閥門(mén)知識

閥門(mén)用金屬波紋管的選型與應用如何？

答：引見(jiàn)金屬波紋管在截止閥、閘閥、調理閥、平安閥和球閥等閥門(mén)中的應用、設計和選型。對閥門(mén)用金屬波紋管在運用中呈現的呈現的問(wèn)題給出理解決方法。

（1）概念：隨著(zhù)世界范圍內環(huán)保認識的加強，人們對閥門(mén)的密封請求越來(lái)越高，特別是該安裝以及石油和化工等特殊場(chǎng)所，請求閥門(mén)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用于閥門(mén)范疇，使波紋管閥門(mén)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、轉換、補償、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、密封和補償功用，在自力式調理閥中，還與彈簧配套起到輸出力和開(kāi)區關(guān)閉閥門(mén)的作用。

用于波紋管閥門(mén)的金屬筆文官只需有液壓成形和焊接成形兩種，是依據實(shí)踐運用的閥門(mén)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閥門(mén)實(shí)踐運用介質(zhì)腐蝕性和運用溫度決議的。

由于近年來(lái)國內閥門(mén)行業(yè)開(kāi)展十分疾速，如何在波紋管閥門(mén)設計時(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)：在對金屬波紋管設計選型時(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，對多層波紋管則是各層壁厚的總和。

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

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

6）公稱(chēng)壓力：與波紋管機械強度有關(guān)的設計給定壓力。

7）公稱(chēng)載荷：正常工作條件下允許的最大載荷或滿(mǎn)量程值。通常是預期設計值。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，設計計算得出的剛度稱(chēng)為公稱(chēng)剛度或額定剛度。普通狀況，公稱(chēng)剛度不直承受用實(shí)踐值，而是產(chǎn)品原型經(jīng)過(guò)測試后的修正值。

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

11）循環(huán)壽命：波紋管在規則壓力、溫度和軸向行程下往復運動(dòng)而不破換的最大循環(huán)次數。相同產(chǎn)品的壽命與波紋管工作狀態(tài)、循環(huán)次數、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）構造

1）U 形波紋管：常用 U 形波紋管構造如圖 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 常用波紋管構造要素

圖 1-2 波紋管端部接口方式

2）波紋管組件典型構造：保溫管組件典型構造如圖 1-3 所示。

圖 1-3 波紋管組件典型構造

（4）選型

1）波紋管閥門(mén)典型構造：應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，構成動(dòng)密封，以消弭閥桿處的走漏。裝有波紋管組件的閥門(mén)典型構造如圖 1-4 所示。

圖 1-4 裝有波紋管組件的閥門(mén)典型閥桿密封構造

選型請求：①依據閥桿的直徑選擇波紋管內徑，波紋管的內徑應大于閥桿直徑 1.5mm。波紋管的外徑依據波紋管內徑來(lái)選擇。外徑和內徑經(jīng)過(guò)外徑與內徑的比值相聯(lián)絡(luò )，普通狀況下，外徑與內徑的比值為 1.3~1.5。②波紋管的壁厚、層數、波紋數及長(cháng)度等應能滿(mǎn)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、增加波紋管層數的方法完成。③應設計導向構造，以避免波紋管的扭曲。同時(shí)還應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。應設計防改變構造，避免波紋管改變變形。④設計閥門(mén)時(shí)，應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，波紋管的行程不應超越自在長(cháng)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(mén)。⑤波紋管采用與閥門(mén)相同的壓力和溫度等級。波紋管應能接受主體閥門(mén) 38℃ 條件下 1.5 倍的公稱(chēng)壓力的壓力實(shí)驗。停止壓力實(shí)驗時(shí)，焊縫不能開(kāi)裂、走漏，波紋管不應發(fā)作扭曲。⑥波紋管組件資料應在允許的運用溫度范圍內選擇，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(mén)用波紋管選型標志：依照波紋管應用閥門(mén)公稱(chēng)尺寸不同分類(lèi)，依據 GB/T 1047-2005 中的公稱(chēng)尺寸系列規則，波紋管應用閥門(mén)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 波紋管標識

（5）閥門(mén)用波紋管的檢驗：閥門(mén)用金屬波紋管的檢驗項目主要有外表質(zhì)量、幾何尺寸、密封性、壓力機循環(huán)壽命等。

1）外表質(zhì)量：在規范照明條件下，目測察看波紋管外表及外形、其質(zhì)量應滿(mǎn)足 JB/T 6169-2006 的規則。

2）幾何尺寸：用分度值為 0.02mm 的卡尺或其準確度相當的其他量具和儀器，檢驗波紋管的幾何尺寸和公差應契合圖樣請求。圖樣未請求的公差應契合表 1-5 的請求。

3）密封性檢驗：由承制方組焊的波紋管組件應停止密封性檢驗，檢驗可用氣泡檢漏法。波紋管及其組件內沖入 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，在水槽中檢查不應有走漏現象。也可依據用戶(hù)請求用氦質(zhì)譜檢漏儀檢漏，不應呈現可探測出的滲漏。

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

每個(gè)波紋管組件應固定在某一長(cháng)度，此長(cháng)度為常規閥門(mén)殼體實(shí)驗時(shí)閥門(mén)開(kāi)啟位置的長(cháng)度。在實(shí)驗過(guò)程中應避免波紋管拉伸和緊縮。壓力施加應與波紋管工作時(shí)受壓方式分歧。停止壓力實(shí)驗時(shí)，焊縫不能開(kāi)裂或泄露，波紋管不應發(fā)作扭曲。

5）循環(huán)壽命實(shí)驗：可在專(zhuān)用設備或閥門(mén)上停止實(shí)驗，當主題閥門(mén)需求時(shí)，應依照相關(guān)規范停止高溫循環(huán)壽命實(shí)驗。

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

循環(huán)實(shí)驗應在室溫或 38℃ 時(shí)的公稱(chēng)壓力下停止。加壓方式同壓力實(shí)驗一樣。

每個(gè)波紋管組件咋循環(huán)實(shí)驗之后應停止密封性實(shí)驗，不應呈現可探測的滲漏。

除合同另有規則，波紋管的循環(huán)壽命應契合表 1-6 的規則。

6）出廠(chǎng)檢驗：出廠(chǎng)檢驗的項目和次第按表 1-7 規則執行。出廠(chǎng)檢驗中有不合格項的波紋管，為不合格品。

注：● 為必檢項目；— 為不檢項目。

（6）結語(yǔ)：閥門(mén)是金屬波紋管是波紋管閥門(mén)的中心器件，波紋管的設計及選用，關(guān)系到閥門(mén)運用平安，特別是波紋管閥門(mén)的應用范疇都是重點(diǎn)工業(yè)范疇和軍工范疇，在新產(chǎn)品試制是應停止型式實(shí)驗，在選用時(shí)應適用于閥門(mén)運用系統的空況條件及金屬波紋管的構造特性。