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金属波纹补偿器产品现状及应力分析
发布时间:2018-05-16        浏览次数:118        返回列表
   金属 波纹管补偿器 是由1个或几个波纹管及结构件组成,用来吸收由于热胀冷缩等原因引起的管道或设备尺寸变化的装置。该设备具有结构紧凑、流动阻力小、零泄漏、不用维修等优点,应用在石油、化工、天然气、电力输送以及城镇供水等领域。该产品出现质量问题,会影响生产。文中针对这方面的现状进行了分析,对保障管道的安全运行有重要意义。
  国内金属波纹补偿器行业虽然起步较晚,但综合来看,在质量、管理等方面取得了较大进步。从2005年开始,国家加强了对金属波纹补偿器行业的监管力度,质检总局理顺了制造许可与生产许可的关系,明确了金属波纹补偿器属于特种设备之一纳入特种设备安全监察,并且从2005年开始,先后发布了一系列标准规范金属波纹补偿器的制造、试验、安装、使用和定期检验等。
  金属波纹补偿器质量现状分析
  从质量问题可以看出,问题主要集中在失稳变形、疲劳破坏、焊接缺陷以及综合应力方面。
  1、失稳变形
   通常表现为平面失稳或柱失稳,在设计的压力和位移范围内,产品发生明显变形,不符合标准规定。尤其在补偿位移和压力共同作用下更容易发生失稳现象,发生失稳后,产品的疲劳寿命显著降低。波纹管发生失稳现象的原因通常有以下几点:
  (1)不按标准进行设计,如采取减少设计层数、总体壁厚、波纹数量,降低材料品质等手段,导致产品本身性能降低,如耐压性能不足、补偿能力不够等,引起失稳。
  (2)在生产产品时缺少必须的制造工艺以保证产品性能与设计相符,而且产品生产过程中缺少质量控制,最终导致试验样品外形不匀称,波高、波距离散较大,波纹管局部应力集中,使产品发生失稳现象。
  2、疲劳破坏
  TSGD7002一2006(管道元件型式试验规则》要求疲劳寿命试验的循环次数应不低于2000次,而实际中有一些产品疲劳寿命失效次数不足500次。实际运行中,在 金属波纹补偿器 波峰或波谷附近
  区域内的应力易超过材料的屈服强度,进而产生大范围塑性变形,当塑性变形累计到一定程度,波纹管局部产生微裂纹,微裂纹长大或合并,波纹管就可能出现疲劳断裂失效。在试验过程中,失稳引起失效比例较大,当产品运行中发生失稳时,失稳波吸收的补偿位移增加,其所受位移应力变大,疲劳寿命次数显著减少。
  3、焊接缺陷
  在检验过程中,金属波纹补偿器受压筒节纵焊缝不合格比例较高,射线探伤结果不合格率较高,多为未焊透缺陷,另外还存在氧化严重、夹渣、夹钨、内凹等现象;波纹管管坯纵焊缝出现未融合现象比例也较大。
  未焊透缺陷原因:焊接电流小,根部间隙小,焊接速度过快,焊枪角度不正常等。
  氧化严重缺陷原因:打底焊时,管内充压装置未能起到良好的保护作用,焊缝背面将氧化;焊接过程中对熔池及焊丝端头保护不良,或焊丝表面有氧化杂质。
  夹渣、夹钨缺陷原因:被氧化的焊丝端头未清理即送入熔池中;若钨极长度伸出量过大,焊枪动作不稳定,钨极与焊丝或钨极与熔池相碰后,又未终止焊接。
  内凹缺陷原因:装配间隙小,焊接过程中焊枪摆动幅度大,致使电弧热量不能集中于根部,产生了背面焊缝低于试件表面的内凹现象。
  碟簧结构压力平衡波纹补偿器由波纹管、4个碟簧组件、接管池有的结构没有接管)、法兰等组成。由碟簧组件产生的拉力与波纹管内压产生的推力平衡,补偿器对设备没有推力,保证了设备的安全运行。
  波纹补偿器整体装配时,4根螺杆分别穿过各碟簧筒内的碟簧组,螺杆的螺纹端穿过法兰1的螺栓孔,用螺母与法兰1固定。碟簧筒一端与球面垫圈2焊接在一起,另一端由锁紧螺母6锁紧在螺杆上。在补偿器轴向位移时,碟簧的压缩量发生变化,产生的弹性力也随之变化,弹性力变化值与碟簧组数成反比,碟簧组数越多,单个碟簧的位移量越小,碟簧组弹性力变化越小,不平衡的轴向推力越小。反之,碟簧组数越少,单个碟簧的位移量越大,碟簧组弹性力变化越允不平衡的轴向推力越大。
  该补偿器设计时,除根据工作介质的压力、温度、补偿量及安装长度设计波纹管的波高、波距、层数及波数外,要根据碟簧的材料、结构尺寸、单片碟簧作用力与碟簧变形量的关系、碟簧组件补偿力的大小、碟簧允许的变形量,确定碟簧组件的碟簧组合形式及组数和每组中的碟簧片数。
  法兰、波纹管、接管组焊后,将碟簧组件按设计要求装配到补偿器上。碟簧组件在装配到补偿器之前,应根据波纹管内力大小,将碟簧组预压至要求的长度,使碟簧组的弹性力总和等于波纹管内压力,之后用锁紧螺母锁紧。保证碟簧组产生的弹性力与设备内压产生的推力相平衡。
  2主要检验项目
  由于高压组合电器用金属波纹补偿器应用在高压的环境中,因此对该 非金属波纹管补偿器 的产品质量有很高的要求,无论从外观质量还是制造精度上,都高于普通波纹补偿器。产品除通过设计、制造等技术来保证质量外,还要通过严格的检验对其进行验证。
  高压组合电器用波纹补偿器,在设计、制造、检验等方面,其要求都高于普通管线用波纹补偿器。因此,其设计、制造难度大,检验项目多。
  目前高压组合电器用波纹补偿器产品的主要性能指标、设计、制造水平已经达到国外同类产品的先进技术水平,满足了国内外高压组合电器系统的要求。
河北中浩机械制造有限公司http://www.btzhonghao.com)主营项目: 波纹管补偿器金属波纹补偿器非金属波纹管补偿器产品广泛用于航天、发电、石化、水泥钢铁和城市供热等行业的管道和设备上,并在全国31个省市自治区的重点工程上得到应用,以其优良的品质,深受国内外用户的赞誉和好评。