弹性补偿件的缺陷点：（1）“弧顶”内侧裂纹；（2）“谷底”范围有凹陷和减薄；（3）和（4）波纹不均匀；（5）法兰连接处尖锐的过渡

在化工设备和流程工业设备中，高性能塑料常常成为替代钢材的首选材料。本文将为读者介绍由塑料材料制造的弹性补偿元器件的一些特点，以及保证使用安全可靠性的检测方法。

流程设备的管道系统不是一个僵硬的刚性系统，而是动态生产过程中所使用的系统，例如在震动或者热胀冷缩的环境中，是必须要使用弹性补偿元器件的系统。这里所使用的弹性补偿元器件是带有活套法兰的波纹管，波纹的数量越少，弹性补偿元器件能够承受的压力负载就越大；而波纹数量越多，管道系统的柔韧性则越好。白色的PTFE聚四氟乙烯波纹管不导电，因此也作为绝缘件使用。黑色的PTFE聚四氟乙烯波纹管主要在化工领域中易燃易爆危险场合中使用，因为它加入的碳纤维能够避免产生静电。

为了保证化工生产企业的安全生产，准确地判定塑料弹性补偿件的使用寿命是非常重要的。此时，从生产、加工和最终应用的整体角度来考察它们之间的相互关系是非常重要的。

在化工生产设备中，弹性补偿件一般都是在一定压力下工作的，而且也常常与腐蚀性的介质相互接触。在这样的工作使用条件下，聚四氟乙烯PTFE材料制作的弹性补偿件非常经久耐用，半结晶线性结构聚合物的最常用材料就是氟化碳。

专业的技术规范

20年前，一个PTFE聚四氟乙烯弹性补偿元件在流程设备的管道中突然失效，给化工生产带来了灾难性的事故。在分析了事故的原因之后，AK Chemie PTFE工作组公布了得到一致认可的事故原因。工作组的成员是由来自拜耳公司、巴斯夫公司、Infracor公司、Dyneon公司、Infranserv公司和调节技术合作组织（IGR）的代表TüV Süd化工技术服务公司的专家组成的。

当时，专家组们统一的认识是：当时还没有适用于PTFE聚四氟乙烯弹性补偿元件的技术规范。因此，工作组的一个重要任务就是制定适用于PTFE聚四氟乙烯材料的技术规范。在制定这一技术规范时，对事故分析时找出的缺陷和根源进行了分析，并对当时市场中存有的PTFE三波纹弹性膨胀管制定了一个辅助的验收标准。

作为PTFE聚四氟乙烯弹性补偿元器件主要的事故原因，工作组认为是壁厚不同且波动较大、材料有缺口和非均匀分布的管道。为了能够在将来避免这类生产制造中的错误，针对这一错误的根源专门制定了特殊的、标准安全的最低要求和标准。另外，也对PTFE聚四氟乙烯弹性补偿件的长度尺寸进行了统一。因为，若生产厂家生产的弹性补偿件长度尺寸不同就会大大增加流程设备规划设计的难度。为了改进结构设计，工作组也把弹性补偿件生产厂家Baum塑料公司、Dr. Schabel公司和Resistoflex公司接纳为工作组的正式成员。

在所有成员的密切合作下，第一个指导规范和企业标准“聚四氟乙烯PTFE弹性补偿件：供货技术体积——尺寸”已于2004年5月正式出台。这一技术规定适用于带金属支撑环聚四氟乙烯PTFE弹性补偿件设计、生产和供货技术检验。这一技术规范也被化工生产企业汇总到自己的企业标准中了，作为聚四氟乙烯PTFE弹性补偿件生产、检验和供货时的基础技术资料。这一标准的重要内容是对两条波纹、三条波纹和五条波纹的波纹管和活套法兰有约束力的、对PTFE聚四氟乙烯波纹管允许的、功能有影响的缺陷表。另外还有详细描述弹性补偿件质量检验范围的说明。

从迄今为止的应用经验可以看出：这一标准起到了积极的作用。但在某些利用率很高的情况下可在弹性补偿件处产生变形，有些则会在生产使用过程中破裂。为了在将来能够避免这类意外事故，工作组于2008年11月重新召集起来开会研究新的标准，并讨论在什么样的条件下使用哪些弹性补偿件，哪些估计使用寿命的方法是合适的。

不合适的实验方法

过去，在PTFE聚四氟乙烯陶瓷补偿件的安全可靠性实验时使用的一直是Berst测试法。但这种方法却是不适合于对PTFE聚四氟乙烯弹性补偿件的工作时间及使用寿命进行测试的。例如，利用Berst实验方法对设定了缺陷的PTFE聚四氟乙烯材料制作的弹性补偿件进行检测时，得出的结论与实践经验所反应的、没有任何缺陷的金属材料制作的弹性补偿件的结果一样。与此相反，蠕变压力测试时得出的结果表明：有缺陷的弹性补偿件比没有缺陷的弹性补偿件提前失效。生产厂家提供的Berst实验结果是没有多少说服力的，因为他们的实验都是在自己的实验条件下进行的。实验得出的结论既没有可追朔性，也不能用于不同生产厂家之间的比较。

蠕变压力测试

PTFE聚四氟乙烯弹性补偿件能够在多长时间内无故障的正常工作，只能通过蠕变压力测试测定。在蠕变压力测试时，PTFE聚四氟乙烯材料的弹性补偿件在规定的温度和压力条件下进行耐久时间的检测。这也是测定管道使用寿命的一种方法。在使用寿命的测试检验时，专家们假设波纹管式的弹性补偿件有着与聚四氟乙烯直管相似的性质。这一假设已经在许多不同聚乙烯管材的使用寿命测试中使用。根据这一假设，有些管材从1956年开始就不间断地在TüV Süd化工技术服务公司的历史试验台上进行试验并可以证明，有关使用寿命的预测是建立在坚实基础之上的。

这一实验得出的一个重要结论是：在整个寿命周期中，全程的检测是不必要的。例如，经过一定时间的检验测试之后就可以确定被测管材的使用寿命将达50年，因为根据长期蠕变性能检测的第一个结果就可以推算出可靠的最终结果。

为了把检测实验的范围和时间都缩小到一定的程度，至少要在一年半的时间内进行10次检测实验。根据这些检测实验得出的数据可以推算出补偿件在使用50年后允许的最高内部压力。当在上述实验中出现被测样件的偏差，例如不同PTFE聚四氟乙烯波纹管的壁厚误差和其他潜在的、有负面影响的误差都在严格的允差界线以内时，这样测定的蠕变曲线才是正确的、有说服力的。当这一前提条件得到满足时，像塑料管这一类的被测样品都可以利用蠕变压力检测得出在规定工作温度条件下的最高允许工作压力。这样也就能够在真实的生产工作条件下，可靠地预测PTFE聚四氟乙烯弹性补偿件的使用寿命了。同时也可以在满足工厂标准和其他相关标准的情况下，在化工生产企业中可靠地使用PTFE聚四氟乙烯材料的弹性补偿件了。