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波紋管膨脹節(jié)是受熱管道和設備進行位移補償?shù)膿闲栽?。?900年波紋管膨脹節(jié)研制成功以后,波紋管膨脹節(jié)在美國等許多工業(yè)發(fā)達發(fā)展。其中美國膨脹節(jié)制造商協(xié)會(EJMA)于1958年制訂的EJMA膨脹節(jié)標準,迄今已修改了10次,對膨脹節(jié)技術水平的提高起到了很大的推動作用。波紋管膨脹節(jié)現(xiàn)已廣泛應用于能源、石油化工、電力、冶金、交通、輕工、醫(yī)藥、熱力、等行業(yè)以及城鄉(xiāng)居民生活,對國民經濟建設和人民生活起著重要作用。 改革開放以來,我國膨脹節(jié)行業(yè)發(fā)展形成了大、中、小膨脹節(jié)制造企業(yè)并存的局面??梢哉f,目前我國從事膨脹節(jié)制造,已成為膨脹節(jié)制造和使用的大國。膨脹節(jié)的設計、制造、檢驗水平和自主創(chuàng)新能力都有了長足的發(fā)展,具備了制造各種形式膨脹節(jié)的能力。波紋管材料有金屬、非金屬、黑色金屬、有色金屬等;承壓設備與承壓管道波紋管規(guī)格從DN50mm到DN12000mm;波紋管壁厚從0.5mm到70mm;成形方法為整體成形。一些大型膨脹節(jié)制造廠家已成為企業(yè),標志著我國將從膨脹節(jié)制造大國走向膨脹節(jié)制造強國。在膨脹節(jié)的理論研究、設計計算、試驗技術、制造工藝、標準規(guī)范、事故分析和使用等方面開展了大量工作取得了顯著成績,使我國膨脹節(jié)行業(yè)技術水平躋身于世界之列。波紋管在中國的發(fā)展始于20世紀50年代。20世紀50年代,我國波紋管管坯制造工藝主要采用不銹鋼和鍍青銅板材軋制成型,大部分由波紋管制造商自行解決管坯的制造。50年代末,為響應航天事業(yè)發(fā)展的需要,首都機械廠和成功研制出管道用波紋管。60年代初,南京晨光機器廠的人員開始投入金屬軟管以及波紋管補償器。自20世紀60年代以來,為了滿足該系統(tǒng)產品配套的需求,我國各工業(yè)也開始自行研制波紋管補償器。在七十年代末八十年代初,隨著我國工業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展和改革開放的深入,許多重大引進項目中的現(xiàn)代柔性管道系統(tǒng)工程對我國傳統(tǒng)管道系統(tǒng)工程設計產生了強烈的沖擊,各工業(yè)部門的代表設計院在原有基礎上加快了現(xiàn)代化柔性管道系統(tǒng)工程的設計技術進步。與此同時,我國波紋管行業(yè)發(fā)展,涌現(xiàn)出一批中小型制造企業(yè)。迄今為止,我國從事波紋管補償器生產的廠家數(shù)量,我國波紋管理論研究、應用技術和工業(yè)生產能力,已經有了高度發(fā)展,進入了行列。
我國波紋管研制始于二十世紀五十年代。幾乎與日本同時起步,在我國波紋管應用研究最早的是儀表行業(yè)。我國有數(shù)十家儀表廠和彈性元件廠。50年代將波紋管(Bellows)稱為膜盒做為敏感元件或彈性密封元件用在儀器儀表、閥門和壓調器上。五十年代我國波紋管的管胚制造工藝,主要采用不銹鋼、鍍青銅板材壓延成型,而且大多是波紋管制造者自己解決管坯的制造。
五十年代,我國金屬軟管和波紋補償器的水平與日本基本持平。但是,日本很快形成、商品化,而我國在較長時期內停留在誰使用、誰研制的“自給自足”階段,直到1967年才建成國內條金屬軟管和小型波紋補償器生產線,除滿足本系統(tǒng)單工產品配套需要外,還向國內民用市場開放。
七十年代末,八十年代初。隨著工業(yè)現(xiàn)代化建設的發(fā)展,改革開放政策的不斷深入,許多重大引進工程中的現(xiàn)代化柔性管道系統(tǒng)工程強烈沖擊著我國傳統(tǒng)的管道系統(tǒng)工程設計,各工業(yè)部門的有代表性的設計院,在原有基礎上,加速了現(xiàn)代化柔性管道系統(tǒng)工程的設計技術進步。與此相適應的我國波紋管工業(yè)開始了迅猛發(fā)展,涌現(xiàn)了一批中小型波紋管制造企業(yè),迄今為止,我國從事波紋補償器生產的廠家不下二百個,該行業(yè)年總產值估計在5億以上。
我國波紋管理論研究、應用技術和工業(yè)生產能力,已經有了高度發(fā)展。
一,波紋補償器制造技術進展
波紋補償器制造手段和工藝水平從一個側面反映了機械、電子技術水平。波紋管的成型方法世界各國不盡相同,同一國度不同廠家亦有不同特點,但是補償器所用“U”形波紋管的成型工藝主要是如下四種:
A:液壓成型
液壓成型方法主要用于中、小規(guī)格標準波紋管的成型。其管坯內徑往往等于波紋管內徑。
B:滾壓成型
滾壓成型方法適用于由小到大各種管徑的波紋管,尤其管徑在1000mm以上的波紋管。廠家?guī)缀蹙捎脻L壓成型。滾壓成型可分為單波步進式滾壓成型和多波同步滾壓成型兩種類型。其中多波同步滾壓成型屬當代成型方法,當今世界擁有數(shù)控多波滾壓成型機的廠家為數(shù)很少(日本東螺和奧田雖采用多波滾壓成型方法,但不是數(shù)控機床,波紋管成型過程需通過更換滾輪來適應不斷變化的波高和波距)。其優(yōu)點在于多波同步滾壓成型可獲得很好的高于液壓成型的波紋管精度(波高與波距精度)和低于液壓成型波紋管的成型壁厚減薄量,這是因為液壓成型波紋管的內徑基本上就是波紋管管坯的內徑,而多波滾壓成型波紋管管坯直徑近似于波紋管的平均直徑。
C:機械脹型
機械脹型方法是通過安置在波紋管管坯內腔的機械脹胎(由錐面芯軸和內錐型面的多瓣圓環(huán)組成)的徑向伸縮來加工波紋管的。有時為波峰環(huán)向呈現(xiàn)的多邊形痕跡需在脹型過程中斷續(xù)旋轉管坯。
D:彈性塑料或橡膠脹型
成型原理與液壓相同,不同之處在于所用工質以彈性塑膠替代液體。上也有的廠家把兩者結合起來,采用含高粘性液體的多孔塑料做成型工質的。
關于成型方法對波紋管質量的影響,在我國一直存在爭議,但這種爭議在是不存在的。補償器所用波紋管成型方法主要的只有液壓和滾壓,兩種成型方法的應用范圍僅僅是波紋管口徑不同,世界各國所有廠家?guī)缀醵甲裱@樣一種規(guī)律DN600mm以下采用液壓成型;DN300~1500mm為液壓或滾壓混用區(qū);DN1500mm以上采用滾壓成型。這一基本規(guī)律的形成來自各國同行業(yè)廠家對產品生產效率、投資規(guī)模、產品質量和工藝成本的綜合考慮。我國波紋管制造行業(yè)中有不少是兼營波紋管產品,故出現(xiàn)大口徑波紋管亦用液壓成型的現(xiàn)象,這決不是我國波紋管工藝的標志。
評價波紋管質量的標準主要有三點:幾何形狀(管狀、波高、波距)精度、表面質量(有無劃傷、折皺、凹坑及波紋形態(tài)異常)和材料厚度減薄量。
二,波紋補償器應用技術進展
波紋補償器的應用是管道工程現(xiàn)代化的標志之一,采用波紋補償器的管道屬柔性管系。而柔性管系相對傳統(tǒng)剛性管系來說具有某些新概念。比如柔性管的分割即通過固定支架將復雜的管系分割為若干典型補償單元;管道內壓推力(盲板力)問題、管系穩(wěn)定性問題、管系支撐體系設計和補償器造型問題。