焦玉青 柳 強(qiáng) 周忠義

（1.山東四方實(shí)業(yè)集團(tuán)有限公司，山東 泰安 271000；2.泰安市金水龍金屬容器有限公司，山東 泰安 271000）

0 概述

伴隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，壓力容器的需求呈現(xiàn)出高參數(shù)方向發(fā)展的趨勢(shì)，即更高溫度、更高壓力、更大直徑、更大厚度等方向發(fā)展。 致使膨脹節(jié)在高參數(shù)下的設(shè)計(jì)、制造及應(yīng)用顯得尤為重要，為此Ω 型膨脹節(jié)（圖1）得到廣泛應(yīng)用，目前Ω 型膨脹節(jié)由于本身結(jié)構(gòu)形式的影響，常規(guī)的內(nèi)壓強(qiáng)度試驗(yàn)對(duì)波紋管與之連接的端部加強(qiáng)環(huán)的環(huán)焊縫檢漏效果很差， 即給Ω 型膨脹節(jié)進(jìn)行氣壓試驗(yàn)時(shí)，如果產(chǎn)生泄漏，波紋管與端部加強(qiáng)環(huán)接觸處均勻地產(chǎn)生氣泡，而且分布在一整圈的位置，由于端部加強(qiáng)環(huán)起加強(qiáng)作用的那部分需與波紋管貼合緊密，氣體會(huì)根據(jù)兩者的貼合情況從不同部位漏出。進(jìn)而形成波紋管與端部加強(qiáng)環(huán)產(chǎn)生一整圈的氣泡，對(duì)泄漏點(diǎn)的查找?guī)砹死щy。 本文通過Ω 型膨脹節(jié)在實(shí)際制造中，強(qiáng)度試驗(yàn)遇到泄漏時(shí)，如何查找與波紋管連接的環(huán)焊縫泄漏點(diǎn)。依據(jù)相關(guān)的理論計(jì)算確定Ω 型膨脹節(jié)的許用外壓， 針對(duì)Ω 型膨脹節(jié)的許用外壓確定外壓檢漏試驗(yàn)壓力， 以此壓力進(jìn)行Ω 型膨脹節(jié)外壓檢漏試驗(yàn)，比較常規(guī)強(qiáng)度試驗(yàn)與外壓檢漏試驗(yàn)的優(yōu)越性。

圖1 Ω 型膨脹節(jié)

1 Ω 型膨脹節(jié)許用外壓的確定

根據(jù)我公司承接的某某項(xiàng)目換熱器用膨脹節(jié)，針對(duì)實(shí)際制造中遇到的問題展開理論計(jì)算。文獻(xiàn)[2]一方面討論將Ω 型波紋管看成具有加強(qiáng)圈的筒體，Ω 波可以看成是筒體組合的加強(qiáng)圈， 來校核Ω 型波紋管直邊強(qiáng)度和穩(wěn)定性。 另一方面討論Ω 波部分強(qiáng)度計(jì)算。 本文采用推導(dǎo)出的強(qiáng)度和穩(wěn)定性計(jì)算方法，針對(duì)此項(xiàng)目用膨脹節(jié)進(jìn)行理論計(jì)算， 確定Ω 型膨脹節(jié)許用外壓，膨脹節(jié)的設(shè)計(jì)參數(shù)見表1。

（1）Ω 型波紋管直邊壁厚許用外壓計(jì)算見表2，依據(jù)GB 150—2011《壓力容器》外壓圓筒校核進(jìn)行的理論計(jì)算。

表1

表2

表3

（2）Ω 型波組成的加強(qiáng)圈強(qiáng)度計(jì)算見表3。

（3）根據(jù) Ω 型波的強(qiáng)度計(jì)算表 4，確定 Ω 型波的許用外壓。

從本文表2 中的計(jì)算結(jié)果可以看出，此膨脹節(jié)的外壓檢漏壓力可以定為0.3 MPa 以下是安全的，從Ω型波紋管在負(fù)壓下自身強(qiáng)度的計(jì)算結(jié)果，Ω 型波紋管有限元分析結(jié)果（比薄殼理論計(jì)算大15%左右），可以看出許用外壓要高于0.3 MPa。 即使Ω 型波沒有足夠的剛度和波圓環(huán)較大， 受外壓時(shí)Ω 型波不能保持圓形，有限元分析結(jié)果與按薄殼理論的計(jì)算公式的計(jì)算結(jié)果有較大的差異[1]。 也不會(huì)影響此處許用外壓的確定。膨脹節(jié)做外壓檢漏試驗(yàn)取值必定選用各個(gè)強(qiáng)度計(jì)算所能滿足的最低值，所以膨脹節(jié)的外壓檢漏試驗(yàn)取0.3 MPa 是合理的。

2 檢漏試驗(yàn)

傳統(tǒng)膨脹節(jié)氣壓試驗(yàn)采用膨脹節(jié)兩端加密封蓋固支的辦法進(jìn)行，由于該膨脹節(jié)自身結(jié)構(gòu)形式等因素的影響，檢驗(yàn)波紋管與端部加強(qiáng)環(huán)連接的環(huán)焊縫泄漏點(diǎn)，采用傳統(tǒng)打壓方法很難實(shí)現(xiàn)，為此我們?cè)O(shè)計(jì)了專門的打壓結(jié)構(gòu)形式，其結(jié)構(gòu)如圖2 所示。 此打壓工裝對(duì)于產(chǎn)生泄漏的Ω 型膨脹節(jié)的檢驗(yàn)泄漏效果非常明顯，由圖2 可以看出，在進(jìn)行外壓檢漏試驗(yàn)時(shí)波紋管環(huán)焊縫泄漏點(diǎn)，可以直接在焊縫位置噴肥皂水顯現(xiàn)出氣泡。

3 結(jié)論

本文中計(jì)算所得的Ω 型膨脹節(jié)許用外壓， 作為膨脹節(jié)外壓檢漏試驗(yàn)壓力或許偏于保守，但作為檢漏試驗(yàn)壓力已經(jīng)夠用， 至于Ω 型膨脹節(jié)外壓試驗(yàn)壓力的確定沒做討論。本膨脹通過外壓檢漏試驗(yàn)找到泄漏點(diǎn)進(jìn)行修補(bǔ)后， 又進(jìn)行了內(nèi)壓強(qiáng)度試驗(yàn)滿足用戶要求，現(xiàn)已經(jīng)投入使用至今運(yùn)行平穩(wěn)，說明Ω 型膨脹節(jié)外壓檢漏尋找環(huán)焊縫的泄漏點(diǎn)是可行的。

圖2 膨脹節(jié)結(jié)構(gòu)圖

表4