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波纹补偿器技术发展史

2019-12-30 16:12:49

    波纹补偿器设计技术中重要内容之一是波纹管的设计技术。当前国际上管道波纹补偿器所用波纹管的设计所采用的标准仍不完全统一。其中影响较大的标准有美国EMJA标准,美国ASME规范,德国AD-Merkblatt-B13-1986,日本JISB2352-1977。

由于EJMA在不断修改完善,所以管道波纹补偿器所用波纹管的各种计算标准逐渐向EJMA靠近。93年版EJMA基本上反映了当前波纹管设计计算的先进水平。由于EJMA给出的计算式和曲线经过大量试验验证,所以有较高的可靠性。

当前用于波纹管设计计算的软盘,在国外业已普及。我国补偿器骨干企业大多自行设计程序软盘,且计算准确性和计算速度已达到水平。我国某些高等院校和石化、钢铁工业领域骨干研究设计院在波纹管微机软件开发和理论研究方面也取得了瞩目的成果。使我国波纹管理论研究和技术软件研究在国际上占有一定位置。

国外先进企业波纹补偿器产品大多已形成企业自身的标准和系列,产品图纸已实现计算机存储,CAD图纸已被缩微,随时可供调用,我国同行企业在CAD应用方面与国外先进水平相比,还存在明显的差距,但关键问题在于开发软件资金投入的差距。

三、波纹补偿器制造技术进展

波纹补偿器制造技术的发展是与国际上机器制造和压力加工的发展同步进行的。波纹补偿器制造手段和工艺水平从一个侧面反映了一个国家机械、电子技术水平。波纹管的成型方法世界各国不尽相同,同一国度不同厂家亦有不同特点,但是补偿器所用“U”形波纹管的成型工艺主要是如下四种:

A:液压成型

液压成型方法主要用于中、小规格标准波纹管的成型。其管坯内径往往等于波纹管内径。

B:滚压成型

滚压成型方法适用于由小到大各种管径的波纹管,尤其管径在1000mm以上的波纹管。国外厂家几乎均采用滚压成型。滚压成型可分为单波步进式滚压成型和多波同步滚压成型两种类型。其中多波同步滚压成型属当代先进成型方法,当今世界拥有数控多波滚压成型机的厂家为数很少(日本东螺和奥田虽采用多波滚压成型方法,但不是数控机床,波纹管成型过程需通过更换滚轮来适应不断变化的波高和波距)。其优点在于多波同步滚压成型可获得很好的高于液压成型的波纹管精度(波高与波距精度)和低于液压成型波纹管的成型壁厚减薄量,这是因为液压成型波纹管的内径基本上就是波纹管管坯的内径,而多波滚压成型波纹管管坯直径近似于波纹管的平均直径。

C:机械胀型

机械胀型方法是通过安置在波纹管管坯内腔的机械胀胎(由锥面芯轴和内锥型面的多瓣圆环组成)的径向伸缩来加工波纹管的。有时为消除波峰环向呈现的多边形痕迹需在胀型过程中断续旋转管坯。

D:弹性塑料或橡胶胀型

成型原理与液压相同,不同之处在于所用工质以弹性塑胶替代液体。国际上也有的厂家把两者结合起来,采用含高粘性液体的多孔塑料做成型工质的。

关于成型方法对波纹管质量的影响,在我国一直存在争议,但这种争议在国外是不存在的。补偿器所用波纹管成型方法主要的只有液压和滚压,两种成型方法的应用范围仅仅是波纹管口径不同,世界各国所有厂家几乎都遵循这样一种规律DN600mm以下采用液压成型;DN300~1500mm为液压或滚压混用区;DN1500mm以上采用滚压成型。这一基本规律的形成来自各国同行业厂家对产品生产效率、投资规模、产品质量和工艺成本的综合考虑。我国波纹管制造行业中有不少是兼营波纹管产品,故出现大口径波纹管亦用液压成型的现象,这决不是我国波纹管工艺技术先进的标志。

评价波纹管质量的标准主要有三点:几何形状(管状、波高、波距)精度、表面质量(有无划伤、折皱、凹坑及波纹形态异常)和材料厚度减薄量。

四、波纹补偿器应用技术进展

波纹补偿器的应用是管道工程现代化的标志之一,采用波纹补偿器的管道属柔性管系。而柔性管系相对传统刚性管系来说具有某些新概念。比如柔性管的分割即通过固定支架将复杂的管系分割为若干典型补偿单元;管道内压推力(盲板力)问题、管系稳定性问题、管系支撑体系设计和补偿器造型问题。

对这些新问题、新概念的理解程度、经验多少关系到柔性管系设计的科学性、可靠性和经济性。

国内外补偿器骨干厂家和相关设计研究单位都对柔性管系的设计软件开发具有浓厚兴趣。人们根据不同思路设计管道系统识别分割程序软件,从而将复杂的柔性管系分割(分解)为若干补偿单元。软件设计的难度不是分割方案的可靠性而是方案的经济性。因此,软件设计水平的高低在很大程度上要依靠设计者在柔性管系设计、施工、土建等各方面的知识水平和实践经验。

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