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阀门知识

阀门用金属波纹管的选型与应用如何?
来源:www.fm058.com作者:上海金沙阀门有限公司日期:2019-03-29 20:31

阀门用金属波纹管的选型与应用如何?

答:引见金属波纹管在截止阀、闸阀、调理阀、平安阀和球阀等阀门中的应用、设计和选型。对阀门用金属波纹管在运用中呈现的呈现的问题给出理解决方法。

(1)概念:随着世界范围内环保认识的加强,人们对阀门的密封请求越来越高,特别是该安装以及石油和化工等特殊场所,请求阀门必需完成“零走漏”。因而,苏联、德国、美国和日本等国度率先将金属波纹管应用于阀门范畴,使波纹管阀门作为一个新产品首先在航空、航天、舰船和核工业等军工范畴得到应用,并疾速在石油和化工等行业得以推行。

金属波纹管的作用主要是完成丈量、衔接、转换、补偿、隔离、密封和减震等功用。在波纹管截止阀和闸阀中的作用只需是隔离、密封和补偿功用,在自力式调理阀中,还与弹簧配套起到输出力和开区关闭阀门的作用。

用于波纹管阀门的金属笔文官只需有液压成形和焊接成形两种,是依据实践运用的阀门阀体高度、位移量、耐压才能以及刚度请求综合思索选择何种方式的金属波纹。金属波纹管的资料主要是奥氏体不锈钢以及高温合金钢等,资料的选择主要是依据阀门实践运用介质腐蚀性和运用温度决议的。

由于近年来国内阀门行业开展十分疾速,如何在波纹管阀门设计时选择适宜的金属波纹管成为行业上迫切需求处理的问题。

(2)术语:在对金属波纹管设计选型时,首先要明白金属波纹管的行业术语。

1)波纹管:一种弹性、薄壁、有多个横向波纹的管壳零件。

2)波纹管组件:由两个或两个以上零件组成,其中之一是波纹管,波纹管是一个或多个串联,其他是法兰等配件。

3)壁厚:成形波纹管的原始金属管的管壁厚度,对多层波纹管则是各层壁厚的总和。

4)形程:已原始长度为基点,波纹管紧缩位移与拉伸位移之和。

5)扭曲:长波纹管停止轴向紧缩时产生的柱失稳。

6)公称压力:与波纹管机械强度有关的设计给定压力。

7)公称载荷:正常工作条件下允许的最大载荷或满量程值。通常是预期设计值。超载载荷普通限定在额定载荷的 125%~150%。

8)额定位移:额定载荷下惹起的位移,是正常运用条件下允许产生的工作位移。

9)波纹管刚度:使波纹管产生单位位移所需求的力,设计计算得出的刚度称为公称刚度或额定刚度。普通状况,公称刚度不直承受用实践值,而是产品原型经过测试后的修正值。

10)一次循环:波纹管随阀杆从全开到全闭再到全开的运动过程。

11)循环寿命:波纹管在规则压力、温度和轴向行程下往复运动而不破换的最大循环次数。相同产品的寿命与波纹管工作状态、循环次数、频率、压力和温度等有关。

12)有效面积:弹性元件在单位压力作用下,位移为零时转换的集中力的大小。但有效面积随压力增加而变化,因而具有不恒定性,在力均衡式仪表中,要配对挑选,做到有效面积尽量分歧。

(3)构造

1)U 形波纹管:常用 U 形波纹管构造如图 1-1 所示。波纹管端部接口方式如图 1-2 所示。接口表示办法为外配合用 W(图 1-1a 中的 d1 尺寸)、沿波切边用 QD(图 1-1a 中 D2 尺寸)、内配合用 N(图 1-1b 中 D1 尺寸)。引荐采用图 1-2a、b、c 端部接口方式。

图 1-1 常用波纹管构造要素
图 1-1 常用波纹管构造要素

图 1-2 波纹管端部接口方式
图 1-2 波纹管端部接口方式

2)波纹管组件典型构造:保温管组件典型构造如图 1-3 所示。

图 1-3 波纹管组件典型构造
图 1-3 波纹管组件典型构造

(4)选型

1)波纹管阀门典型构造:应用波纹管组件是为阀杆和阀体工艺流体之间提供一个可轴向变形的金属隔套,构成动密封,以消弭阀杆处的走漏。装有波纹管组件的阀门典型构造如图 1-4 所示。

图 1-4 装有波纹管组件的阀门典型阀杆密封构造
图 1-4 装有波纹管组件的阀门典型阀杆密封构造

选型请求:①依据阀杆的直径选择波纹管内径,波纹管的内径应大于阀杆直径 1.5mm。波纹管的外径依据波纹管内径来选择。外径和内径经过外径与内径的比值相联络,普通状况下,外径与内径的比值为 1.3~1.5。②波纹管的壁厚、层数、波纹数及长度等应能满足波纹管的耐压、行程、循环寿命等请求。普通状况下,压力越大,波纹管的壁厚越厚,为了增大位移或者降低波纹管刚度,进步寿命,能够采用降低单层壁厚、增加波纹管层数的方法完成。③应设计导向构造,以避免波纹管的扭曲。同时还应防止波纹管与阀杆或阀体之间的部分接触,以避免磨损和过早失效。应设计防改变构造,避免波纹管改变变形。④设计阀门时,应限制波纹管紧缩和拉伸的行程,以避免波纹管接受超出循环寿命实验限定的紧缩位移和拉伸位移。普通状况下,波纹管的行程不应超越自在长度的 25%,否则会影响波纹管的循环寿命。特别是高温高压环境下的波纹管阀门。⑤波纹管采用与阀门相同的压力和温度等级。波纹管应能接受主体阀门 38℃ 条件下 1.5 倍的公称压力的压力实验。停止压力实验时,焊缝不能开裂、走漏,波纹管不应发作扭曲。⑥波纹管组件资料应在允许的运用温度范围内选择,同时波纹管用资料具有良好的成形性能、焊接性能与介质的相容性。

3)阀门用波纹管选型标志:依照波纹管应用阀门公称尺寸不同分类,依据 GB/T 1047-2005 中的公称尺寸系列规则,波纹管应用阀门的工程尺寸可分为:15mm、20mm、25mm、32mm、40mm、50mm、65mm、80mm、100mm、125mm、150mm、200mm、250mm 等。

图 1-5 波纹管标识
图 1-5 波纹管标识

(5)阀门用波纹管的检验:阀门用金属波纹管的检验项目主要有外表质量、几何尺寸、密封性、压力机循环寿命等。

1)外表质量:在规范照明条件下,目测察看波纹管外表及外形、其质量应满足 JB/T 6169-2006 的规则。

2)几何尺寸:用分度值为 0.02mm 的卡尺或其准确度相当的其他量具和仪器,检验波纹管的几何尺寸和公差应契合图样请求。图样未请求的公差应契合表 1-5 的请求。

表 1-5 波纹管及配合尺寸允许公差
序号 工程尺寸称号 允许公差
1 波纹管外径 D ±1/2IT17
2 波纹管内径 d ±1/2IT17
3 端部配合直径 D1、 D2、 d1 h13、H13
4 端部配合长度 L1、L2 ±1/2IT17
5 有效长度 L0 ±1/2IT17
6 总长度 L ±1/2IT17

3)密封性检验:由承制方组焊的波纹管组件应停止密封性检验,检验可用气泡检漏法。波纹管及其组件内冲入 0.6MPa 的紧缩空气或其他无腐蚀性非可燃干净的气体,保压 3min,在水槽中检查不应有走漏现象。也可依据用户请求用氦质谱检漏仪检漏,不应呈现可探测出的渗漏。

4)压力实验:压力实验可在专用设备或阀门上停止。实验用水的氯离子含量不超越 25×10-7。按 JB/T 9092-1999 的规则,波纹管组件在室温或 38℃ 条件下,以 1.5 倍公称压力停止水压实验。

每个波纹管组件应固定在某一长度,此长度为常规阀门壳体实验时阀门开启位置的长度。在实验过程中应避免波纹管拉伸和紧缩。压力施加应与波纹管工作时受压方式分歧。停止压力实验时,焊缝不能开裂或泄露,波纹管不应发作扭曲。

5)循环寿命实验:可在专用设备或阀门上停止实验,当主题阀门需求时,应依照相关规范停止高温循环寿命实验。

循环的频率应思索不正常的快速循环可能产生的过热。循环频率不应超越每秒一次。

循环实验应在室温或 38℃ 时的公称压力下停止。加压方式同压力实验一样。

每个波纹管组件咋循环实验之后应停止密封性实验,不应呈现可探测的渗漏。

除合同另有规则,波纹管的循环寿命应契合表 1-6 的规则。

表 1-6 波纹管最小循环寿命
阀门规格 最小循环寿命/次
公称压力/MPa 公称尺寸/mm 闸阀 截止阀
PN≤14.0 DN≤50 2000 5000
50<DN≤100 2000 5000
DN≤100 1000 2000
PN>14.0 DN≤50 2000 2000
50<DN≤100 1000 2000
DN≤100 1000 1000

6)出厂检验:出厂检验的项目和次第按表 1-7 规则执行。出厂检验中有不合格项的波纹管,为不合格品。

表 1-7 检验项目
序号 检验项目 出厂检验 型式实验
1 外表质量
2 几何尺寸
3 密封性
4 压力实验
5 循环寿命

注:● 为必检项目;— 为不检项目。

(6)结语:阀门是金属波纹管是波纹管阀门的中心器件,波纹管的设计及选用,关系到阀门运用平安,特别是波纹管阀门的应用范畴都是重点工业范畴和军工范畴,在新产品试制是应停止型式实验,在选用时应适用于阀门运用系统的空况条件及金属波纹管的构造特性。

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