的介质分为工作介质和环境介质。 (1)介质因素 引起波纹管应力腐蚀的介质分为工作介质和环境介质。工作介质包括输送介质CL-、氧气工业淡水、咸水、海水。淡水是指含盐量低于0.介质05%，海水含盐量3~3.5%咸水含盐量在淡水和海水之间。包括环境介质CL-、游离氧、SO32-、SO工业淡水、咸水、海水、工业大气等。应力腐蚀常见介质有: （a）各种氯化物或含氯化物溶液； （b）盐水、海水、高温高压水、水蒸气和海洋大气； （c）含CL-或SO42-溶液； （d）碱性溶液。 (2)应力因素 波纹管焊接成型的制造特点使其既有焊接残余应力，又有成型应力。由于波纹管是一种柔性补偿元件，随着波纹管位移压力的增加，吸收热位移不可避免地会增加工作应力工作应力，其值远大于波纹管材料的室温屈服强度，因此波纹管应力腐蚀的应力条件比一般压力容器压力气缸和接管要严格。
(3)温度因素
材料在一定温度范围内容易发生应力腐蚀开裂，部分钢种仍有临界断裂温度值。
奥氏体钢种应力腐蚀的温度范围为50~300℃这是加热管网外压波纹管补偿器的介质温度或环境温度。
2.3波纹管应力腐蚀开裂的原因
从金属腐蚀学的角度来看，应力腐蚀破裂必须有两个条件：一是有一定的拉应力，二是有适当的金属腐蚀介质组合。
波纹管不仅具有一定的加工残余应力，而且通常具有较高的工作应力。作为应力腐蚀的力学条件，满足拉应力。
波纹管应力腐蚀的应力因素和温度因素存在，但不一定会发生应力腐蚀开裂。
波纹管在一定和应力条件下，波纹管的应力腐蚀还需要含有一定浓度的腐蚀介质。
理论和工程实践证明，波纹管在高温高浓度氯离子溶液浓度氯离子溶液或长期接触高温高浓度氯离子溶液0系列不锈钢波纹管应力腐蚀破裂；
在含氯离子浓度较低的溶液中，必须先进行点蚀或缝隙腐蚀，导致氯离子浓缩pH波纹管只有在值降低后才能发生应力腐蚀和破裂。
液体必须含有溶氧，才能先产生点蚀或缝隙腐蚀。
应力腐蚀案例分析表明，外压波纹管补偿器的应力腐蚀与波纹管内输送介质和外部环境条件有关。当波纹管内部工作介质符合标准要求时，外部环境介质是波纹管故障的主要原因。 波纹管应力腐蚀开裂的原因有： （a）局部敏化波纹管材料，降低耐腐蚀性。 （b）波纹管材料本身耐应力腐蚀性差，对应力腐蚀敏感。 3.预防补偿器腐蚀的措施 3.1波纹管选材 用于加热管网外压补偿器波纹管的选材，除工作介质、工作温度和外部环境外，还应考虑应力腐蚀的可能性、水处理剂和管道清洗剂对材料的影响，并结合焊接、成型和性能价格比。 (1)波纹管材料选择316L、316。 （1）波纹管材料选用316L、316.300系不锈钢在大气、水蒸气、淡水等弱介质中耐腐蚀。这一点已许多城市供热管网的成功应用和我对北京石电工程波纹管膨胀节剩余寿命的评估中得到了证实。在300系不锈钢中，随着Ni、Mo含量的增加，其耐氯化物应力腐蚀、点蚀的能力增加。与304、321相比，316、316L当波纹管工作介质为除氧脱气，水质为中性时，上述元素含量最高（pH=7)非沿海地区淡水(如北京热力、广州热力管网介质)波纹管材料选用316、316L。300系不锈钢波纹管，316、316、316，接触介质表面无腐蚀性介质浓缩或丰富，纹管材料无敏化L是耐蚀的。国内热网多年的使用证明，316型材料的波纹管是可靠的。国外同类供热管网的波纹管仍选用321材料，耐腐蚀性低于316。只要加强沟槽积水管理，消除波纹管表面环境介质的丰富因素，316、316L它仍然是性能和价格比最好的材料。 (2)高镍合金。当管道地势较低，雨水或事故污水不可避免地浸泡波纹管时，应考虑选择耐腐蚀性较强的材料。根据海军舰船和沿海地区供热管网的使用经验，在接触腐蚀性介质时，选择高镍合金是最安全的。 （3）超奥氏体不锈钢。随着现代工业的发展，一些城市的空气污染日益加剧，空气中含有空气SO2、H2S、NO2、CL2等杂质气体可吸附在波纹管表面，溶于水后形成CL与SO42-等腐蚀性物质会对波纹管造成局部腐蚀。在这种情况下，波纹管行业内外用耐腐蚀性强于31616的超奥氏体不锈钢制作波纹管以提高其使用寿命的呼声日益增加，包括904L、254 ** O、654 ** O、25-6Mo及NHB-1、B-315钢等，其共同特点是抗氯离子引起的点蚀、应力腐蚀能力强于30系不锈钢，还原性酸的耐腐蚀性也优于300系不锈钢。 3.由于普通外压轴向波纹管补偿器的结构特点，含有腐蚀性元素的环境介质可能会从补偿器出口端环与出口管之间的间隙流入波纹管，波纹管壁有一定的温度，腐蚀性介质会在波纹管表面浓缩或浓缩，导致点蚀和应力腐蚀。 (1)增加填料密封装置 填料密封装置增加到普通外压波纹管补偿器的出口端环与出口管之间，其作用相当于套筒补偿器，它不仅能抵抗外部腐蚀介质的入侵，还能为补偿器增加安全屏障。即使波纹管损坏，补偿器也能起到补偿作用，避免波纹管故障造成的灾难性后果。 (2)波纹管采用复层结构 补偿器结构与普通外压轴向型相同，波纹管采用复层结构，波纹管内层(接触大气环境)拟采用抗应力腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀能力强的耐腐蚀合金，其余为300系列不锈钢。 (3)复层结构+填料密封装置 波纹管采用方案二的复层结构，在出口端环与出口管之间增加填料密封装置，起到双重保护作用。 4结束语 （1）外压波纹管腐蚀失效的主要原因是氯化物应力腐蚀开裂，腐蚀介质主要来自外部环境。 （2）改善波纹管补偿器的结构形式，切断波纹管应力腐蚀的外部介质来源，防止波纹管补偿器的腐蚀失效。
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