
膨脹節(jié)是固定管板換熱器中重要的撓性補(bǔ)償元件。膨脹節(jié)可以避免殼體和換熱管拉伸破壞,換熱管失穩(wěn),換熱管從管板上拉脫等問題,不僅可以降低殼體與換熱管的軸向載荷,且可降低熱膨脹差所引起的管板應(yīng)力,從而適當(dāng)?shù)販p薄管板厚度。因此,膨脹節(jié)在殼體和換熱管之間的連接起著重要作用。
膨脹節(jié)形式
膨脹節(jié)的形式較多,按截面的形狀,有U 型、Ω形,S 型等,在固定管板式換熱器中,采用普遍的是U 形波形膨脹節(jié)
設(shè)置膨脹節(jié)的條件
在進(jìn)行固定管板換熱器的管板計(jì)算時(shí),按有溫差的各種工況計(jì)算出的殼體軸向應(yīng)力σc,換熱管的軸向應(yīng)力σt,換熱管與管板之間的拉應(yīng)力q
中有一個(gè)不能滿足強(qiáng)度(或穩(wěn)定)條件時(shí),就需要考慮設(shè)置膨脹節(jié)。
在管板強(qiáng)度校核計(jì)算時(shí),可能需要很厚的管板,此時(shí)可考慮設(shè)膨脹節(jié)以減薄管板,但要從材料情況,制造難度,經(jīng)濟(jì)合理綜合評(píng)估而定。
膨脹節(jié)的波數(shù)
在固定管板換熱器的工程設(shè)計(jì)中,常采用單波膨脹節(jié),當(dāng)要求補(bǔ)償能力較大時(shí),可采用雙波或多波膨脹節(jié)(多可同時(shí)設(shè)置6 個(gè)波)
當(dāng)由于所需軸向補(bǔ)償量很大時(shí),可以增加膨脹節(jié)的波數(shù)(多可同時(shí)設(shè)置6
個(gè)波)。此外,為減小膨脹節(jié)的設(shè)置數(shù)量而又能保證滿足較大補(bǔ)償量的要求,可在室溫狀態(tài)下安裝時(shí)對(duì)膨脹節(jié)采取預(yù)拉或預(yù)壓措施。
如在工作狀態(tài)下膨脹節(jié)為軸向拉伸,則在安裝時(shí)對(duì)其進(jìn)行預(yù)壓縮,反之預(yù)拉伸,使其在工作狀態(tài)時(shí)由安裝時(shí)的預(yù)變形值進(jìn)行回彈而減少膨脹節(jié)在工作時(shí)軸向位移量e
過大而引起較大的應(yīng)力。
波形膨脹節(jié)的成形方法與熱處理
壓力容器用膨脹節(jié)波紋管的成形方法
整體成形方法:
(a) 液壓成形,包括多波一次成形和半波連續(xù)成形;
(b) 機(jī)械成形,包括脹接、液壓和旋壓成形。
半波成形組焊方法:
此方法系采用板料分瓣拼焊,半波整體沖壓成形,然后采用兩個(gè)半波件焊接而成。如GB16749中的HF 型和HZ 型的半層波紋管。
熱處理
(a) 冷作成形的碳素鋼、低合金鋼膨脹節(jié)需進(jìn)行消除冷作殘余應(yīng)力熱處理。
(b) 奧氏體不銹鋼膨脹節(jié)冷成形后不做熱處理。熱成形的不銹鋼膨脹節(jié)應(yīng)進(jìn)行固溶化處理。
壓力容器波形膨脹節(jié)類型
請(qǐng)輸入標(biāo)題
壓力容器波形膨脹節(jié)主要有ZD 型、ZX 型膨脹節(jié),HF 型膨脹節(jié)和HZ 型膨脹節(jié)
(a) ZD 型膨脹節(jié)系大波高(h),大波距(W),厚壁的單層膨脹節(jié),其h/w= 0.5~1.0。這種膨脹節(jié)在換熱器設(shè)計(jì)中常采用的一種型式。
(b) ZX 型膨脹節(jié)系小波高,單層或多層的薄壁膨脹節(jié),共h/w=0.8~1.2。
(c) ZD 型、ZX 型膨脹節(jié)采用整體方法成形,此時(shí)波形管毛坯用鋼板卷制,不得有環(huán)焊縫。)
(d) HF 型膨脹節(jié)的波紋管型式與ZD 型、ZX 型一樣,都是U 形波紋管,其不同之處是成形方法,ZD、ZX 型采用整體成形,波峰處無環(huán)焊縫。HF
型是采用半波整體沖壓后,兩半波焊接而成,即波峰處有環(huán)焊縫! (e) HZ 型膨脹節(jié)的成形方法與HF 相同,但其膨脹節(jié)是由帶直邊兩半波焊接而成
波形膨脹節(jié)的材料選用
(a) 在靜載荷作用或是循環(huán)次數(shù)很少的載荷作用下,且沒有特殊的耐腐蝕要求的一般工況,可采用碳鋼、低合金鋼作為膨脹節(jié)的材料。
但是如果其腐蝕裕量(C2)較大時(shí),將增加碳鋼或低合金鋼膨脹節(jié)的厚度,而使其抗拉(或抗壓)的剛度K 值增大,其軸向補(bǔ)償能力減小,因此,GB 16749
標(biāo)準(zhǔn)提到當(dāng)腐蝕裕量C2>1mm 時(shí),一般不采用碳鋼或低合金鋼制膨脹節(jié),宜采用奧氏體不銹鋼制的膨脹節(jié)。
(b) 當(dāng)符合下面情況時(shí),宜采用奧氏體不銹鋼制的膨脹節(jié):
殼程殼體腐蝕裕量C2>1mm;循環(huán)次數(shù)較多的載荷作用; 低溫或高溫工況。
因此,奧氏體不銹鋼在一般工況下,具有優(yōu)良的耐腐蝕性,是常用的膨脹節(jié)材料。
(c) 但當(dāng)工作介質(zhì)中含有一定的氯化物,硫化氫,酸,堿等或工作溫度超出奧氏體不銹鋼使用溫度時(shí),應(yīng)選用耐蝕合金或高溫合金來制造膨脹節(jié)。如Incoloy
800、825 和Inconel 600、625。我國相應(yīng)牌號(hào)為GB/T 15010 中的NS111,NS142 和NS312,NS336。
膨脹節(jié)與容器殼體的連接結(jié)構(gòu)
波形膨脹節(jié)與容器殼體的連接,一律采用全焊透的對(duì)接焊,在日本JIS B
8277?2003《壓力容器的膨脹節(jié)》標(biāo)準(zhǔn)中給出了波形膨脹節(jié)與容器殼體的不同連接結(jié)構(gòu),共有5類。
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