回到基础:伸缩节

流体密封协会(FSA)非金属伸缩节部门和伸缩节制造商协会(EJMA)的许多成员认为伸缩节是许多管道系统中被遗忘的部件。其他管道系统部件——法兰、垫片、过滤器、阀门、泵和管道本身——似乎占据了大部分设计时间。BETVICTOR体育官网

在许多方面，伸缩节是设计良好的管道系统中最重要的组成部分。他们是整个系统中“活生生的”动态部分。

如果没有设计良好和放置良好的膨胀接头，泵喷嘴、阀体和管道锚等部件可能会面临过度负荷和振动疲劳。如果没有适当的补偿，高温下的热增长可能会损坏一些管道，降低其使用寿命。

伸缩缝有时会被误解。尽管名为伸缩节，但在操作过程中，伸缩节通常不会膨胀。它们在大多数应用程序中进行压缩。在管道系统中，伸缩节可以减轻热振动和机械振动和/或运动带来的应力。

在欧洲，不使用“伸缩缝”一词。它们被称为“补偿器”，这是对它们最好的描述。

管材的热生长如果被忽视或忽视，将会造成严重的问题。碳钢管的热膨胀系数为6.4 x10-6英寸/英寸-华氏度(in/in-F)，当温度上升260华氏度时，每100英尺增长近2英寸，而T-304不锈钢的增长速度大约是这个速度的1.5倍。聚氯乙烯(PVC)管材热膨胀系数是不锈钢的3倍以上。

如果不使用伸缩节，即使只有30 - 40英尺长的管道也会出现问题。

为了使伸缩节能够在管道增长时进行适当的压缩，它们必须位于两个固定点或锚点之间。一个锚定的设备被认为是一个固定点。

有了这些点，管道就会从每个锚向伸缩缝生长，压缩伸缩缝。如果没有伸缩接头或复杂而昂贵的管道弯曲设计的缓解机制，来自热增长的应力被锚和管道本身所吸收，导致过度应变和潜在的破坏。

固定点(管锚)设计用于承受伸缩缝和系统压力施加在其上的合力。

伸缩缝的压力推力定义如式1。

例如，一个12英寸内径(ID)的伸缩节的平均直径可能是13英寸。计算有效面积并乘以内部压力额定值为每平方英寸100磅(psig)，将得到13,273磅的推力。如果没有适当设计的锚，这种力可能会导致管道移动，使伸缩缝抵消这些力。

在轴向变形作用下，伸缩缝的弹簧速率也必须考虑。在本例中，弹簧速率为500磅/英寸(lb/ In)并不罕见。

对于1英寸的压缩，必须在锚的合力上再加500磅的轴向力。这些因素常常被忽视。

在处理这些类型的运动时，一个重要的考虑因素是控制棒的使用，控制棒是安装过程中添加到伸缩节的重要硬件部件。

与人们普遍认为的相反，控制棒的设计并不能使伸缩缝保持在一条直线上，也不能防止伸缩缝在过度的横向偏移中移动。它们的设计目的是限制伸缩节在操作过程中暴露的活动量。

这些运动可能由较大的力引起，因此关节和控制棒的设计必须能够承受所涉及的所有应力。

非金属伸缩接头

非金属膨胀接头通常由三层组成:管、体和盖。该管是由合成橡胶或天然橡胶制成的防泄漏保护内胆。它通过伸缩节内径从外法兰无缝延伸到外法兰。

盖板是伸缩缝的外表面，由合成橡胶或天然橡胶制成。它的设计目的是保护伸缩节的内部部分不受外部条件的影响。

车身(有时被称为“胴体”)是由管和盖包裹起来的内部加固。阀体在不同的系统压力和真空条件下提供伸缩节的结构强度。

车身可以有两种类型的增强:由优质合成织物组成的织物增强和金属丝或实心钢圈形式的金属增强。

所有层都有助于伸缩缝的整体强度和保护，同时保持灵活性。

在大多数化工应用中，非金属伸缩接头优于金属伸缩接头。弹性体通常比金属接头更耐酸、溶剂和油。

在腐蚀性化学应用中，金属接头可能需要昂贵的奇异材料，如铬镍铁合金、哈氏合金或Carpenter 20。聚四氟乙烯(PTFE)能抵抗除氢氟酸以外的几乎所有化学物质。

在许多应用中，弹性伸缩接头的弹簧率低于金属接头，特别是在高压应用中。非金属接头比金属接头能更好地处理一些较高的压力条件。

较低的弹簧速率在新的PVC管道系统中是至关重要的，其中管道比标准金属管道更弱。使用非金属较软的膨胀接头可以降低管道和锚的负载，因此PVC管不太可能发生故障。

金属伸缩接头在寿命周期方面有限制。有必要知道一个关节能在预测的运动中运动多少个周期。某些程序可以用来预测疲劳金属断裂预计何时发生。

另一方面，非金属膨胀接头不受循环疲劳的限制。一般来说，非金属伸缩缝比金属伸缩缝能更好地承受轴向压缩和横向偏移运动组合，因为材料疲劳不是一个因素。

非金属接头在吸收振动时也优于金属接头。它们具有固有的阻尼能力。金属接头在处理高振幅和高频振动时通常达不到可接受的寿命。弹性伸缩接头是泵吸入和排放应用的理想选择，因为它们能够吸收轴向和横向运动以及振动。

选择与规格

在为给定的应用选择正确的伸缩缝时，最终用户必须知道伸缩缝安装区域的准确设计条件。

专家一致认为，许多非金属伸缩缝失效是由于信息不正确或信息缺乏造成的。

所需的最重要的信息可以用首字母缩略词“STAM(M)P”来描述，详细内容如下。

大小:尺寸包括伸缩缝的内径以及面对面(F-F)或总长度(OAL)。

温度:这是指伸缩节内部和外部应用程序的最低和最高工作温度。

应用程序:这是指伸缩缝将如何使用。接头安装在哪里?另外，它附加在什么类型的设备上?管道、泵或其他设备?设备连接是否有力/力矩限制?另外，需要什么类型的建筑?目的是补偿尺寸变化，热膨胀/收缩或减少振动传递?在伸缩缝设计的众多变化中，哪种最合适?

媒体:这是指可能与伸缩节内层衬垫接触的操作介质，以及可能与覆盖材料不兼容的外部大气条件。

运动:这是指伸缩节在操作过程中预期经历的活动量。运动包括轴向伸展和压缩，横向运动和角度运动。这与未对准不同，未对准是在初始安装之前管道未对准时发生的一种情况。

压力:这是指应用程序的预期操作压力和/或真空度。

图2显示了伸缩缝中最常见的四种运动。它们包括轴向伸展和压缩，横向或平行运动，以及角度运动。通常，准确的数据和正确的解释确保了管道系统的成功。一些回归基础的一般性信息可能会有所帮助。

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下个月:发现新版的伸缩缝技术手册