波紋補償器是(shì)一(yī)種在管道中補償溫度變(biàn)化、壓力(lì)變化和(hé)安裝誤(wù)差等引起的_常變形,以及用於(yú)減震消振的(de)柔性管道元件。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(tóng)的部件組合形成不同的結構型(xíng)式,並具有不同的使用功能如軸向型橫向型(xíng)和角向型的波紋(wén)補償器可分別提供軸向、橫向和角向位移補償。
國內石油、化工、冶金、電力、熱力、建築和船舶等行業已普遍采用(yòng)波紋補償器來作為柔性管道補償(cháng)元件。近年來,國內也(yě)逐步開始把波紋補償器應用於各種管道係統中。與傳統的形張力節和填料式補償(cháng)器相比,波紋補償器除了有變(biàn)形補償功能外,還具有易安裝維扒體積小、占地麵積(jī)小和管道係統總成本低等優點,在現代化的各種管(guǎn)道係(xì)統中正發揮著越來越(yuè)重要的作用。
波紋管是波(bō)紋補(bǔ)償器的核心,根據波(bō)紋管的材質不同,波紋補償器可分為金屬波紋補償器和非金屬波紋(wén)補償器兩大類金屬波(bō)紋補償器常使用的材(cái)料是不(bú)鏽鋼和碳鋼,而非金屬波紋補償器主要采用塑料、橡膠或複合材料製造在強腐蝕大補償要求的(de)條件下,非金屬波紋補償器比金屬波紋補償器(qì)更能(néng)發(fā)揮其_性然而,單純用塑料或橡膠製成的(de)波紋管強度較差,耐正、負壓能力低。複合材料波紋管因對塑料和橡膠材料進行了(le)增強,強度和耐壓能力都有了很大的提(tí)高所以(yǐ),複合材料波紋補償器不僅具有塑(sù)料橡膠等非金屬(shǔ)材料波紋補(bǔ)償器的補償量允_性能好的特點,還具有金屬波紋補償器強度高耐壓能力好的特點,是綜合J陛能優異的新一代波紋補償器(qì),在國內外受到了很大地關注和重視。
本文擬_目(mù)前國內外所使用的幾種(zhǒng)複合材料波(bō)紋補償器的結(jié)構特性、成型方法及其應用情況作一簡述和比較。
結構特性和成型方法
1。玻璃纖維增強橡膠波紋補償器
玻璃纖維增強橡膠波紋(wén)補償器的結構型式主要有琳。它們一般都由玻璃纖維織物增強橡膠波紋管隔(gé)熱材料、導(dǎo)流筒和(hé)碳鋼框架組成,各組(zǔ)成部(bù)分的作用如下:
1)、玻璃纖維織物增強橡膠波紋管(guǎn)
該波紋管外層為玻璃纖維布增強橡膠層,內貼有PTFE薄膜或浸漬有PTFE的玻璃纖維(wéi)漆布;內層一般由一至(zhì)三層玻璃纖維布組成常(cháng)用的橡膠材料有氟橡(xiàng)膠、矽橡膠、氯丁橡(xiàng)膠、氯(lǜ)化異丁橡膠(jiāo)和(hé)乙丙橡膠等橡膠具有良好(hǎo)的彈(dàn)性,玻(bō)璃纖維布具有較高的強度,這樣_使成型的波紋(wén)管有很大的變形補償能(néng)力,還具有相(xiàng)應的強度和耐壓能力。
(2)隔熱材料橡膠一般不(bú)_,耐熱性好的氟橡膠長期工作溫度低於250℃在補償器內腔介質溫度較高時,可在波紋管和(hé)導流筒之間添加玻璃纖維槐矽酸鋁纖維棉等隔(gé)熱材料,使波紋管與介質的高溫隔離,這樣可以大大提高補償(cháng)器的使用溫度高可達1300℃。
(3)導流筒通常(cháng)是(shì)碳鋼或不鏽鋼材料(liào),可在內外麵上包覆聚四氟乙烯。導(dǎo)流筒主要用(yòng)以減少介質壓(yā)力損失,避(bì)免顆粒等雜物損(sǔn)傷(shāng)波紋聳導流筒具有方向性,在產(chǎn)品上設有標誌。
(4)碳鋼鋼框架用於和管道連(lián)接(jiē)以及(jí)密封(fēng)。
由於材料和構(gòu)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(nèi)提(tí)供較大的多維(wéi)方向補償,並消(xiāo)除較大的安裝誤差;
②彈性反力很大、玻璃纖(xiān)維增強橡(xiàng)膠波紋管很軟,剛度(dù)很小,所以提供變形位移補償時彈(dàn)J陛反力很小。這樣可以避免使用複雜的管道支架,簡化管道設計(jì)和施工,節省(shěng)材料和勞動力;
③具有良(liáng)好(hǎo)的_性;
④消聲減振玻璃纖維織物增強橡朧玻璃纖維棉、矽酸鋁纖維(wéi)棉都具有(yǒu)吸聲隔絕振動傳遞的功能,能有效地減少鍋熄風(fēng)機係統的噪聲和振(zhèn)動;
⑤重(chóng)量輕、結構簡單,安裝維修方便
2。聚四氟乙烯橡(xiàng)膠複合波紋(wén)補償(cháng)器。
聚四氟乙烯橡膠複合波紋補償器由(yóu)玻璃纖維增強(qiáng)橡膠層、聚四氟(fú)乙烯層、外金屬加強環、內金屬支撐環和法蘭等五部(bù)分組成。
(1)玻璃纖(xiān)維增強橡膠層該層為橡膠中夾(jiá)雜(zá)有玻璃纖維或其織物(wù)(如玻(bō)璃纖維布、帶(dài)等)增強,經(jīng)常選用的橡膠有氟橡膠、矽橡膠、氯丁橡膠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(néng)力,另一方麵具(jù)有柔軟(ruǎn)性,並能有效地防止聚四氟乙烯層受外來物(wù)理性破壞。
(2)聚四氟乙烯層主要(yào)功能是(shì)_,特別是防強酶強堿腐蝕
(3)外金屬加強環由不鏽鋼(gāng)製(zhì)作,既有(yǒu)很好的強度又_。其作用是進一(yī)步提(tí)高補償器耐正壓的能力。
(4)內金屬支(zhī)撐環該金屬(shǔ)環(huán)的(de)外部包覆有聚四(sì)氟(fú)乙烯,主要用來提高補(bǔ)償器的耐負(fù)壓能力。
(5)法(fǎ)蘭用(yòng)於連接和(hé)密封(fēng)
製作聚四氟乙烯橡膠複合波紋補償器的關(guān)鍵(jiàn)在於聚四氟乙烯波紋管的成型。目前所用的成型方法分為兩點:
①聚四(sì)氟乙烯筒體的(de)製造聚(jù)四氟乙(yǐ)烯筒體的製造方法有以下三種(zhǒng):
a.在陽模上用薄膜纏繞,然後燒(shāo)結而成;
b.在相應溫度和壓力(lì)下,用聚四氟乙烯顆(kē)粒在模(mó)具內(nèi)熱壓而成;
c.用聚四氟乙烯板材卷筒後粘揍(zòu)焊接或(huò)熔融連接而成
②聚四氟乙烯波紋管的製造將聚四氟乙烯筒(tǒng)體放在成型模具中,成型模具的內表麵為成型後波紋的形狀把模具和筒體兩端密封,在整體加溫的(de)條件下,在筒體內以(yǐ)氣體作為介質加壓,並_軸向補償進料,壓製成波紋管。
聚(jù)四氟乙(yǐ)烯橡膠複合波紋補償器因結構和材料上的複合而具有以下優點:
a.耐強腐蝕該波(bō)紋補償器(qì)的(de)內層采用聚四氟乙烯材料在聚四氟乙烯分(fèn)子中,由於(yú)氟原子體積較大,使(shǐ)得連接在碳原子上的氟(fú)原子恰好能和扭轉約17°的第(dì)三個碳原子上的氟(fú)原子緊靠在一起,這種緊密的靠(kào)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負性_強,斷開C-F鍵需要很高的能量因此,聚四氟乙烯材料具有很(hěn)高的化學穩定性,到(dào)目前為止,僅發現在高溫高(gāo)壓(yā)條件下,熔融堿金屬、三氟化氯能與之發生化學反應,而強酶強堿和一般有機溶劑(jì)對聚四氟乙烯均(jun1)沒有腐蝕作甩在_低(dī)碳不鏽鋼波紋補償器無法勝任的鹽酶稀硫酸和氯氟酸管道工程中,聚四氟乙(yǐ)烯橡膠(jiāo)複合波紋補償器更能顯示出(chū)的_性。
b.耐(nài)疲勞性能好聚四氟乙烯和橡膠材質柔軟,故變形應力小,疲勞性能好。聚四氟乙烯橡膠複(fù)合波紋補償器在工作應力小於1MPa,工作(zuò)溫度為一100~180℃的條件下,疲勞壽(shòu)命高達450次以上。
c.補償量大,吸(xī)振、隔振效果好因為玻璃纖維及其織物增強(qiáng)橡膠和聚四氟乙(yǐ)烯均有良好的變形能力和吸收振動的能力。
d.不(bú)易結垢,流體阻力小該波紋補償器內的介質(zhì)與(yǔ)聚四氟乙烯層接觸,因聚四氟乙烯材料具有突出(chū)的低(dī)摩(mó)擦係數和不吸附性,使得介質易於流動,其中的雜質不易沉澱結垢。