波紋(wén)補償器內與輸送介質(如高溫熱水)接觸、補償工作鋼管膨脹移動的(de)是金屬波紋管,金屬(shǔ)波紋管(guǎn)采用SUS316L不鏽鋼(gāng)。不鏽鋼波紋管與兩側的固(gù)定端管和活動(dòng)端管焊接,補償器通過固定端管和活動端管連接供熱管道。
在補償器鋼外筒的活動端板處(chù)設置(zhì)柔性密封填料結構。由於工作鋼管內的介質是經過處(chù)理的氯離子含量符合要求的軟化水,不鏽鋼波紋管(guǎn)內側受腐蝕的程度較小。不鏽鋼波紋管開裂很大程度上是由於外側(cè)受到了高濃度氯離(lí)子水的侵蝕。密封(fēng)結(jié)構(gòu)的重要作用之一_在(zài)於阻擋外側水。
在補償器活動端管的移動部位包裹軟質絕熱材料—_細離心玻璃棉。離心玻(bō)璃(lí)棉在(zài)補償器的(de)設計補償量(liàng)下,不得影響活(huó)動端管及兩(liǎng)側聚氨酷保溫層的移動。離心玻璃(lí)棉外用(yòng)中堿玻璃纖維無撚粗砂布包紮後,再用鋁箔反射布均勻(yún)纏繞。離心玻璃棉包裹層的外邊(biān)是柔性橡膠波紋管,柔性橡膠波紋管與補償器(qì)的聚乙烯外護管粘接。
在補償器的鋼外筒、固定端管、柔性密封填料結構外邊及(jí)活動端(duān)管外的離心玻(bō)璃棉右側做(zuò)聚氨酷保(bǎo)溫層,這個聚氨酷保溫層須與熱網中預製直埋保溫管的聚(jù)氨酷保溫層同性能(néng)、同厚度。聚氨酷保溫層與(yǔ)補償器的端(duān)管(guǎn)邊沿有150一200mm的距離(lí),以方便補償器與熱網管道連接時做接頭保溫(wēn)。
波紋補償器的聚氨酷保溫層外麵是聚乙烯外護管,其(qí)性(xìng)能與熱網中預製保溫管的聚乙烯管相同。補償器鋼外筒凸出(chū)部位的聚乙烯不規則連接按(àn)照(zhào)CJ/T155-2001《高密度聚乙烯外護管聚氨酷硬(yìng)質(zhì)泡沫塑料預(yù)製直埋保溫管件》標準,采用(yòng)熔融擠出焊,不使(shǐ)用(yòng)熱收縮帶。
在(zài)柔性(xìng)橡膠波紋(wén)管外覆蓋聚乙烯保護殼,避免橡膠波紋管受土(tǔ)壓迫。聚乙烯保護(hù)殼的兩邊有(yǒu)擋(dǎng)土環(huán),殼上加環形筋板,左擋土環與上下(xià)聚乙烯管殼實(shí)施擠出焊死固定,右擋土環為活動端。
通過上述結構,補償(cháng)器的活動部(bù)分與非活動(dòng)部分結(jié)合成為(wéi)一個(gè)有機的整體。當熱網管(guǎn)道受熱時(shí),補償器的活動端管在柔性密封填料結構的密封下將向左滑動壓縮不鏽鋼(gāng)波紋管(活動端管相對於導流管向左移動)來(lái)吸收管道的膨脹量。由於活動端管與其上的聚氨酷保溫層為一體,也_帶動了聚氨酷保溫層及其上的聚乙烯外護管(guǎn)向左移,進而壓縮了離心玻璃棉和橡膠波紋管,聚氨酷上的聚(jù)乙烯(xī)外(wài)護管(guǎn)相對於右擋土環左移。當(dāng)熱網管道降溫時(shí),補償器活動端管做反向運動以補償管道的收縮量。在補償器的整個吸收、補償管道(dào)熱膨脹過程中(zhōng),其鋼外筒、固定(dìng)端(duān)管、柔性密封(fēng)填料結構及導流管(guǎn)等是固定不動的。由此可(kě)見,在補償器的工作中,不鏽鋼波(bō)紋管及聚氨(ān)酷保溫層、離心玻璃棉始(shǐ)終是被密封的。
關(guān)鍵性技術
①鎳磷(Ni一P)化學鍍防腐處理
鎳磷(lín)(Ni一P)化學鍍是(shì)一種_的(de)金屬表麵防護技術,現已(yǐ)應用於(yú)汽車、宇航、化工(gōng)機械等領域(yù)。它利用(yòng)化學鍍工藝在金屬或非(fēi)金屬表麵形成一層均(jun1)勻的非晶化鎳磷金屬鍍層,使基體材料與腐蝕(shí)介質隔離(lí)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(qiě)表麵光滑。經測試,其鍍層的腐蝕速度遠(yuǎn)低於不鏽鋼。
對(duì)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(cháng)器活動端管(guǎn)的(de)伸縮部位外表麵也進行這樣的處理,避免一旦地下水進入熱網(wǎng)管道保溫層,對活動(dòng)端管造成腐蝕,影響柔性密封結構的密封性能;同時,減小活(huó)動端管的摩擦阻力。
處理後的主要性能指標達到:鍍層厚度為(wéi)50μm,基體結(jié)合強度為300一400MPa,硬(yìng)度為HV500以上。
②柔性密封填料結構
對柔(róu)性密封填料結構,通過注填密(mì)封(fēng)填料來_補償器活動端板與活動端管之間的密閉性。一般情況(kuàng)下(xià),補償器所處的地(dì)下水壓力並(bìng)不(bú)高,正常使用(yòng)年限內,密封結構(gòu)能夠阻止地下水滲入而無須加注填(tián)料。但要求密封結構在設計條(tiáo)件下,具備獨立的工作能力,結構耐溫200℃,耐壓1.6MPa,以承受不(bú)鏽鋼波紋管意外開裂時高溫介(jiè)質的溫度和壓力。為此(cǐ),在密封結構上(shàng)安裝了具有(yǒu)注填止回功能和防水壓蓋裝置的注填閥,達到填料壓力穩定不泄漏、注填孔螺紋不鏽蝕。
為(wéi)檢(jiǎn)驗鋼外筒的承壓和密封結構的密閉性能,在鋼外筒內做1.5倍設計壓力的水壓試驗,水壓試驗孔在(zài)試壓後封堵。這樣,密封結構既阻(zǔ)止了不鏽鋼波紋管一旦出現開裂,工作鋼管內的介質向補償器(qì)外的泄漏;又抵禦住了外麵的水滲入補償器腐蝕不鏽鋼波紋管,起到了對內、對外的雙重保護功能。外麵水對補(bǔ)償器的滲入包括地下水對補償器保溫層的滲入(rù),還有直埋管道的聚乙烯外護(hù)管和(hé)接頭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(bǔ)償器聚乙烯外護管的位移量,經分析比(bǐ)較,采用了柔性(xìng)橡(xiàng)膠(jiāo)波紋管。橡(xiàng)膠波紋管(guǎn)材質為三元乙丙(EPDM)EPDM是一(yī)種乙烯(xī)和丙烯的共聚體,有著優異(yì)的耐候性、耐老化(huà)性、耐化學性、耐
水蒸(zhēng)氣、耐酸堿、抗衝擊等特點,使用(yòng)溫度範圍為-50一150℃。
像製造不鏽鋼波紋管那樣,根據工(gōng)作位移(yí)量和聚乙烯外護管的外徑進行各(gè)種規格橡膠波紋管(guǎn)開模。成品橡膠波紋管的性能指標(biāo)為:扯(chě)斷強(qiáng)度≥15MPa,扯斷伸長率≥500%,壓縮_變形率≤15%。
④塑膠粘結技術
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(qì)防水的重要環節。地下水(shuǐ)壓力不高,但滲透性很強(qiáng),而三元乙丙(EPDM)的自粘性和互粘性(xìng)卻不強。
針對(duì)三(sān)元乙丙與聚乙烯的粘結問題(tí)專門研(yán)製了複合型塑膠(jiāo)粘結劑。經多次抗拉和耐溫等試驗(yàn)檢測,粘結劑性能穩(wěn)定,粘結強度大於12MPa,耐溫範圍為(wéi)一30一120℃。
⑤扭矩失穩限製器
按照研發的總體技術方案要求,需要消除不鏽鋼波紋管及鋼(gāng)外筒(tǒng)等部件受到其(qí)他因素影響時可能(néng)產生的(de)事故隱患(huàn),_限度地提高(gāo)補償器的運行穩定性。
供熱管道所采(cǎi)用的螺旋縫鋼管或無縫鋼管中存在著殘餘應力的作用,隨著管道介質溫(wēn)度的逐漸變化,會對補償器產生扭轉力矩;管道安裝過程中易(yì)出現偏差,使補償器不僅(jǐn)受軸(zhóu)向力(lì),也會產生額外(wài)的扭矩和徑向力。
為此,在補償器內部的端(duān)板和鋼外(wài)筒的(de)地方(fāng)(未設置在導流管上是出於對其(qí)結構形式(shì)的考慮),設計了_的扭矩失穩限製器,並(bìng)對鋼外筒、端板(bǎn)等(děng)做了配套的加強。扭矩失穩限製器的過載扭矩、徑向力設定值大於設計補償段產生的_力矩、徑向力(lì),能夠避免(miǎn)不鏽鋼波紋管的扭曲變形(xíng)和補(bǔ)償器(qì)的徑向失穩。
⑥無固(gù)定技術
工作鋼管內流體介質的內壓推力(俗稱盲(máng)板力)是客觀存在的,不(bú)因(yīn)為采用(yòng)何種形式的補償器而消失。補償器鋼外筒(tǒng)的端(duān)板、不鏽鋼波紋管等(děng)也均有盲板力。
通(tōng)過設置內固定結(jié)構(gòu),使盲板力作用在(zài)內固定結構上,而不是管道的固定支墩上,可減小(xiǎo)支墩的受(shòu)力和(hé)尺寸,甚至在一些地方可以不設固定支墩。