Ресурс сильфона компенсатора — это продолжительность его работы от начала эксплуатации при заданной компенсирующей способности и давлении до перехода в предельное состояние. Поскольку каждая трубопроводная магистраль, на которой устанавливают компенсаторы, работает циклически, ресурс измеряют числом рабочих циклов.
Рабочий цикл включает в себя подачу горячего продукта под давлением в полость трубопровода, разогрев трубопровода, работу при установившемся режиме, прекращение подачи продукта и охлаждение трубопровода. Сильфон компенсатора от каждой составляющей цикла получает нагрузки, создающие в сечении различные напряжения. Поскольку нагрузки сначала постепенно возрастают от нуля до максимума (возникновение давления в полости трубопровода, разогрев), а затем снижаются от максимума до нуля (сброс давления, охлаждение трубопровода), ресурс сильфона рассчитывают по графическим зависимостям числа циклов от размаха деформаций или от амплитуды напряжений.
По условиям работы трубопровод отключают не более 200 раз в год, поэтому за 30 лет эксплуатации сильфон должен выдержать не более 10^5 циклов. Область, ограниченную указанным числом рабочих циклов, называют малоцикловой. Для нее график представляет собой прямую линию, расположенную под некоторым углом к горизонтали.
Оценку прочности в рабочем цикле сильфонных компенсаторов производят по графикам (рис. 1), полученным в результате испытаний натурных образцов, когда амплитуда разрушающего напряжения рассчитывается д- предположении, что материал работает в упругой области. Рекомендуемые графики определяют нижнюю границу ресурса сильфона из углеродистых и низколегированных сталей при температуре до 360 С и хромоникелевых сталей при температуре до 450 °С.
Компенсаторы сильфонные КСО на трубопроводах всегда работают при жестком нагружении, т. е. сильфон связан с трубой неизменной длины, поэтому амплитуда деформации постоянна. Если при монтаже растяжка не производится,' в сильфоне при нагружении создается пульсирующий цикл усталостных напряжений. Монтажная растяжка приводит к двустороннему' или знакопеременному циклу напряжений. Результаты испытаний показали, что асимметрия цикла почти не оказывает влияния на ресурс сильфона. Следовательно рассматриваемые регрессивные зависимости (рис. 1) справедливы для сильфонов, работающих с предварительной монтажной растяжкой или без нее.
Известно, что с увеличением толщины, высоты и шага гофров сильфона, а также давления ресурс падает. Влияние этих параметров учитывается при расчете ресурса сильфонных компенсаторов соответствующим выбором амплитуды напряжений
При этом для сильфонных осевых компенсаторов, работающих при температуре не выше 250 °С, ресурс принимается с коэффициентом запаса 1,5, а при температуре выше 250 °С — 2.
