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一、标准修订的指导思想

积极采用国际标准和国外先进标准是我国的一项重要技术经济政策,是技术引进的重要组成部分。制、修订标准应做到技术先进,经济合理,安全可靠,适合国情。

和记怡情娱乐官网 是按照上述精神和要求开展工作的。对于本标准的修订,和记怡情娱乐官网 主要参照采用了最新版本的美国EJMAS一93。同时和记怡情娱乐官网 还参考了GBl6749-1997、GJB1996-94及最新版本的美国ASME B31.3、ASME BPVC Ⅲ-1-NC、ASME BPVC Ⅷ-1、MIL-E-17813F,英国BS6129,日本JIS B2352、JIS B 8277;原苏联的DOCT 23129等国内、外先进标准的有关技术内容。标准修订还考虑了国内膨胀节行业现状并吸收了近些年来膨胀节行业在产品设计、制造和试验研究方面的经验和成果。

标准修订版按GB/Tl.1-1993和GB/T1.3-1997规定编写。

二、修订的主要内容和理由

l、范围

与前版相比,对本标准的适用范围这次作了如下修改:

a)取消了对膨胀节工作条件的限制。膨胀节的工作条件取决于管系工作条件,通过对膨胀节材料的正确选用及膨胀节结构的合理设计一般总是可以保证满足任何管系工作条件要求。

b)修改了本标准使用的膨胀节。明确规定了膨胀节是用于管道中的,其挠性元件是整体成形的无加强U形、加强U形和Ω形波纹管,膨胀节是各种型式、规格的圆形膨胀节。

c)将前版"本标准不适用于按GBl50规定设计、制造验收的金属波纹管膨胀节"修改为"压力容器用膨胀节亦可参照使用"。压力容器用膨胀节只是在制造质量管理要求上有所差异,其他内容应当基本相同。

2、定义

修订版在"定义"一章取消了“单式技杆型膨胀节”和“双膨胀节”两个术语,补充了"复式自由型膨胀节"、"复式万向铰链型膨胀节"、"加强环"等七个术语并给出了定义(见3.6、3.9、3.13~3.17)。

众所周知,单式拉杆型膨胀节因其横向位移能力太小而不被常用,双膨胀节实际上是两个单式轴向型膨胀节的组合。新增的两种型式膨胀节已在国内被大量广泛用于工厂设备间的连接管道中,实际上己经成为常用型式膨胀节。

各种型式膨胀节术语的定义的表述包括结构、能否承受波纹管压力推力和可吸收的主要位移三方面内容。

3、分类

按GB/T1.3-1997中5.4.2规定;修订版增加了"分类"一章。

膨胀节产品型式由膨胀节型式、波纹管型式和膨胀节端部连接型式三个要素组成 (见表 1~3)。膨胀节产品规格由设计压力、公称直径和设计位移,三个主要要素构成,它们反映了膨胀节的尺寸、耐压能力和位移能力。在此基础上对膨胀节产品型号表示方法作出了规定(见4•2)。

由于本标准前版对膨胀节型号表示方法没有作出规定,因此各膨胀节制造厂在其产品样本中采用了各自互不相同的产品型号表示方法。在调研阶段和记怡情娱乐官网 了解到几乎所有单位都认为本次修订时有必要对产品型号表示方法作出规定,这样做既便利于用户选用产品又有利于规范目前行业内产品型号表示的混乱局面。

4、波纹管材料要求

对于波纹管常用材料,删去了碳钢和低合金钢,补充了耐蚀合金 (见5•1•1)。

这一修订主要是参照了BS6129、JIS B 2352、MIL-E-17813F及大量的国内、外厂家产品样本的内容。碳钢和低合金钢一般推荐用于压力容器膨胀节,耐蚀合金国内、外已大量用来制造对耐腐蚀性和高温性能要求高的波纹管。这样的修订比较符合波纹管用材的国内、外现状。

同时,修订版还补充了对波纹管材料状态和表面质量的要求,修改了部分材料允许使用温度范围的上限值。

5、波纹管设计要求

修订版等效采用EJMAS-93内容,增加了加强U形波纹管和Ω形波纹管的设计规定(见附录A)。和记怡情娱乐官网 所做的验证试验表明这些设计规定是安全、合理的。

附录A中还补充了对波纹形状设计的规定。对于U形波纹管;规定τc=τr≥(4+n)δ,这参照了EJMAS和AMSE BPV Ⅲ-1的内容。对于Ω形波纹管,规定L0≤r/2,r0>4nδ,这是根据Broyles论文的内容确定的。和记怡情娱乐官网 认为国外标准和论文所作的这些规定是合理的,它有利于减小U形和Ω形波纹管应力集中影响并可保证Ω形波纹管的耐压性能不降低。

附录A还将设计疲劳寿命安全系数nf由≥15修改为≥10。这是以调研阶段国内主要厂家意见及七二五所和晨光机器厂等单位的疲劳寿命试验结果作为依据而修改的、对三种型式的成形态奥氏体不锈钢波纹管,各单位的疲劳寿命试验结果表明;采用nf=10进行设计时其实测疲劳寿命值均大于本标准要求的试验疲劳寿命值,nf≥10的规定是合理的,详情可见《波纹管设计公式试验验证报告》。

6、 制造要求

修订版补充了受压筒节制造要求(见5.3.2),并增加了连接环向焊缝制造要求(见5.3.3.1~5.3.3.4)。

对受压筒节制造规定了五条要求,这些要求主要参照了GB16749、GB50235、GB985、GBl50等标准的有关内容。特别是5•3•2•2条对钢板卷制焊接筒节规定应按GB 50235一97中4•3要求制造,这一规定改变了前版只规定了周长公差和圆度公差要求的情况,使受压筒节制造质量有了全面可靠保证。

前版对波纹管与受压筒节间连接环向焊缝的制造要求没有作出规定,这次增加了这方面的内容;明确规定了波纹管连接环向焊缝宜为全焊透波纹管壁厚的对接型焊缝,波纹管与受压筒节连接型式宜为构插型式或外套型式,受压筒节的承插口和坡口面宜采用机械方法加工,并规定了焊缝外观检查的验收标准。这些规定主要参照了ASME BPV Ⅲ-1-NC、ASME BPVC Ⅷ-1、JIS B 8277等标准的有关内容。

7、无损探伤要求
 

针对前版对管坯纵向焊缝、受压筒节焊缝、波纹管连接环向焊缝三种焊缝无损探伤要求的规定可操作性差的问题,这次作了大幅度修改,修改过程中参照了EJMAS-85、EJMAS-93、ASME B31.3-97、ASME BPVC Ⅲ-1-NC-95、ASME BPVC Ⅷ-1-95、JIS B 8277-93、BS 6129-81、GB150-98、GB16749-97、GJB1996-94等标准的相关内容,其修改要点如下:

a) 管坯纵向焊缝应按不同工况和情况进行不同数量的内、外表面着色渗透探伤或射线探伤(7.3.2.2),规定了着色渗透探伤的适用范围和验收标准(见5•3•1•6•1)。

b) 受压筒节纵向焊缝和环向焊缝一般应进行局部射线探伤,规定了验收标准(见5.3.2.4)。

c) 波纹管连接环向焊缝应按不同工况和情况进行不同数量的着色渗透探伤(7.3.2.3),规定了验收标准(见5.3.3.4)。

d) Pd≤O.lMPa的膨胀节,上述三类焊缝可以不进行探伤(见7.3.2.4)。
    这些规定较之前版中《根据使用要求》决定是否探伤及探伤数量的规定更具体化了,具有好的可操作性,同时明确规定了验收标准,方便了判断验收。

8、试验要求

参照ASME B31.3-97和EJMAS-93的有关规定修改了压力试验要求,对内压膨胀节的试验压力作出了新的规定(见5.4.1.1),这是基于试验压力下波纹管不应产生失隐和屈服这一考虑而规定的。另外补充了真空条件用膨胀节压力试验要求(见5.4.1.3)。

修订版对疲劳试验要求作了全面修改(见5.4.3),规定了以下几项内容:

a) 疲劳试验目的是检验波纹管经受规定位移循环次数的能力,这意味着波纹管的试验位移循环次数应为规定次数,达到此规定次数时疲劳试验即完成,波纹管未发生疲劳破坏即为合格,如波纹管发生了疲劳破坏即为不合格。

b) 明确规定了疲劳破坏的定义。

c) 定量地规定了疲劳试验位移循环次数要求,此次数应为Ks43[Nc],并说明了应力系数Ks的取值。

上述a)参照采用了EJMAS-93、BS 6129-81的内容,b)参照采用了EJMAS-93的规定,c)参照采用了ASME BPVC Ⅲ-1-NC-95的有关内容并加上了和记怡情娱乐官网 的具体分析意见。

关于Ks的计算介绍如下,

Ks- 应力系数

Ks=Ksc•Kss   且≥1.25    

Ksc- 设计疲劳曲线的温度修正系数

Ksc=Ct=Eb/Ebt(ASME规定Ksc=(2[σ]b)/([σ]b+[σ]bt))

Kss-试验结果的统计偏差系数

Kss=1.47-0.044Nf/5

建立疲劳曲线的疲劳试验数据点数量

经查,EJMAS一93给出的无加强U形,加强U形,Ω形波纹管平均疲劳曲线的Nf分别为 52、70、16。经计算Kss分别为1.01、0.85、1.33。考虑到波纹管允许使用温度上限值,就可得出5.5.4中的关于疲劳试验位移循环次数要求的规定。

9、试验方法

对于疲劳试验方法,主要有以下内容的修订(见6.7):

1)增加了对试验装置的要求;

2)补充了对试验波纹管波数的要求;

3)增加了对试验循环位移形式和位移范围的要求;

4)补充了试验循环速率的要求;

这些修订内容参照采用了EJMAS-93、ASME BPVC Ⅲ-1-NC-95的有关规定,同时也考虑了和记怡情娱乐官网 的实际经验。

10、检验规则

修订版在"检验规则"一章及其他相关章节取消了刚度试验和失稳试验两个型式试验项目。

刚度试验一般用来验证标准给出的理论初始轴向弹性刚度公式的精度。和记怡情娱乐官网 及其他单位所进行的波纹管刚度试验结果都己证明本标准附录A给出的刚度计算式有很好的精度。对于大多数应用场合,膨胀节刚度性能不认为是重要的使用性能,设计单位往往对膨胀节刚度值不作为设计条件而提出具体要求。一般情况下只向设计单位提供计算弹性刚度值并以此值作为工作刚度值使用就足够了,没有必要再规定刚度试验要求了。同时考虑到几乎所有的国外标准都没有将刚度试验列为产品检验项目,因此修订版取消了这项试验。

按美国EJMAS-93和ASME BPVC Ⅲ-1-NC-95标准,失稳试验与子午向屈服-破裂试验一样都是用来验证标准给出的有关设计计算公式的破坏性试验项目,并且对这两项验证性试验都有对试件数量的要求。本标准附录A给出的Psc和Psi计算公式是根据EJMA失稳试验结果加了2.25安全系数而得到的,和记怡情娱乐官网 在标准修订中所安排的设计公式验证试验也证明这些公式用于膨胀节压力稳定性设计是足够安全的。如按这些公式进行设计,波纹管在使用中是不应出现失稳现象的。另外,在产品压力试验中对波纹管压力稳定性规定有要求,符合这个要求的膨胀节在正常使用中可保证不会发生失稳问题。因此,在型式检验中没有必要再额外规定失稳试验要求了,所有国外标准在产品检验项目中都没有规定失稳试验这一事实也支持了上述观点。

产品的质量由设计质量、制造质量和交货准备质量构成,设计质量是由采用安全可靠的设计公式来保证的,产品检验项目的确定应主要考虑与制造质量有关的项目,例如外观检查、尺寸检查、无损探伤、压力试验、疲劳试验等项目。

三、待定问题及其说明

下面列举的几个与波纹管设计有关的技术问题国内目前尚难以解决而暂时不能在修订版中作出明确规定,这些问题包括:

-- 设计温度下成形态波纹管材料屈服强度取值;

-- 角位移和横向位移对柱稳定性能影响;

-- 轴向压缩位移对平面内稳定性的影响;

-- 轴向拉伸位移对耐压强度性能影响;

-- 最大应力幅值对疲劳性能的影响。

上述问题是国内各单位在设计工作中遇到的不可回避的重要问题,不少单位部有各自的经验方法应用在具体设计工作中,但均缺乏足够的资料依据和试验支持。个别厂家正在通过查阅国外贸料或通过试验研究试图予以解决,但均无适用的成熟成果报导。鉴于上述情况,和记怡情娱乐官网 认为有必要呼吁全行业都来积极开展试验研究工作,期望再次修订标准时对这些问题的解决能有所突破。

四、与国外同类标准的分析对比

为使本标准与国内外相关标准协调一致,在本标准的编制过程中,对于重要技术内容的修订,和记怡情娱乐官网 参照上述九个国外相关标准和两个相关国家标准,分析吸收了其中的某些先进技术内容。

同时,针对这些相关标准对某些技术内容的规定存在着不够完善与不够明确、具体的问题,和记怡情娱乐官网 作了相应的补充并使其规定得明确、具体。另外,和记怡情娱乐官网 还修改了这些相关标准中个别不适合我国厂家实际情况的内容。这样,使本标准的规定更具良好的可操作性。

关于与国外相关标准对比的详细情况,可见《与国外先进标准对比》一文。