閥門用金屬波紋管的選型與應(yīng)用如何？

答：引見(jiàn)金屬波紋管在截止閥、閘閥、調(diào)理閥、平安閥和球閥等閥門中的應(yīng)用、設(shè)計(jì)和選型。對(duì)閥門用金屬波紋管在運(yùn)用中呈現(xiàn)的呈現(xiàn)的問(wèn)題給出理解決方法。

（1）概念：隨著世界范圍內(nèi)環(huán)保認(rèn)識(shí)的加強(qiáng)，人們對(duì)閥門的密封請(qǐng)求越來(lái)越高，特別是該安裝以及石油和化工等特殊場(chǎng)所，請(qǐng)求閥門必需完成“零走漏”。因而，蘇聯(lián)、德國(guó)、美國(guó)和日本等國(guó)度率先將金屬波紋管應(yīng)用于閥門范疇，使波紋管閥門作為一個(gè)新產(chǎn)品首先在航空、航天、艦船和核工業(yè)等軍工范疇得到應(yīng)用，并疾速在石油和化工等行業(yè)得以推行。

金屬波紋管的作用主要是完成丈量、銜接、轉(zhuǎn)換、補(bǔ)償、隔離、密封和減震等功用。在波紋管截止閥和閘閥中的作用只需是隔離、密封和補(bǔ)償功用，在自力式調(diào)理閥中，還與彈簧配套起到輸出力和開(kāi)區(qū)關(guān)閉閥門的作用。

用于波紋管閥門的金屬筆文官只需有液壓成形和焊接成形兩種，是依據(jù)實(shí)踐運(yùn)用的閥門閥體高度、位移量、耐壓才能以及剛度請(qǐng)求綜合思索選擇何種方式的金屬波紋。金屬波紋管的資料主要是奧氏體不銹鋼以及高溫合金鋼等，資料的選擇主要是依據(jù)閥門實(shí)踐運(yùn)用介質(zhì)腐蝕性和運(yùn)用溫度決議的。

由于近年來(lái)國(guó)內(nèi)閥門行業(yè)開(kāi)展十分疾速，如何在波紋管閥門設(shè)計(jì)時(shí)選擇適宜的金屬波紋管成為行業(yè)上迫切需求處理的問(wèn)題。

（2）術(shù)語(yǔ)：在對(duì)金屬波紋管設(shè)計(jì)選型時(shí)，首先要明白金屬波紋管的行業(yè)術(shù)語(yǔ)。

1）波紋管：一種彈性、薄壁、有多個(gè)橫向波紋的管殼零件。

2）波紋管組件：由兩個(gè)或兩個(gè)以上零件組成，其中之一是波紋管，波紋管是一個(gè)或多個(gè)串聯(lián)，其他是法蘭等配件。

3）壁厚：成形波紋管的原始金屬管的管壁厚度，對(duì)多層波紋管則是各層壁厚的總和。

4）形程：已原始長(zhǎng)度為基點(diǎn)，波紋管緊縮位移與拉伸位移之和。

5）扭曲：長(zhǎng)波紋管停止軸向緊縮時(shí)產(chǎn)生的柱失穩(wěn)。

6）公稱壓力：與波紋管機(jī)械強(qiáng)度有關(guān)的設(shè)計(jì)給定壓力。

7）公稱載荷：正常工作條件下允許的最大載荷或滿量程值。通常是預(yù)期設(shè)計(jì)值。超載載荷普通限定在額定載荷的 125%~150%。

8）額定位移：額定載荷下惹起的位移，是正常運(yùn)用條件下允許產(chǎn)生的工作位移。

9）波紋管剛度：使波紋管產(chǎn)生單位位移所需求的力，設(shè)計(jì)計(jì)算得出的剛度稱為公稱剛度或額定剛度。普通狀況，公稱剛度不直承受用實(shí)踐值，而是產(chǎn)品原型經(jīng)過(guò)測(cè)試后的修正值。

10)一次循環(huán)：波紋管隨閥桿從全開(kāi)到全閉再到全開(kāi)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程。

11）循環(huán)壽命：波紋管在規(guī)則壓力、溫度和軸向行程下往復(fù)運(yùn)動(dòng)而不破換的最大循環(huán)次數(shù)。相同產(chǎn)品的壽命與波紋管工作狀態(tài)、循環(huán)次數(shù)、頻率、壓力和溫度等有關(guān)。

12）有效面積：彈性元件在單位壓力作用下，位移為零時(shí)轉(zhuǎn)換的集中力的大小。但有效面積隨壓力增加而變化，因而具有不恒定性，在力均衡式儀表中，要配對(duì)挑選，做到有效面積盡量分歧。

（3）構(gòu)造

1）U 形波紋管：常用 U 形波紋管構(gòu)造如圖 1-1 所示。波紋管端部接口方式如圖 1-2 所示。接口表示辦法為外配合用 W（圖 1-1a 中的 d1 尺寸）、沿波切邊用 QD（圖 1-1a 中 D2 尺寸）、內(nèi)配合用 N（圖 1-1b 中 D1 尺寸）。引薦采用圖 1-2a、b、c 端部接口方式。

圖 1-1 常用波紋管構(gòu)造要素

圖 1-2 波紋管端部接口方式

2）波紋管組件典型構(gòu)造：保溫管組件典型構(gòu)造如圖 1-3 所示。

圖 1-3 波紋管組件典型構(gòu)造

（4）選型

1）波紋管閥門典型構(gòu)造：應(yīng)用波紋管組件是為閥桿和閥體工藝流體之間提供一個(gè)可軸向變形的金屬隔套，構(gòu)成動(dòng)密封，以消弭閥桿處的走漏。裝有波紋管組件的閥門典型構(gòu)造如圖 1-4 所示。

圖 1-4 裝有波紋管組件的閥門典型閥桿密封構(gòu)造

選型請(qǐng)求：①依據(jù)閥桿的直徑選擇波紋管內(nèi)徑，波紋管的內(nèi)徑應(yīng)大于閥桿直徑 1.5mm。波紋管的外徑依據(jù)波紋管內(nèi)徑來(lái)選擇。外徑和內(nèi)徑經(jīng)過(guò)外徑與內(nèi)徑的比值相聯(lián)絡(luò)，普通狀況下，外徑與內(nèi)徑的比值為 1.3~1.5。②波紋管的壁厚、層數(shù)、波紋數(shù)及長(zhǎng)度等應(yīng)能滿足波紋管的耐壓、行程、循環(huán)壽命等請(qǐng)求。普通狀況下，壓力越大，波紋管的壁厚越厚，為了增大位移或者降低波紋管剛度，進(jìn)步壽命，能夠采用降低單層壁厚、增加波紋管層數(shù)的方法完成。③應(yīng)設(shè)計(jì)導(dǎo)向構(gòu)造，以避免波紋管的扭曲。同時(shí)還應(yīng)防止波紋管與閥桿或閥體之間的部分接觸，以避免磨損和過(guò)早失效。應(yīng)設(shè)計(jì)防改變構(gòu)造，避免波紋管改變變形。④設(shè)計(jì)閥門時(shí)，應(yīng)限制波紋管緊縮和拉伸的行程，以避免波紋管接受超出循環(huán)壽命實(shí)驗(yàn)限定的緊縮位移和拉伸位移。普通狀況下，波紋管的行程不應(yīng)超越自在長(zhǎng)度的 25%，否則會(huì)影響波紋管的循環(huán)壽命。特別是高溫高壓環(huán)境下的波紋管閥門。⑤波紋管采用與閥門相同的壓力和溫度等級(jí)。波紋管應(yīng)能接受主體閥門 38℃ 條件下 1.5 倍的公稱壓力的壓力實(shí)驗(yàn)。停止壓力實(shí)驗(yàn)時(shí)，焊縫不能開(kāi)裂、走漏，波紋管不應(yīng)發(fā)作扭曲。⑥波紋管組件資料應(yīng)在允許的運(yùn)用溫度范圍內(nèi)選擇，同時(shí)波紋管用資料具有良好的成形性能、焊接性能與介質(zhì)的相容性。

3）閥門用波紋管選型標(biāo)志：依照波紋管應(yīng)用閥門公稱尺寸不同分類，依據(jù) GB/T 1047-2005 中的公稱尺寸系列規(guī)則，波紋管應(yīng)用閥門的工程尺寸可分為：15mm、20mm、25mm、32mm、40mm、50mm、65mm、80mm、100mm、125mm、150mm、200mm、250mm 等。

圖 1-5 波紋管標(biāo)識(shí)

（5）閥門用波紋管的檢驗(yàn)：閥門用金屬波紋管的檢驗(yàn)項(xiàng)目主要有外表質(zhì)量、幾何尺寸、密封性、壓力機(jī)循環(huán)壽命等。

1）外表質(zhì)量：在規(guī)范照明條件下，目測(cè)察看波紋管外表及外形、其質(zhì)量應(yīng)滿足 JB/T 6169-2006 的規(guī)則。

2）幾何尺寸：用分度值為 0.02mm 的卡尺或其準(zhǔn)確度相當(dāng)?shù)钠渌烤吆蛢x器，檢驗(yàn)波紋管的幾何尺寸和公差應(yīng)契合圖樣請(qǐng)求。圖樣未請(qǐng)求的公差應(yīng)契合表 1-5 的請(qǐng)求。

3）密封性檢驗(yàn)：由承制方組焊的波紋管組件應(yīng)停止密封性檢驗(yàn)，檢驗(yàn)可用氣泡檢漏法。波紋管及其組件內(nèi)沖入 0.6MPa 的緊縮空氣或其他無(wú)腐蝕性非可燃干凈的氣體，保壓 3min，在水槽中檢查不應(yīng)有走漏現(xiàn)象。也可依據(jù)用戶請(qǐng)求用氦質(zhì)譜檢漏儀檢漏，不應(yīng)呈現(xiàn)可探測(cè)出的滲漏。

4）壓力實(shí)驗(yàn)：壓力實(shí)驗(yàn)可在專用設(shè)備或閥門上停止。實(shí)驗(yàn)用水的氯離子含量不超越 25×10-7。按 JB/T 9092-1999 的規(guī)則，波紋管組件在室溫或 38℃ 條件下，以 1.5 倍公稱壓力停止水壓實(shí)驗(yàn)。

每個(gè)波紋管組件應(yīng)固定在某一長(zhǎng)度，此長(zhǎng)度為常規(guī)閥門殼體實(shí)驗(yàn)時(shí)閥門開(kāi)啟位置的長(zhǎng)度。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)避免波紋管拉伸和緊縮。壓力施加應(yīng)與波紋管工作時(shí)受壓方式分歧。停止壓力實(shí)驗(yàn)時(shí)，焊縫不能開(kāi)裂或泄露，波紋管不應(yīng)發(fā)作扭曲。

5）循環(huán)壽命實(shí)驗(yàn)：可在專用設(shè)備或閥門上停止實(shí)驗(yàn)，當(dāng)主題閥門需求時(shí)，應(yīng)依照相關(guān)規(guī)范停止高溫循環(huán)壽命實(shí)驗(yàn)。

循環(huán)的頻率應(yīng)思索不正常的快速循環(huán)可能產(chǎn)生的過(guò)熱。循環(huán)頻率不應(yīng)超越每秒一次。

循環(huán)實(shí)驗(yàn)應(yīng)在室溫或 38℃ 時(shí)的公稱壓力下停止。加壓方式同壓力實(shí)驗(yàn)一樣。

每個(gè)波紋管組件咋循環(huán)實(shí)驗(yàn)之后應(yīng)停止密封性實(shí)驗(yàn)，不應(yīng)呈現(xiàn)可探測(cè)的滲漏。

除合同另有規(guī)則，波紋管的循環(huán)壽命應(yīng)契合表 1-6 的規(guī)則。

6）出廠檢驗(yàn)：出廠檢驗(yàn)的項(xiàng)目和次第按表 1-7 規(guī)則執(zhí)行。出廠檢驗(yàn)中有不合格項(xiàng)的波紋管，為不合格品。

注：● 為必檢項(xiàng)目；— 為不檢項(xiàng)目。

（6）結(jié)語(yǔ)：閥門是金屬波紋管是波紋管閥門的中心器件，波紋管的設(shè)計(jì)及選用，關(guān)系到閥門運(yùn)用平安，特別是波紋管閥門的應(yīng)用范疇都是重點(diǎn)工業(yè)范疇和軍工范疇，在新產(chǎn)品試制是應(yīng)停止型式實(shí)驗(yàn)，在選用時(shí)應(yīng)適用于閥門運(yùn)用系統(tǒng)的空況條件及金屬波紋管的構(gòu)造特性。