1,什么是金属膨胀节?

金属膨胀节是包含一个或者多个波纹管元件的装置,当管道系统中存在压力以及有介质流通的时候,金属膨胀节可以用来补偿压力以及介质流通作用于管道系统所产生的位移。

除此之外,频繁的热膨胀、设备位移、振动或者压力脉冲都可以导致管道系统的位移。在设计之初,如果没有考虑到管道系统本身应当如何更加弹性的去应对这些位移的话,选用金属膨胀节将是一个理想的选择,因此,金属膨胀节是使管道系统更加具有柔性化特点的最佳解决方案。

2, 位移-金属膨胀节可以补偿哪些位移?

通常来说,金属膨胀节可以吸收三种位移。它们分别是如下图列举的轴向位移、横向位移及角向位移。金属膨胀节在管道系统中起的作用就像弹簧一样,当金属膨胀节受到挤压的时候,它们就会像弹簧一样去抵抗位移。金属膨胀节的刚度完全取决于波纹管元件的几何尺寸及材料属性。

轴向位移	轴向位移是金属膨胀节的自由长度沿纵轴进行平行移动的尺寸长度变化,主要表现为拉伸和压缩。
横向位移	横向位移是金属膨胀节的一端以垂直于纵轴的方向向另一端移动的相对位移,主要表现为金属膨胀节两端彼此平行但不在同一端面上。
角向位移	角向位移是金属膨胀节的自由长度沿纵轴朝向某一点进行旋转的旋转位移,主要表现为金属膨胀节的一端沿轴线向另一端弯曲。

3, 循环寿命

也称为疲劳寿命、设计寿命、波纹管寿命、疲劳破坏循环次数。在一个优秀的金属膨胀节产品设计中,循环寿命次数的优化设计是至关重要的。

循环寿命的定义是,金属膨胀节在管道系统中从初始位置到工作位置再返回初始位置的一次完整活动。从初始压力到工作压力再返回初始压力的压力变化同样包含在一次完整的循环中。预期的循环寿命次数取决于金属膨胀节设计时的循环次数。诸如波纹管元件的波形、波数、温度以及波纹管材料的物理属性等因素都会影响金属膨胀节最终的循环寿命次数。管道系统中的预置及安装误差等问题在设计循环寿命次数时都要被考虑进来。

4, 压力推力

压力推力是由压力作用于金属膨胀节时所产生的力,相当于系统压力乘以金属膨胀节的有效面积。当一个管道系统在没有金属膨胀节的情况下受压时,系统会因抵制张力或拉力而不发生移动。而当无约束金属膨胀节应用于系统中时,力就会趋向于牵拉端部而不会对金属膨胀节或管道系统本身造成影响。压力推力必须在主固定支架或设计好的受约束型金属膨胀节处得到有效控制以便承受压力推力的负荷。主固定支架必须能够承受压力推力和少量由于金属膨胀节偏移所引起的力。

5, 附件-如何改良金属膨胀节以应对不同的工作条件？

1), 法兰(也称为平板法兰), 为了以螺栓方式将金属膨胀节连接到管道系统中,任何一种类型的法兰都可以应用在波纹管上。锻造法兰和平板法兰可以匹配2.5Mpa到5.0Mpa的压力和温度等级,通径标准可从75mm到2000mm。特种法兰,如活套法兰或者角向法兰尺寸范围可从300mm到1800mm。任何尺寸的法兰均可定制。

2), Vanstone法兰(也称为旋转法兰,活套法兰), Vanstone法兰是改良后的法兰连接方式,它增加了法兰安装的灵活性,同时也解决了螺栓孔对不准和表面受潮腐蚀的难题。因为博雷曼禁止金属膨胀节在安装过程中一切形式的扭曲,所以这是一个非常经济的解决方案,从而不会对金属膨胀节本身的完整性造成任何影响。

3), 端管连接(也称为焊接端口), 任何一种管件都可以连接在波纹管上并焊接到管道系统中。管的通径范围可从75mm到3000mm。材质可选用碳钢Q235B及20#,同样也可以采用不锈钢或其它合金钢管。

4), 导流筒(也称为内衬筒,内套筒及介质导向装置), 导流筒适合应用于所有的金属膨胀节，下列任一条件存在时均可使用导流筒:

     a, 当压力下降必须最小化或介质需要平稳流动时;

     b, 当金属膨胀节内部介质的涡流导致逆流或介质流向改变时;

     c, 当需要保护金属膨胀节不受介质所携带的磨料如催化剂或者是泥浆的影响时;

     d, 高温应用，为使金属膨胀节不受温度影响时。因为导流筒是介质和波纹管之间的保护壁垒;

     e, 应用于空气、蒸汽或其它气体时;

     f, 应用于水和其它液体时。

5), 拉杆, 拉杆是一种经常以杆或者棒形式出现的装置,它安装组配在金属膨胀节上,设计用于吸收压力载荷以及其它如额定负载等的外部作用力。当拉杆应用于单式或者万向式金属膨胀节上时,金属膨胀节吸收轴向位移的能力将丧失。

6), 限位杆(也称为限位棒), 当装置出现故障或者固定支架失效时而偶尔发生的位移超出设计范围时,限位杆能够对金属膨胀节起到保护的作用。正常操作的时候,限制杆不能够用于承受压力推力。限制杆是被设计用于抑制由于固定支架失效而产生的全压力负荷和动力,从而防止金属膨胀节过度伸展或者过度压缩。正常工作条件下限制杆并不起作用。

7), 加强环(也称为增强环、均压环), 当金属膨胀节的设计压力、直径和温度增加时,波纹部分需要得到增强去牵制薄壁波纹管的环向应力。这些加强的部件称为加强环,加强环有多种形式,材质取决于设计条件。

6, 安装指导

1),保护金属膨胀节的波纹管元件部分不受任何如压痕、弧击、焊接飞溅及其它任何可能导致整个膨胀节产品失效的损害,可采用阻燃布或其它遮蔽材料来对波纹管元件进行保护。禁止使用受损的金属膨胀节产品。

2),将金属膨胀节的法兰孔与对接管道的法兰孔对齐。不要尝试对金属膨胀节进行扭转、压缩、拉伸等操作来调整法兰孔对接不准的问题( Vanstone法兰允许少量的转动进行校准)。如果金属膨胀节在法兰孔对准时受到了扭转力,会导致循环寿命降低或者发生金属膨胀节产品失效。以往的经验告诉我们,解决这一问题的有效方法是在金属膨胀节产品还没有最终紧固在合适的位置上时,先不要将配对法兰焊接在管道系统中。

3),所有的固定支架、导向装置及支撑装置必须严格按照工程图纸及规范进行安装。

4),当金属膨胀节配有导流筒时,导流筒上会标记箭头来指明介质流动方向。因此,金属膨胀节要按照介质流动方向进行正确安装。

5),如果不是冷拔应用,不允许在安装期间改变金属膨胀节的长度。

6),在安装结束后以及系统启动前再拆除运输拉杆。

7),如果测试介质的重量明显超出了金属膨胀节在系统中实际应承受的重量,那么对于如何支撑这部分多出来的重量要额外注意。

8),如果涂料中含有低熔点金属或者其它化合物,尤其是铝或锌,那么就一定要保证这些涂料不要与波纹管元件的波纹部分直接接触。

9),所有的安装程序均需严格遵照EJMA安全操作规范进行。

10),金属膨胀节必须安装在便于进行阶段性检测的区域。如出现任何像凹痕或划痕等损伤的信号,均需对波纹管元件进行检测。受损的金属膨胀节必须立即更换。

11),最终系统检查---安装完成后,拆除运输拉杆,检查所有的固定支架、导向装置及支撑装置。向系统缓慢施加测试压力,检查金属膨胀节的固定支架及导向装置是否出现不规则运动。如果不规则运动明显,立即降低压力并重新检查系统是否出现故障。

注意:测试压力应不超过设计压力的1.5倍。