波紋補償器是一(yī)種在管道中補償溫度變化(huà)、壓力(lì)變化和安裝誤差等引起的_常變形,以及用於減震消振的柔性管道(dào)元件。它一(yī)般由波紋管、接管法蘭導流筒、加強環鉸鏈護套、拉杆等部件組成各種不同的部件(jiàn)組合形成不同的結構型式,並具有不(bú)同的使用功能如軸向型橫向型和角向型的波紋補償器可分(fèn)別提供軸向、橫向和(hé)角向位移補償。
國內石油(yóu)、化工(gōng)、冶金(jīn)、電力、熱力、建築和船舶等行業已(yǐ)普遍采用波紋補償器來作為(wéi)柔性管道補償元件。近年來,國(guó)內也逐步開始把波紋補償器應(yīng)用(yòng)於各種管道係統中。與傳統的形張力節和填料式補償器相(xiàng)比,波紋補償器除了有變形補償功能外,還具有易(yì)安裝維扒體積小、占地麵(miàn)積小和管道係統(tǒng)總成本低等優點,在(zài)現代化的各種管道係統中正發(fā)揮著越來越重要的作用。
波紋管是波紋補償器的核心,根據波紋管的材質(zhì)不同,波紋補償器可分(fèn)為金屬(shǔ)波紋補償器和非金屬波紋補償器兩大類金屬波紋補償器常使用的材料是不鏽鋼和碳鋼,而非(fēi)金(jīn)屬波紋補償器主要采用塑料、橡膠或複合材(cái)料(liào)製造在強腐蝕大補償要求的條件下(xià),非金屬波紋補償器比金屬波紋補償器更能發揮其_性然而(ér),單純用(yòng)塑料或橡膠製成的波紋管強度較差,耐正、負壓能力低。複合材(cái)料波紋管因對塑(sù)料和橡膠材料進行了增強(qiáng),強度和耐壓能力都有了很大的提高所以,複合材料波紋補償器不僅(jǐn)具有塑料橡(xiàng)膠等非金屬材料波紋補償器的補償(cháng)量允_性能好的特點,還具有金屬波紋補償器強度高耐壓能(néng)力好的特(tè)點,是綜合(hé)J陛能優異的新(xīn)一代波紋(wén)補償(cháng)器,在國內(nèi)外受到了很大地關注(zhù)和重(chóng)視。
本文擬_目前國內外所使用的幾種複合(hé)材料波紋補償器的(de)結(jié)構(gòu)特性(xìng)、成型方法及其(qí)應用情況作一簡述和比(bǐ)較。
結構特性和成型(xíng)方法(fǎ)
1。玻璃纖維增強橡膠波紋補償器
玻璃纖維增(zēng)強橡膠波紋補償(cháng)器的(de)結構型式主要有琳。它們一般都由玻璃纖維織物(wù)增強橡膠波紋管隔熱材料、導流筒和碳鋼框架組成,各組成部分的作(zuò)用如下:
1)、玻璃纖維織物增強橡膠波紋(wén)管
該波紋管外(wài)層為玻璃(lí)纖維布增強橡(xiàng)膠層,內貼(tiē)有PTFE薄膜或(huò)浸漬有PTFE的玻璃纖維漆布;內層一般由(yóu)一至三層玻璃纖(xiān)維布組成常(cháng)用(yòng)的橡膠材料有氟橡膠(jiāo)、矽橡膠、氯丁橡膠、氯化異丁橡膠和乙丙橡膠等橡膠具有良好的彈性,玻璃纖維布具有較高的強度,這樣_使成型的波紋管有很大的變形補償能力,還具有相應的強度和耐壓能(néng)力。
(2)隔熱材料橡膠一般不_,耐熱性好的氟橡膠長期工作溫度低於250℃在(zài)補償(cháng)器內腔介質溫度較高時,可在波紋管和導流筒之間添加玻(bō)璃纖維槐(huái)矽酸鋁纖維棉等隔熱(rè)材料,使波紋管與介質的(de)高溫隔(gé)離,這樣可以大大提高補償器的使用溫度高可達1300℃。
(3)導流筒通常是碳鋼或不(bú)鏽鋼材料,可在內外麵上包覆聚四氟乙烯。導流筒主要用(yòng)以減少介質壓(yā)力損失,避免顆粒等雜物損傷波紋聳導流筒具有方向性,在產品上設(shè)有標誌。
(4)碳鋼鋼框架用於和管(guǎn)道連接以及密封。
由於材料和構造上的不同,與金屬波紋補償器相比,玻璃纖維增強橡膠波紋補償器具有以下特點。
①能在較小的尺寸範圍內提供較大(dà)的(de)多維方向補償,並消除較大的安裝誤差;
②彈性反力很大、玻璃纖維增強橡膠波紋(wén)管很軟(ruǎn),剛度很小,所以提供變形位移補償時彈J陛反力很小。這樣可以避免使(shǐ)用複雜的管道(dào)支架,簡化管道(dào)設計和施工,節省(shěng)材料和勞動力;
③具有良好的_性;
④消(xiāo)聲減振(zhèn)玻璃纖維織物增強(qiáng)橡朧(lóng)玻璃纖維棉、矽酸鋁(lǚ)纖維棉都(dōu)具有吸聲隔絕振動傳遞的功能,能有效地減少鍋熄風機係統(tǒng)的噪聲和振動;
⑤重量輕、結構簡單,安裝維修方便
2。聚四氟(fú)乙烯橡膠複合波紋補償器。
聚四氟乙(yǐ)烯橡膠複合(hé)波(bō)紋補償器由玻璃纖維增強橡膠層、聚四氟乙烯層、外(wài)金屬加強環、內金屬(shǔ)支撐(chēng)環和法蘭(lán)等五(wǔ)部分組成。
(1)玻璃纖維增強橡膠層該層為橡膠中夾雜有玻璃纖(xiān)維或(huò)其織物(如玻璃纖維布、帶等)增強,經(jīng)常選用的橡膠有氟橡膠、矽橡膠、氯丁(dīng)橡膠(jiāo)氯化異丁橡膠和乙丙橡膠等它一方麵具有較高的耐正壓能力,另一方麵具有(yǒu)柔軟性,並能有效地防止聚四氟乙烯層受外來物理(lǐ)性破壞。
(2)聚四氟乙烯(xī)層主要功能是_,特別是防強酶強堿腐(fǔ)蝕
(3)外金屬加強環由不鏽(xiù)鋼製作,既有很好的強度又_。其作用是(shì)進一步提高補償器耐正壓(yā)的能力。
(4)內金屬支撐環該金屬環(huán)的外部包覆有聚四氟乙烯,主要用來(lái)提高補償器的耐負壓能力。
(5)法蘭用於連接和密封(fēng)
製(zhì)作聚(jù)四氟乙烯橡膠複合波紋補償器的(de)關鍵在於聚(jù)四氟乙烯波紋管的成型。目(mù)前所用(yòng)的(de)成型方法分為兩點:
①聚四氟乙烯筒體的製造(zào)聚四氟乙烯筒體的製造方法有以下三種:
a.在陽模(mó)上用薄膜纏繞,然後燒結而成;
b.在相應(yīng)溫度和壓力(lì)下,用聚四氟乙烯顆粒在(zài)模具內熱壓而(ér)成;
c.用聚四氟乙烯板材卷筒後粘揍焊接或熔融連接而成
②聚四氟(fú)乙烯波紋(wén)管的製造將聚四氟乙烯筒體放(fàng)在(zài)成型模具中,成型模具(jù)的內表麵為成型後波紋的形(xíng)狀把模具和筒體兩端密封,在整體加溫的條件下,在筒(tǒng)體內以氣體作為介(jiè)質加壓(yā),並(bìng)_軸向補償進料,壓(yā)製成(chéng)波紋管。
聚四氟乙烯(xī)橡膠複合波紋補償器因結構和(hé)材料上的複合而具有以下優點:
a.耐強腐蝕該波紋補償器的內(nèi)層采用聚四氟乙烯材料在聚四氟乙烯分子中,由於氟原子體積較大,使得(dé)連接在碳原子上的氟(fú)原子恰好能和扭轉約17°的第三個碳原子上的氟原子緊靠(kào)在一起,這種緊密的靠攏正好把C-C主鏈覆蓋起來,不和外界介質接觸再加上氟原子電(diàn)負(fù)性_強,斷開C-F鍵需要很高的能量因此,聚(jù)四氟乙烯材料具有很高的化學穩定性,到目前為止,僅(jǐn)發現在高溫高壓條件下,熔融堿金屬、三氟(fú)化氯能與之發生化學反應,而強酶強堿和一般有(yǒu)機溶劑對(duì)聚四氟乙烯均沒有(yǒu)腐蝕作甩在_低碳不鏽鋼波紋補償器無法勝任的鹽酶(méi)稀硫酸和氯氟酸管道工程中,聚四氟乙(yǐ)烯橡膠複合波紋補償器更能顯示出的(de)_性。
b.耐疲勞性能好聚四氟乙烯和橡膠材質柔軟,故變形應力小,疲勞(láo)性能好。聚四(sì)氟(fú)乙烯橡膠複合波紋補償器在工作應力小於1MPa,工作溫度(dù)為(wéi)一100~180℃的條件(jiàn)下,疲勞壽命高達450次以上。
c.補償量大(dà),吸振、隔振效果好因為玻璃纖維及其織物增強橡膠和聚四氟乙烯均有良好的變形能力和吸收振動的能(néng)力。
d.不易結垢,流體阻力(lì)小該波紋補償(cháng)器內的介質與聚(jù)四氟乙烯(xī)層接觸,因聚四氟乙(yǐ)烯(xī)材料具有突(tū)出(chū)的低摩擦(cā)係數和不(bú)吸附性,使得介質易於流動,其(qí)中的雜質不易沉澱結垢。