波紋補(bǔ)償器內與輸送介質(如高溫熱水)接觸、補償工作鋼管膨脹移動的是金屬波紋管,金屬波紋管(guǎn)采用SUS316L不鏽(xiù)鋼。不鏽鋼波紋管與兩側(cè)的固定端(duān)管(guǎn)和活動端管焊接,補償器通過(guò)固定端管和活動(dòng)端管連接供熱管道。
在補償器鋼外筒的活動端板處設置柔性密封填料結構。由於(yú)工作鋼管內的介質是經過處理的氯離子含量符合要求的軟化水,不鏽(xiù)鋼波(bō)紋管內側受(shòu)腐蝕的(de)程度較小。不鏽鋼波紋管開裂(liè)很大程度上是由(yóu)於外側受到了高濃度氯離子水的侵蝕。密封結構的(de)重要作用之一_在於阻擋外側水。
在補償器活動端管的移動(dòng)部位包裹軟質絕熱材料—_細(xì)離心玻璃棉。離心玻璃棉(mián)在補償器的設計補償量下,不得影響活(huó)動端管及(jí)兩側聚氨酷保溫(wēn)層的(de)移動。離心玻璃棉(mián)外用(yòng)中堿玻璃纖維無撚粗砂布包紮後,再用鋁箔(bó)反射布(bù)均勻纏繞。離心玻璃棉包裹層的外邊(biān)是柔性橡膠波紋管(guǎn),柔性橡膠波紋管(guǎn)與補償器的聚乙烯外護管粘接。
在補償器的(de)鋼外筒(tǒng)、固定端管、柔性密封填(tián)料結構外邊(biān)及活動端管外的離心玻璃棉右側(cè)做聚氨酷保(bǎo)溫層,這個(gè)聚氨酷保溫層須(xū)與熱網中預製直埋保溫管的聚氨酷保溫層同性能、同厚度。聚氨酷保溫層與補償器的端管邊沿有(yǒu)150一(yī)200mm的距離,以方便補償器與熱網管道連接時做(zuò)接頭保(bǎo)溫。
波紋補償器的聚氨(ān)酷保溫層(céng)外麵是聚乙(yǐ)烯外護管,其性能與熱網中預製保溫管的聚乙烯(xī)管相同。補償器鋼(gāng)外筒凸出部位的聚乙烯不規則連接按照CJ/T155-2001《高密度聚乙烯外護管聚氨酷硬質泡沫塑料預製直(zhí)埋(mái)保溫管件》標準,采用熔融擠出焊,不使用熱(rè)收縮帶。
在柔性橡膠波紋管外覆蓋聚乙(yǐ)烯(xī)保護殼,避免橡膠波紋管受土壓迫。聚乙烯保護殼的兩邊有擋土環,殼上加環形(xíng)筋板,左擋土環與上下聚乙(yǐ)烯管殼實施擠出焊死固定,右擋土環為活動端。
通過上述結構,補償器的活動部分與非活動部分結合成為一個(gè)有機的整(zhěng)體。當熱網管道受熱時,補償(cháng)器的活(huó)動端管在柔性(xìng)密封填料結構的密封下將向左滑動壓縮不鏽鋼(gāng)波紋(wén)管(活動端管相對於導流管向左移動)來吸收(shōu)管道的膨脹量。由於活動端管與其上的聚(jù)氨酷保溫層為一體,也(yě)_帶動了聚(jù)氨酷保溫層及其上的聚乙烯外護管向左(zuǒ)移,進而壓縮了(le)離心玻璃棉和橡膠波紋管(guǎn),聚氨酷上(shàng)的聚乙烯外護管相對於右擋土(tǔ)環左(zuǒ)移。當熱網管道降溫時(shí),補償器活動端管做反向運(yùn)動以補償管道的收縮量。在(zài)補償(cháng)器的整個吸收(shōu)、補償管道熱膨脹過程中,其鋼外筒、固定端管、柔性(xìng)密封填料結(jié)構及(jí)導流管等是(shì)固定不動的。由(yóu)此(cǐ)可見,在補償器的(de)工作中,不鏽鋼波紋管及聚氨酷保溫層、離(lí)心玻璃棉始終是被密封的。
關鍵性技術
①鎳磷(Ni一P)化學鍍防腐處理
鎳磷(Ni一P)化學鍍是一種_的金屬表麵(miàn)防護技術,現(xiàn)已應用於汽車、宇航、化工機械等領域。它利用化學鍍工藝在金屬或非金屬(shǔ)表麵形成一層均(jun1)勻(yún)的非晶化(huà)鎳磷金屬鍍層,使基體材料與腐蝕(shí)介質隔離開,不產生晶間腐蝕和應力腐蝕,鍍層具有良好的耐點蝕、耐磨性能,且表麵光滑(huá)。經測試,其鍍層的腐(fǔ)蝕速(sù)度遠(yuǎn)低於不鏽(xiù)鋼。
對不鏽鋼波紋管進行鎳磷表麵化學鍍防腐處理,以增強其自身的_性。對補償器活動端管的伸縮部位外(wài)表麵也進行這樣的處理,避免(miǎn)一旦地下水進入(rù)熱網管道保溫層,對活動端管造成腐蝕,影響柔性密(mì)封結構的密封性能;同時,減(jiǎn)小活動端管的(de)摩擦阻力。
處理(lǐ)後的主要性(xìng)能指標達到:鍍層厚度為50μm,基體結合強度為300一(yī)400MPa,硬度為HV500以(yǐ)上。
②柔性(xìng)密封填(tián)料結構
對柔性(xìng)密封填料結構(gòu),通過注填密封填料來_補(bǔ)償器活動端板與活動端管之間的密閉性。一(yī)般情(qíng)況下,補償器所(suǒ)處的地下水壓力並不高,正常使用年限內,密封結構(gòu)能(néng)夠阻止地下水(shuǐ)滲入而無須加注填料。但要求密封結構在設計條件(jiàn)下,具備獨立的工作能(néng)力,結構耐溫200℃,耐(nài)壓(yā)1.6MPa,以承受不鏽鋼波紋管意外開裂時高溫介質的溫度和壓力。為此(cǐ),在密封結構上安裝了具有注填止回(huí)功能和防水壓蓋裝置(zhì)的注填閥,達到填料壓力穩(wěn)定不泄漏、注填孔螺紋不鏽蝕。
為檢驗鋼外筒的承壓和密封結構的密閉性能,在鋼(gāng)外筒內做1.5倍(bèi)設計壓力的水壓試驗,水壓試驗孔在試壓後封堵。這樣(yàng),密封結構(gòu)既阻止了不鏽鋼波紋(wén)管一旦出現開裂(liè),工作鋼管內的介質向(xiàng)補償器外的泄漏;又抵禦(yù)住(zhù)了外麵的水滲(shèn)入補(bǔ)償器腐蝕不鏽(xiù)鋼波紋管,起到了對內、對外的雙重保護功能。外(wài)麵水對(duì)補償器的滲入包括地下水(shuǐ)對補償器(qì)保溫層的滲入,還(hái)有直埋管道的聚(jù)乙烯(xī)外護管和接頭(tóu)破損後地下水沿管道保溫層的“竄水”。
③柔性橡膠波紋管
為了吸收補償器聚乙烯外護管的位移量(liàng),經分析比較,采用了柔(róu)性橡膠波紋管。橡膠波紋管(guǎn)材質為三元乙丙(EPDM)EPDM是一種乙烯和丙(bǐng)烯的共聚體,有著優異的耐候性、耐老化性(xìng)、耐化學性、耐
水蒸氣(qì)、耐酸堿、抗衝(chōng)擊等特點,使用溫度範(fàn)圍為-50一(yī)150℃。
像製造不鏽鋼波(bō)紋管那樣,根據工作位移量和聚乙烯外護管的外徑進行各種規格橡膠波紋管開模。成品橡膠波紋管的性能指標為:扯斷強度≥15MPa,扯斷伸(shēn)長率≥500%,壓縮_變形率≤15%。
④塑膠粘(zhān)結技術
橡膠波紋管與聚乙烯外護管的可靠粘結是確保整個補償器防水的重要(yào)環節。地下水壓力不高,但滲透性很強,而三元乙丙(EPDM)的自粘性和互(hù)粘性卻不強。
針對三元乙丙(bǐng)與聚乙烯(xī)的粘(zhān)結問題專門研(yán)製了複合型塑膠粘結劑。經多次抗拉和耐溫等試(shì)驗檢測(cè),粘結劑性(xìng)能穩定(dìng),粘結強度大於12MPa,耐溫範圍為一30一(yī)120℃。
⑤扭矩失穩限製器
按照研發(fā)的總體技術方案要求,需要消除不鏽鋼波紋管及鋼外筒等部件受(shòu)到其他因素影響時(shí)可能產生的事故隱患,_限度地提高(gāo)補償器的運行穩(wěn)定性。
供熱管道(dào)所采(cǎi)用的螺(luó)旋(xuán)縫鋼(gāng)管或無縫鋼管中存在著殘餘應力的作用,隨著管道介質溫度的逐(zhú)漸變化,會對補償器產生扭轉力矩;管道安裝過程中易出現偏(piān)差,使補償器不僅受軸向力,也會產(chǎn)生額外的扭矩和徑向力。
為此,在補償器內部(bù)的端(duān)板和鋼外筒的地方(未設置在導流管上(shàng)是出於(yú)對其結構形式(shì)的考慮),設計了_的扭矩失穩限製器,並對鋼外筒、端板等做了配套的加強。扭矩失穩(wěn)限製器的過載扭矩、徑向力(lì)設(shè)定值大(dà)於設計補償段產生的_力矩、徑向力(lì),能夠避免不鏽鋼波紋管的扭曲變(biàn)形和補償器的徑向失穩。
⑥無固(gù)定技術
工作(zuò)鋼管內流(liú)體(tǐ)介質的內壓推力(俗(sú)稱盲板力)是(shì)客觀存在的,不因(yīn)為采用何種形式的補償器而消(xiāo)失。補償器鋼外筒的(de)端板、不鏽鋼(gāng)波紋管等也均有盲板(bǎn)力。
通(tōng)過設置內(nèi)固定結構,使盲板力作用在內固定結構上,而不是管道的(de)固定支墩上,可(kě)減小支墩的受力和尺寸,甚至在一些地方可以不設固定支墩。