閥門知識

閥門用金屬波紋管的選型與應(yīng)用如何？

答：引見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。對閥門用金屬波紋管在運(yùn)用中呈現(xiàn)的呈現(xiàn)的問題給出理解決方法。

（1）概念：隨著世界范圍內(nèi)環(huán)保認(rèn)識的加強(qiáng)，人們對閥門的密封請求越來越高，特別是該安裝以及石油和化工等特殊場所，請求閥門必需完成“零走漏”。因而，蘇聯(lián)、德國、美國和日本等國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。

由于近年來國內(nèi)閥門行業(yè)開展十分疾速，如何在波紋管閥門設(shè)計(jì)時選擇適宜的金屬波紋管成為行業(yè)上迫切需求處理的問題。

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

1）波紋管：一種彈性、薄壁、有多個橫向波紋的管殼零件。

2）波紋管組件：由兩個或兩個以上零件組成，其中之一是波紋管，波紋管是一個或多個串聯(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，對多層波紋管則是各層壁厚的總和。

4）形程：已原始長度為基點(diǎn)，波紋管緊縮位移與拉伸位移之和。

5）扭曲：長波紋管停止軸向緊縮時產(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)過測試后的修正值。

10)一次循環(huán)：波紋管隨閥桿從全開到全閉再到全開的運(yùn)動過程。

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可軸向變形的金屬隔套，構(gòu)成動密封，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)徑來選擇。外徑和內(nèi)徑經(jīng)過外徑與內(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)及長度等應(yīng)能滿足波紋管的耐壓、行程、循環(huán)壽命等請求。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，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)超越自在長度的 25%，否則會影響波紋管的循環(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。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，焊縫不能開裂、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

（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)契合圖樣請求。圖樣未請求的公差應(yīng)契合表 1-5 的請求。

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)用戶請求用氦質(zhì)譜檢漏儀檢漏，不應(yīng)呈現(xiàn)可探測出的滲漏。

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)。

每個波紋管組件應(yīng)固定在某一長度，此長度為常規(guī)閥門殼體實(shí)驗(yàn)時閥門開啟位置的長度。在實(shí)驗(yàn)過程中應(yīng)避免波紋管拉伸和緊縮。壓力施加應(yīng)與波紋管工作時受壓方式分歧。停止壓力實(shí)驗(yàn)時，焊縫不能開裂或泄露，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，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℃ 時的公稱壓力下停止。加壓方式同壓力實(shí)驗(yàn)一樣。

每個波紋管組件咋循環(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：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。