波纹管膨胀节浅析
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金属波纹膨胀节规格型号1. 什么是金属波纹膨胀节金属波纹膨胀节是一种用于管道系统中的补偿器件,其主要作用是通过吸收和抵消管道系统在温度变化或振动时产生的热应力、振动应力和位移应力,从而减少对管道和设备的负荷,延长其使用寿命。
2. 金属波纹膨胀节的作用和优势金属波纹膨胀节具有以下作用和优势:2.1 补偿热膨胀和冷缩由于温度的变化,管道会发生热胀冷缩现象,金属波纹膨胀节可以通过波纹结构的伸缩来补偿热膨胀和冷缩,避免管道系统的破裂和变形。
2.2 减少振动和噪音金属波纹膨胀节可以吸收管道系统中由于流体运动引起的振动和噪音,保证系统的稳定运行和舒适环境。
2.3 降低设备负荷金属波纹膨胀节可以分担管道系统中由于温度变化和振动引起的应力,减轻对管道和设备的负荷,延长其使用寿命。
2.4 便于安装和维护金属波纹膨胀节通常由金属材料制成,结构简单,安装方便。
同时,金属材料具有较高的耐腐蚀性和耐高温性能,保证了膨胀节的长期稳定运行。
3. 金属波纹膨胀节的规格选择选择合适的金属波纹膨胀节规格型号是确保其正常运行的关键。
规格选择主要涉及以下几个方面:3.1 温度范围根据实际工作环境的温度范围,选择金属波纹膨胀节的材质和适用温度范围。
常见的金属材质有不锈钢、碳钢等,其适用温度范围各有差异。
3.2 波纹形状根据管道系统的工作条件和波纹膨胀节所需的伸缩量,选择合适的波纹形状。
常见的波纹形状有U型、V型、波纹管等,每种形状的波纹膨胀节适用于不同的情况。
3.3 波纹膨胀节的长度和直径根据管道系统的几何尺寸和安装位置,选择适当的波纹膨胀节的长度和直径。
长度和直径的选择需要充分考虑管道系统的伸缩量和安装条件,确保膨胀节能够正常工作。
3.4 波纹膨胀节的耐压能力根据管道系统的工作压力,选择金属波纹膨胀节的耐压能力。
根据设计要求和工作条件,确定金属波纹膨胀节的最大工作压力和安全系数,保证其安全可靠的运行。
4. 金属波纹膨胀节的安装和维护正确的安装和定期的维护是确保金属波纹膨胀节正常运行的重要环节。
金属波纹管膨胀节通用技术条件一、引言金属波纹管膨胀节是一种用于管道系统中的重要组件,用于吸收管道系统中由于温度变化引起的热膨胀和冷缩。
本文将介绍金属波纹管膨胀节的通用技术条件,包括其设计、制造和安装方面的要求。
二、设计要求1. 波纹管材料的选用:波纹管材料应具有较好的耐腐蚀性能和高温强度,常用的材料有不锈钢、碳钢和合金钢等。
2. 波纹管的结构设计:波纹管的结构应满足系统的工作条件和波纹管膨胀节的使用寿命要求,包括波纹管的形状、尺寸和层数等。
3. 波纹管的波纹形式:波纹管可以采用不同形式的波纹结构,如U 型波纹、V型波纹和波纹管膨胀节等,应根据具体情况进行选择。
4. 波纹管的承压能力:波纹管应具有足够的承压能力,能够承受系统中的压力和温度变化带来的应力。
5. 波纹管的挠度和角位移:波纹管的设计应考虑其挠度和角位移,以保证系统的正常运行和波纹管膨胀节的正常工作。
三、制造要求1. 波纹管的制造工艺:波纹管的制造过程应符合相关的制造标准和工艺要求,包括材料的切割、卷制和焊接等。
2. 波纹管的焊接质量:波纹管的焊接应符合相关的焊接标准和质量要求,焊缝应无裂纹、气孔和夹渣等缺陷。
3. 波纹管的表面处理:波纹管的表面应进行除锈和防腐处理,以提高其耐腐蚀性能和使用寿命。
4. 波纹管的标识和检验:波纹管应进行标识和检验,以确保其质量符合相关的技术要求和标准。
四、安装要求1. 波纹管的安装位置:波纹管应安装在管道系统的适当位置,以便吸收管道系统中的热膨胀和冷缩。
2. 波纹管的固定和支撑:波纹管应进行适当的固定和支撑,以保证其在工作过程中的稳定性和安全性。
3. 波纹管的连接方式:波纹管的连接方式应符合相关的连接标准和要求,以确保连接的可靠性和密封性。
4. 波纹管的保护措施:波纹管应采取适当的保护措施,以防止其在运输和安装过程中的损坏和腐蚀。
五、使用要求1. 波纹管的使用温度:波纹管的使用温度应符合其材料的耐温范围,不得超过其设计温度。
膨胀节一、名词解释膨胀节又称补偿器,伸缩节器;是现代管道工程系统不可缺少的重要环节;适用于各行各业,只要有管道的地方就有膨胀节,如:石化、仪表、航天、化工、电力、水泥、冶金,钢厂,建筑,制药,供热,市政工程,天然气等;二、膨胀节的作用管道系统在停机和开机两种不同状态下,会因温度变化,造成管道的热膨胀或冷收缩;如果这些膨胀和收缩得不到补偿消除或平衡,就会造成系统的严重损坏,使系统不能正常工作;膨胀节就是用来吸收这些膨胀和冷收缩的;三、产品分类1、按材质分:金属膨胀节/非金属膨胀节2、按形状分:圆形膨胀节/矩形膨胀节3、按有无约束分:有约束膨胀节/无约束膨胀节解释:有约束就是膨胀节自身能够吸收内压推力也叫盲板力,无约束就是膨胀节的内压推力也叫盲板力由固定支架来吸收4、按形式分:单式膨胀节/复式膨胀节例如:单式铰链型膨胀节/复式铰链型膨胀节/单式万向铰链型膨胀节/复式万向铰链型膨胀节/复式大拉杆型膨胀节/弯管压力平衡型膨胀节/直管压力平衡型膨胀节/旁通直管压力平衡型膨胀节/单式内压式轴向型膨胀节/复式自由型膨胀节/外压轴向型膨胀节……四、产品图纸展五、产品构造1、金属圆形波纹膨胀节波纹膨胀节的组成:由一个或几个波纹管及结构件组成,结构件包含接管也称筒节或端管,法兰,耳板,环板,装运拉杆,承力拉杆,销轴,铰链板,万向环,螺母等等2、金属矩形波纹膨胀节同金属圆形波纹膨胀节六、金属波纹管材质1.金属波纹管的材质有:不锈钢/碳钢/铝/铜/钛材/哈氏合金2.结构件的材质由不锈钢/碳钢/合金钢/铝/铜/钛材/哈氏合金注:膨胀节的执行标准金属波纹管膨胀节通用技术条件,简称GB/T12777-2008替代GB/T12777-1999最早版本1991是参照美国膨胀节制造商协会EJMAStandards of the Expansion Joint Manufactures Association这个标准制定的;膨胀节最关键的参数:通径也叫公称直径,管径厚度,单位为mm 压力单位为MPa或者公斤力1MPa=10公斤力,简单说1MPa=10kgf/cm²10公斤力,温度,介质,产品长度 mm,位移量也叫补偿量mm膨胀节的主体材料波纹管材料由不锈钢/碳钢/铝/铜/钛材/哈氏合金等组成,最常用的有如下:不锈钢的分类:七、膨胀节的型号表示方法膨胀节型号表示实例如下:设计压力为,公称通径为1000mm,设计轴向位移为205mm,端部连接为焊接型式,波纹管为无加强U形的外压单式轴向型膨胀节,其型号表示为:;设计压力为,公称通径为800mm,设计轴向位移设计横向位移为零时为35mm,设计横向位移设计轴向位移为零时为10mm,端部连接为法兰型式,波纹管为∩形的弯管压力平衡型膨胀节,在承制方的产品样本中其型号表示为:10.八、选购方法1.管道压力、通径管道的通径也称直径2.管道设置情况分架空管道、直埋管道3.所需管道伸缩节的伸缩量也称补偿量或位移量分轴向位移,横向位移,角向位移或三个方向位移的任意组合4.管道与伸缩节的连接方式分为法兰连接、焊接两种方式5.介质、介质温度也可问一下是什么型式的膨胀节九、膨胀节设计需要搜集的资料1.膨胀节类别:目前膨胀节是金属非金属2.3.膨胀节所在的部位:4.膨胀节的主要参数:A.管道缺口多长B.管道缺口横截面尺寸:长宽C.运行时,两个管道相互错位位移是多少5.此处管道中流过的介质是其温度是多少6.7.要求膨胀节承受多大压力8.安装膨胀节的管道缺口部位,离管道外壁有多大空间要四周有哪些障碍外物影响膨胀节的安装9.10.离地面高度11.膨胀节安装在室内还是室外,环境温度怎么样12.13.安装膨胀节的管道是水平的还是垂直的14.安装膨胀节的管道上支架是如何布置的。
波纹膨胀节的规格1. 简介1.1 什么是波纹膨胀节1.2 波纹膨胀节的作用1.3 波纹膨胀节的常见应用领域2. 结构和特点2.1 波纹膨胀节的结构2.2 波纹膨胀节的材料选择2.3 波纹膨胀节的特点3. 波纹膨胀节的规格设计3.1 波纹膨胀节的内径和壁厚3.2 波纹膨胀节的体积扩容量3.3 波纹膨胀节的工作温度和压力3.4 波纹膨胀节的连接方式4. 波纹膨胀节的选型依据4.1 管道系统的工作条件4.2 波纹膨胀节的性能指标4.3 波纹膨胀节的质量要求4.4 波纹膨胀节的供应商选择5. 波纹膨胀节的安装与维护5.1 波纹膨胀节的安装要求5.2 波纹膨胀节的维护方法5.3 波纹膨胀节的故障排查和处理6. 波纹膨胀节的市场趋势6.1 波纹膨胀节市场的发展概况6.2 波纹膨胀节的发展趋势6.3 波纹膨胀节的市场竞争格局7. 结论本文将详细讨论波纹膨胀节的规格,包括结构、特点、规格设计、选型依据、安装与维护以及市场趋势等方面的内容。
1. 简介1.1 什么是波纹膨胀节波纹膨胀节,也称为金属膨胀节,是一种用于管道系统中的补偿元件,主要用于吸收由于温度变化或压力波动引起的管道变形和应力集中。
波纹膨胀节由内、外波纹管以及法兰连接构成。
1.2 波纹膨胀节的作用波纹膨胀节能够吸收管道系统中的热胀冷缩和压力脉动,保护管道系统的安全和可靠运行。
它能够减少管道应力,延长管道的使用寿命。
1.3 波纹膨胀节的常见应用领域波纹膨胀节广泛应用于石油化工、化肥、制药、冶金、能源、建筑等领域的管道系统中。
常见的应用场景包括输送介质的管道、热力管道、水泥管道等。
2. 结构和特点2.1 波纹膨胀节的结构波纹膨胀节主要由内、外波纹管和法兰连接构成。
内波纹管能够吸收压力和温度变化引起的位移,外波纹管则起到保护内波纹管的作用。
法兰连接使波纹膨胀节与管道系统进行安全可靠的连接。
2.2 波纹膨胀节的材料选择波纹膨胀节的材料选择通常根据介质性质、工作温度、压力等因素进行确定。
1 波纹管膨胀节浅析 福建省石油化学工业设计院 刘红
压力管道受到热胀、冷缩、端点附加位移、管道支撑设置不当等因素的影响,可能会导致设备、管道的非正常运行。因此,管道的柔性设计是安全运行的重要保证之一。在弹性研究技术引入管道系统之前,管道补偿只限于采用管道本身的结构来实现,例如采用合理布局以实现自然补偿;采用方形管道实现补偿;采用具有活动部件的套筒式补偿器进行补偿等。这些补偿方式只局限于采用管道本身的安装技术,或变位,或变形,或分解,因而不能彻底实现管道的更有效的补偿:其一,采用变位、变形补偿方式时,补偿能力较差,占地面积大,施工困难;其二,采用管道分解的套筒式补偿,虽补偿能力有所提高,但密封部分问题较多,易泄露,维修量大,容易卡死。随着弹性研究技术的引入,情况发生了巨大的变化:具有弹性补偿能力的薄壳式波纹管立即成了管道补偿技术中的一个热点,并迅速推广到各领域的管道工程中。波纹管膨胀节成为管道中最常用的柔性元件,它是由金属波纹管和构件组成的具有伸缩功能的器件,能够补偿管道的热变形、机械变形和吸收各种机械振动,起到降低管道变形和提高管道使用寿命的作用。 1 波纹管的层数 波纹管按层数可分为单层与多层。当波纹膨胀节用于供热等需要较大补偿量的领域时,除了补偿量要求,还需要承受大约1~1.6MPa的压力,这就要求波纹管刚度小,内应力小,并具有受压能力。刚度计算公式(1):
dmNhbZSEDK5.25.033
4 (1)
式中: K—刚度,N/mm;E—材料的弹性模量,N/mm2; Dm—波纹管的平均直径,mm; S—波纹管每一层厚度,mm; Z—波纹管的层数; b—波厚,mm; h—波纹高度,mm; Nd—波数的两倍. 在承受大小相当的压力下,单层与多层波纹管的厚度是相当的,因此:
对于单层波纹管,dmNhbZSEDKZSS5.25.03314,多单多单 (2)
对于多层波纹管,dmNhbZSEDK5.25.0334多多 (3) 2
比较(2)、(3)式可知,单多KZK21 可见,当壁厚相同时,采用多层结构的波纹管刚度只有单层的层数平方分之一。考虑到实际中多层波纹管的耐压能力略差,总壁厚应增加20%,这虽导致了刚度的增加,但一般仍保持单多KZK1 .
刚度的减小大大增强了波纹管的补偿能力,并能减小推力,从而增加了寿命。 波纹管应力计算见公式(4)、(5)。
fChES3212
(4)
dChES2235
(5)
式中: δ—补偿量; Cf,Cd—结构系数; σ1—由伸缩变形产生的径向薄膜应力; σ2—由伸缩变形产生的径向弯曲应力; 采用同样方法比较可得:单多1211Z , 单多221Z .
由于σ1和σ2基本上代表了波纹管的主应力,故多层波纹管的应力大致只相当于单层的1/Z左右。 综合刚度与应力的差别可知,多层波纹管的内应力在伸缩位移相同的情况下,只有单层管的1/Z,或在应力相同的情况下,其伸缩位移可以是单层的Z倍。一般Z=3~10,故应采用多层波纹管制作膨胀节。 在补偿量较小的场合,如果主要为了减震和便于安装,可采用单层波纹结构。而多层波纹膨胀节本身具有较好的防震效果,方便安装,使用寿命长,因此在大多数场合,特别是热力管道上,均是最佳选择。 2 波纹管的波形 波纹管的波形大致有U形、Ω形、S形和V形四种。这些波形各有特点,应根据不同的场合选用不同的波形。 U形:具有较好的耐压能力和补偿能力,属于通用波形,一般应首先选用。当补偿量要求特别大时,采用此种波形的多层结构是最理想的。 Ω形:具有良好的耐压能力,但补偿能力较差。虽然近似球形的波纹有较均匀的变形应力及较好的冷作硬化,但由于结构上的局限,在补偿量较大时,往往容易压坏或拉坏。因此,该波形主要用于高压力、小位移场合,如压力在4.0MPa以上时使用。 3
S形:类似于Ω形,而补偿能力有所提高。 V形:具有较大的补偿能力,但耐压能力很差,只在需要特大的轴向或体积补偿时采用,工作压力不宜超过0.4MPa。 综上所述,用于补偿场合的波纹膨胀节最好采用U形波,特别是在供热管道上,采用U形以外的其他波形是不合理的。 3 按用途分类 3.1 轴向型膨胀节 用于吸收轴向位移的膨胀节,主要有不带拉杆的单式普通膨胀节和内压/外压型轴向型膨胀节(图1)。
a不带拉杆的单式普通膨胀节 b内压型轴向型膨胀节 c外压型轴向型膨胀节 图1
其中,单式普通膨胀节结构简单,制造成本低,对于管道口径小,固定支座易于设置的管线,应优先采用。但它不能承受压力推力,所以在选用时,一定要正确计算压力推力,并正确地设置固定支座。而外压型轴向型膨胀节工作时,波纹管受拉,而不是受压,然而其结构比较复杂,只有当所需要的轴向位移较大、内压下会发生柱失稳时才采用。 3.2 横向位移膨胀节
a带长拉杆的复式万能型膨胀节 b带短拉杆的复式万能型膨胀节 c带拉杆的单式普通膨胀节 d平面复式铰链型膨胀节 e万向复式铰链型膨胀节 图2 4
用于吸收横向位移的膨胀节,主要有复式万能型膨胀节、带拉杆的单式普通膨胀节、复式铰链型膨胀节等(图2)。 带长拉杆的复式万能型膨胀节(图2-a)的两组波纹之间的长度越长,吸收的横向位移就越多。但拉杆也要相应增长,由于刚度的限制,拉杆不能太长。带短拉杆的复式万能型膨胀节(图2-b)用于吸收横向和轴向的位移。由于没有拉杆限制,两组波纹管之间的间距可以很大,因此,可以吸收较大的位移,但压力产生的推力要有主固定支架承受。带拉杆的单式普通膨胀节(图2-c)的波纹有效长度较小,只能吸收较小的横向位移。平面复式铰链型膨胀节(图2-d)用于L形、平面Z形管道。由于拉板的刚性较拉杆要好,可选择较长的拉板,就可以吸收较多的横向和轴向位移,其缺点是只能吸收平面的位移。万向复式铰链型膨胀节(图2-e)由于在铰链中应用了销块,可吸收任意方向的位移,常用于立面Z形管道。 3.3 角位移膨胀节 用于吸收角位移的膨胀节,主要为铰链型膨胀节(图2-d e,图3)。压力产生的推力由铰链吸收。在实际应用中,常常由两个或两个以上铰链型膨胀节组合起来使用。
a平面单式铰链型膨胀节 b万向单式铰链型膨胀节 图3
平面单式铰链型膨胀节(图3-a)常用于L形、π形、平面Z形管道中。万向单式铰链型膨胀节(图3-b)可以吸收任意方向的角位移,常用于立体Z形管道中,其缺点是环板所受的力矩较大,其设计厚度很厚,比较笨重。 3.4 压力平衡型膨胀节
a弯管压力平衡型膨胀节 b直管压力平衡型膨胀节 5
c单式旁路轴向压力平衡型膨胀节 d复式旁路轴向压力平衡型膨胀节 图4 能够平衡压力产生的推力,用于不允许有较大推力的场合。主要有弯管压力平衡型膨胀节、直管压力平衡型膨胀节、旁路轴向压力平衡型膨胀节(图4)。 当波纹管压力推力很大,所需的固定支座不便于设置时,以及与之相连的管道或设备不允许承受内压推力时,应考虑选用这种型式的波纹膨胀节。其中,弯管压力平衡式膨胀节(图4-a)用于有弯管的管道,可消除作用在泵、压缩机、汽轮机等设备接口处的载荷,在选型时要注意:连杆所承受的压力推力一定要大于使膨胀节产生轴向位移所需要的力。其他压力平衡型膨胀节均用于直管道。在需要轴向补偿情况下,由于管线架空或两容器之间的直管段距离较短,设置固定支架困难或不经济时,这时应考虑使用直管压力平衡型膨胀节(图4-b),然而它要用到两种不同规格的波纹管,且一种规格的平均直径是另一种的1.4倍,因此,体积大、成本高。而旁路轴向压力平衡型膨胀节(图4-cd)使用一种规格的波纹管,体积小、成本低。复式旁路轴向压力平衡型膨胀节的柱失稳波数比单式增加一倍,因为中间两组波纹管受外压作用,稳定性好,而两组受内压的波纹管因为中间有两个支撑点,每组可视为两端固定,计算柱失稳波数时,只计一组波数。 3.5 高温用膨胀节 一般情况下,膨胀节的主要元件波纹管都在高应力下工作,波纹管材料在高温下容易产生蠕变,疲劳寿命大大降低。因此,介质温度高于波纹管材料的蠕变温度时,就要采用隔热的方法。例如高炉用膨胀节(图5)或者采用蒸汽降温的方法;催化裂化装置用膨胀节(图6)可降低波纹管材料的壁温,使其在安全的温度下工作。 6
1-耐火砖,2-隔热材料, 3-波纹管, 4-隔热材料绳, 5-耐火砖 图5
1-导流筒,2-波纹管, 3-蒸汽管, 4-耐磨衬里 图6 4波纹管膨胀节的选型 4.1根据实际情况,合理确定各段管线采用的波纹管膨胀节的形式数量 各种管线看似走向曲折复杂,但是都是由一些形状简单的具体的典型管段组成,如直线管段、L形管段、Z形管段。此类管段的位移均可用不同类型的波纹膨胀节来补偿。直线管段采用轴向膨胀节;L形管段、Z形管段则采用单向铰链型、复式自由型和复式铰链型膨胀节;而空间管段则采用复式拉杆型和单、复式万向铰链型膨胀节。也可根据实际情况调整替代,如用一个横向膨胀节替代多个轴向波纹膨胀节,也是可取的。 4.2确定工作压力等级 实际工作中一般根据管道的设计压力直接确定膨胀节的公称压力,必要时,可根据温度修正系数对公称压力等级进行修正。 4.3确定波纹膨胀节的补偿量 可根据管线在最高温度和最低温度下的热胀冷缩产生的伸缩量来确定。 4.4 管架的设置 管道支架对管线起着承托和限制管线位移的作用,对波纹膨胀节影响大的主要是固定支架和导向支架。 4.4.1固定支架