某特大型高爐于2010年6月開爐，送風溫度穩(wěn)定后達到1 310℃，拱頂溫度控制上限1 420℃，熱風管道上部設計溫度150℃，運行溫度180～280℃。2011年下半年開始，相繼出現(xiàn)過波紋管直邊段與受壓筒節(jié)之間焊縫腐蝕泄漏、并在波紋管下部有黏稠液體流出現(xiàn)象。經分析，流出物主要成分為Al（NO₃）₃?9H₂O。2013年6月，該高爐熱風主管波紋管膨脹節(jié)突然爆裂失效。針對該高爐波紋管膨脹節(jié)的失效現(xiàn)象，制造商技術人員跟現(xiàn)場工作人員進行了詳細的溝通，考慮了工作環(huán)境、工作溫度等等因素進行了膨脹節(jié)的失效分析，具體如下：

（1）膨脹節(jié)設計校核

按照膨脹節(jié)設計參數(shù)，對波紋管膨脹節(jié)的強度進行計算校核，校核結果：耐壓強度、位移補償能力、耐溫性能均滿足設計要求。

（2）管系建模分析校核

采用CAESAR Ⅱ 2011應力分析軟件進行建模分析。

本模型計算結果中的一次應力為95MPa，二次應力為206MPa，許用一次應力為185MPa，許用二次應力為250MPa，均在允許范圍之內。從現(xiàn)場失效情況看，固定支架未出現(xiàn)強度失效現(xiàn)象，本部分不對固定管架進行校核。設計院要求的補償量D_X=22.7mm，D_y=5mm，實際波紋管膨脹節(jié)熱位移D_?X?=25mm，D_y?=6mm，D_z=17mm。通過計算校核，該高爐熱風管線應力、位移在許用范圍內。

（3）膨脹節(jié)下部微泄漏分析

高爐拱頂?shù)母邷丶铀倭说趸铮∟O_X）的產生，熱風中NO_?X與H₂O在低于露點時凝結成具有強腐蝕性的硝酸，該硝酸與耐材中Al₂O₃反應生成Al（NO_?3）_?3?? 9H_?2?O，沉積在筒節(jié)及波紋管的內表面。波紋管內層采用Incoloy825，具有較強耐腐蝕性。波紋管一般不會出現(xiàn)腐蝕失效現(xiàn)象。該液體在重力的作用向下流動，而焊縫附近與波紋管與受壓筒節(jié)采用外插焊接，腐蝕性介質很容易滲透到縫隙內，而焊縫附近與波紋管母材相比，C_r、N_i、M_o含量降低，更容易形成縫隙腐蝕。造成波紋管直邊段與筒節(jié)之間腐蝕泄漏，在波紋管下部形成黏稠液體流出。

（4）膨脹節(jié)爆裂失效分析

失效膨脹節(jié)爆裂的位置是膨脹節(jié)中間筒節(jié)的上部，如圖9-56所示是膨脹節(jié)砌磚圖。

當鋼質管道的外壁溫度偏高時（按200℃計算），軸向熱位移為30mm，軸向位移比設計的25mm明顯增加，致使耐火磚產生軸向錯位，極可能使O形磚（HL-127）脫落。膨脹縫中高溫陶瓷纖維氈被熱風抽走或在1 450℃分化，1 400℃高溫氣體直接竄到膨脹節(jié)中間筒節(jié)，同時熱風的NO_X在管壁上結露形成硝酸鹽，中間筒節(jié)Q345C在含有硝酸根離子介質中出現(xiàn)“硝脆”現(xiàn)象，在較低應力下，與介質接觸的部位產生應力腐蝕，導致開縫漏風，出現(xiàn)高溫氣流通道，高溫氣流燒穿中間筒節(jié)，使膨脹節(jié)爆裂失效。