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波纹补偿器的制造方法及特点

2017-08-23 来源:河北华洁机械设备有限公司 点击次数:1024

简介: 波纹管补偿器常用的制造方法及特点 波纹管补偿器的制造工艺主要是由管坯制造,波纹管制造和补偿器组装焊接三部分组成。 1波纹管管坯制造工艺 波纹管的管坯有无缝管坯和焊接管坯,无缝管坯一般采用旋压拉伸和轧制等压...

波纹管补偿器常用的制造方法及特点

波纹管补偿器的制造工艺主要是由管坯制造,波纹管制造和补偿器组装焊接三部分组成。

1波纹管管坯制造工艺

   波纹管的管坯有无缝管坯和焊接管坯,无缝管坯一般采用旋压拉伸和轧制等压力加工方法制造,适用于直径较小的管坯制造;而波纹膨胀节的直径较大,因此大多采用焊接管坯。波纹管管坯的焊接可采用钨极直流氢弧焊、钨极脉冲氢弧焊、微束等离子焊、熔化极氩弧焊等方法。根据管坯单层厚度不同来选择适当的焊接方法,一般单层厚度在0.5~1mm可选用钨极直流氢弧焊;1mm以上可选用熔化极氢弧焊;2mm以上也可用手工电弧焊;单层厚度在0.5mm以下,可采用钨极脉冲氩弧焊和微束等离子焊。不论采用哪种焊接方法,都应采用硬规范(即大电流、高焊速)焊接,使焊接时接头的热影响尽量的小,提高焊接接头的力学性能。

多层波纹管的管坯,单层厚度一般都小于2mm,而在通径小于lm的波纹管中,大量采用)0.5mm厚的板材制造管坯。焊接时通常采用自动焊,这样有利于保证管坯焊接的质量。

对于薄壁焊接,焊接缺陷主要是外部缺陷,如烧穿、未焊透、过烧、咬边、焊缝凹陷等。所以焊缝通常只进行外观检验,而不进行X射线检测。壁厚为0.5mm的管坯焊缝用X射线检测必要性不大,因为这么薄的板材焊缝内部不可能有大于φ0.5mm的缺陷(气孔、夹杂),即使存在这么小的缺陷,由于X 射线检测的灵敏度关系也难以确定。波纹管管坯材料大都采用SUS300系列不锈钢,焊接性较好,另外,薄壁材料焊接时焊接接头的拘束度小,不易产生裂纹。对于壁厚为1~2mm的管坯焊缝,如果采用钨极氢弧焊或熔化极氩弧焊,并且是自动焊,采用单面焊双面成形工艺,焊接层数为一层时,也可以不进行X射线检测。对于壁厚大于2mm的管坯焊缝根据使用要求,供需双方可协议决定是否对焊缝进行X射线检测。

管坯的纵焊缝条数应尽量少,相邻纵焊缝的间距应大于25Omm。

管坯制造工序:板材剪切—卷筒—焊前清理—管坯焊接—管坯校圆—管坯套装

1.1 板材剪切

按工艺排版图和工艺卡的要求,调整剪切机的定位挡板(或在板材上划线),然后剪切板材。第一张剪切后,应进行尺寸检查,合格后再进行批量剪切,并每间隔一定数量(5~ 10张)抽检一次。检查项目有圆周展开长度和高度、切口直线度、相邻两边的垂直度。

1.2 卷筒

将剪切好的板材按直径大小用卷板机卷制成圆筒。对于直径与壁厚比值较大,能够自由弯曲成圆简的管坯可以不进行卷筒。

1.3 焊前清理

为了保证焊接质量,必须进行焊前清理,焊接接头处不得有油污和灰尘,可用无水乙醇或丙酮清洗待焊处表面,晾干后尽快进行焊接,焊工在焊接装配操作时不要用手直接接触待焊处表面。

1.4 管坯焊接

按工艺卡上的焊接规范参数调整好管坯焊机,将管坯在焊接夹具上装夹好,然后进行焊接。焊接后逐件进行检查,不得有烧穿和未焊透等焊缝缺陷,焊缝凹陷(或余高)和对口错边量应小于板厚的10%。

1.5 管坯校圆

在卷板机上对管坯进行校圆。

1.6 管坯套装

多层波纹管在制造过程中,各层间的间隙应小于或等于单层板厚。公称通径小于或等于1500mm时,层间间隙小于或等于0.5mm;公称通径大于1500mm时,层间间隙小于或等于lmm。管坯套装前应将管坯端口的毛刺清理干净,以免划伤管坯表面。应认真清洗每一层管坯的内外表面,不得有油污、水、灰尘。套装时各层管坯的纵焊缝应相互均匀错开。

2波纹管制造工艺

   目前,波纹管成形主要方法有液压成形、机械胀形和滚压成形。

波纹管制造工艺方法较多。不同工艺制造的波纹管性能差异较大,对波纹管性能影响较大。目前国内外波纹管的主要制造工艺有整体液压成型工艺、胀压工艺、滚压工艺,此三种成型工艺中整体液压成型工艺制造波纹管质量最好,胀压工艺次之,滚压工艺最差。同时制造成本也是整体液压成型工艺最高,胀压工艺次之,滚压工艺最低。

波纹管制造工序如下:波纹成型—波纹管端边缝焊—波纹管端口剪切

2.1 波纹成型

2.1.1液压成型工艺及特点

利用模具和水介质压力成型的一种方法。其特点是:波纹管集合尺寸准确,表面无损伤。因此,该方法制造的波纹管抗腐蚀能力强,疲劳寿命高,是目前波纹管制造最先进、质量最可靠的工艺方法。但模具成本较高,成型速度较慢。液压成型可生产多层波纹管。

2.1.2胀压成型工艺及特点

是利用内模撑出波纹的一种工艺方法。成型时无需充液体介质,因此成型简便、速度快、工艺成本低。但该波纹管内表面的损伤也很严重,抗腐蚀性能较低,疲劳寿命较低。所成型的波纹管不是一个理论上的圆形,几何尺寸不准确。只能制作一些使用场合要求不高的波纹管。

2.1.3滚压成型工艺及特点

是利用一组工作滚轮研展出波纹的一种工艺方法,其特点是可制造大口径尺寸的波纹管,工艺成本低,只能成型单层波纹管。该工艺生产的波纹管,表面损伤严重,因此抗腐蚀性能差,疲劳寿命低,只能制作一些使用场合要求不高的波纹管。

2.1.4焊接成型、爆炸成型、电沉积成型、机械旋压成型方法因使用较少,只用于一些特种波纹管的制造。

综上,在冶金行业如高炉系统、热风炉系统、冷风系统、煤气系统用波纹管最好选用液压成型工艺方法制造,如烟风道用波纹管可选用机械胀压或滚压成型工艺制造。

2.2 波纹管端边缝焊

由于多层波纹管是由多层薄壁圆筒组成,为了保证波纹管与连接件(法兰或接管)的焊接质量,应采用电阻缝焊,将端边熔成单层,这样使波纹管与连接件的焊接工艺性变好.焊接质量可靠,不易出现层间渗漏。按工艺卡规定的直边段长度定位,根据壁厚和层数选定焊接规范进行焊接。一般在电阻缝焊时普遍采用水冷却,但在波纹管端边缝焊中禁止采用水冷却,因为冷却水如果进入波纹管层间,两端被焊后,波纹管层间是一个密封空间.在波纹管使用过程中,如果使用温度较高,残留在波纹管层间的水就会急剧汽化,使波纹管层间由于水的汽化产生非常大的压力,造成波纹管破坏。

2.3 波纹管端口的剪切

按图样或工艺卡要求的直边段长度进行端口剪切,剪切方法有以下几种:

(1)采用手动或电动剪进行端口剪切,此方法投资小,切口质量也较好,但生产效率低、劳动强度大,且不能剪切较厚的材料。

(2)采用专用的滚剪机,此方法生产效率高,切口质量好。但是,此设备不是通用设备,需生产厂家自行设计和制造。

(3)采用空气等离子切割的方法,此法简单易行,设备已形成系列,价格适宜,生产效率高,但切口质量不如前两种方法,并且切口表面有氧化物,切割后需用角向砂轮进行修磨,在切割和修磨过程中产生的金属粉尘,使得作业环境很差。

2.4 波纹管在制造过程中的检验

(1)波纹管允许有轻微的模痕,不得有大干钢板厚度负偏差的划痕,凹坑或凸凹不平。

(2)波纹管的波高、波距、波纹总长的公差应符合GB 1804 中Js18级要求。

(3)波纹管两端同轴度公差值,当公称通径小于等于500mm时,为5mm;当公称通径大于500mm时,为公称通径的1%,且小于等于l0mm。

(4)波纹管两端口平面应与主轴线垂直,垂直度偏差为公称通径的1%,且小于等于3mm。

3 补偿器组装焊接

波纹管补偿器的组焊工序由于补偿器的结构型式不同,生产工序也不尽相同,但主要工序有:波纹管与端管(或法兰)的组焊—复式补偿器组焊(包括导向块或挡板等附件)—压力试验—其他附件的装配或焊接(如内导流套、外套、导向杆、预拉伸杆等)—总装检验。

波纹管和端管的连接焊缝往往属于异种钢焊接,不锈钢中的合金元素含量经焊接后会有烧损和稀释。为防止腐蚀的发生,该焊缝的焊接需要采用特别的焊接材料并应进行100%无损检验,不允许存在任何缺陷。为保证波纹管元件和端管连接处的焊接强度,波纹管元件和端管的焊接不采用搭接形式而采用对接的形式,以确保该连接焊缝承受的是正应力而非剪应力。

波纹管补偿器在组焊过程中应对以下各项进行检验:

(1)波纹管直边段内外径的尺寸公差应符合GB1804 中H12(或h12 )级要求。

(2)波纹管补偿器与管道(或设备)的连接法兰和端管的尺寸及技术要求应符合相应的标准端管连接时,两端管口应开30度+/-2.5度的坡口。

(3)波纹管补偿器的端管为钢板卷制电焊管时,端管的外接端口周长公差和圆度公差应符合相关规定。

(4)波纹管与端管(或法兰)等相连的环焊缝应采用钨极氨弧焊或熔化极氩弧焊,波纹管单层壁厚大于2mm时可采用电弧焊。

(5)组装波纹管补偿器时应对波纹管采取保护措施,防止焊接电弧烧穿波纹管和焊渣飞溅到波纹管上。补偿器各部位的焊缝不得有裂纹、气孔、夹渣等缺陷,咬边深度不得大于0.5mm。

(6)波纹管补偿器承压焊缝焊接之后,应对承压焊缝进行压力试验,试验压力为设计压力的1.5倍。根据补偿器的容积大小,保压10~30min,检查补偿器各部位有无渗漏,受压时最大波距与受压前波距之比不超过1.15。

(7)补偿器组焊后应进行外观和几何尺寸的检验。补偿器两端面同轴度公差:当公称通径小于等于500mm时,为5mm;当公称通径大于500mm时,为公称通径的1%,且小于等于10mm 。补偿器两端面与主轴线垂直度公差为公称通径的1%,且小于等于3mm。补偿器在出厂前进行预拉伸的,预拉伸后的出厂长度公差也应符合规定,对补偿器自由状态长度和预拉伸后的出厂长度分别进行检验。

补偿器出厂前的检验主要有上述的外观检查、几何尺寸检查和压力检验。对有特殊要求的补偿器,可根据使用工况、工艺要求等,按供需双方协议进行其它方法的检验,如气密性试验、渗漏和着色,无损检验等。


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