某特大型高爐于2010年6月開爐，送風(fēng)溫度穩(wěn)定后達(dá)到1 310℃，拱頂溫度控制上限1 420℃，熱風(fēng)管道上部設(shè)計(jì)溫度150℃，運(yùn)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(jīng)分析，流出物主要成分為Al（NO₃）₃?9H₂O。2013年6月，該高爐熱風(fēng)主管波紋管膨脹節(jié)突然爆裂失效。針對(duì)該高爐波紋管膨脹節(jié)的失效現(xiàn)象，制造商技術(shù)人員跟現(xiàn)場(chǎng)工作人員進(jìn)行了詳細(xì)的溝通，考慮了工作環(huán)境、工作溫度等等因素進(jìn)行了膨脹節(jié)的失效分析，具體如下：

（1）膨脹節(jié)設(shè)計(jì)校核

按照膨脹節(jié)設(shè)計(jì)參數(shù)，對(duì)波紋管膨脹節(jié)的強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算校核，校核結(jié)果：耐壓強(qiáng)度、位移補(bǔ)償能力、耐溫性能均滿足設(shè)計(jì)要求。

（2）管系建模分析校核

采用CAESAR Ⅱ 2011應(yīng)力分析軟件進(jìn)行建模分析。

本模型計(jì)算結(jié)果中的一次應(yīng)力為95MPa，二次應(yīng)力為206MPa，許用一次應(yīng)力為185MPa，許用二次應(yīng)力為250MPa，均在允許范圍之內(nèi)。從現(xiàn)場(chǎng)失效情況看，固定支架未出現(xiàn)強(qiáng)度失效現(xiàn)象，本部分不對(duì)固定管架進(jìn)行校核。設(shè)計(jì)院要求的補(bǔ)償量D_X=22.7mm，D_y=5mm，實(shí)際波紋管膨脹節(jié)熱位移D_?X?=25mm，D_y?=6mm，D_z=17mm。通過計(jì)算校核，該高爐熱風(fēng)管線應(yīng)力、位移在許用范圍內(nèi)。

（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(chǎn)生，熱風(fēng)中NO_?X與H₂O在低于露點(diǎn)時(shí)凝結(jié)成具有強(qiáng)腐蝕性的硝酸，該硝酸與耐材中Al₂O₃反應(yīng)生成Al（NO_?3）_?3?? 9H_?2?O，沉積在筒節(jié)及波紋管的內(nèi)表面。波紋管內(nèi)層采用Incoloy825，具有較強(qiáng)耐腐蝕性。波紋管一般不會(huì)出現(xiàn)腐蝕失效現(xiàn)象。該液體在重力的作用向下流動(dòng)，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(zhì)很容易滲透到縫隙內(nèi)，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(dāng)鋼質(zhì)管道的外壁溫度偏高時(shí)（按200℃計(jì)算），軸向熱位移為30mm，軸向位移比設(shè)計(jì)的25mm明顯增加，致使耐火磚產(chǎn)生軸向錯(cuò)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(fēng)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(shí)熱風(fēng)的NO_X在管壁上結(jié)露形成硝酸鹽，中間筒節(jié)Q345C在含有硝酸根離子介質(zhì)中出現(xiàn)“硝脆”現(xiàn)象，在較低應(yīng)力下，與介質(zhì)接觸的部位產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕，導(dǎo)致開縫漏風(fēng)，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。