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管道補償器疲勞測試和計算說明

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管道運行中的溫度變化都可能引起管道及設備的熱脹冷縮,從而也使波紋管產生伸縮變形。有些場合,也會因機械位移而產生管道補償器伸縮變形。這些位移變化所引起的應力往往是交變應力。管道補償器在交變應力作用下就可能引起疲勞失效。對補償器而言因位移變化較大,所以引起的交變應力范圍也較大,容易引起疲勞破壞,因此補償器的疲勞已成為設計計算時必須認真考慮的問題。
  關于補償器疲勞的設計計算公式或曲線,一般有兩類:
  一類是為經驗理論公式,如在曼森-柯芬公式基礎推演而得的蘭格公式就屬此類。
  另一類是以實驗數據為基礎的公式或曲線,像EJMA(美國膨脹節制造商協會標準)標準中的計算式和曲線就屬此類。根據實際應用情況來看,EJMA的計算公式和實際情況較為接近,但是各種設計公式或圖線都是有一定適用條件的。
  同時,補償器疲勞壽命的影響因素很多,數據也較分散,因此,為了實際考核波紋補償器的抗疲勞性能或者為了檢驗波紋管可以承受預定的變形循環次數,對補償器進行疲勞試驗是很有必要的。疲勞壽命也是考核管道補償器產品質量的一個重要指標。
  1)波紋補償器試件
  波紋補償器疲勞試驗的試件,一般應是實際產品。作為試件的波紋補償器產品應是有代表性的合格產品。試件的波數應不小于3個,波紋管的波形及制造工藝應符合有關標準要求,試驗前,應全面常握波紋管的各種參數。
  2)波紋補償器疲勞試驗條件的決定
  波紋補償器疲勞試驗應在專用的疲勞試驗機上進行,目前常用的疲勞試驗機有液壓式或機械式兩類。
  對于設計溫度在材料蠕變溫度下的波紋補償器,試驗可在常溫下進行。在對波紋補償器進行疲勞試驗時,波紋管內可以是常壓,也可以是采用變化的壓力。后者更接近于波紋補償器的實際使用工況。其循環位移可以是拉壓對稱位移循環,也可以是從自由長度進行軸向壓縮至規定值的位移循環。決定循環試驗速率時,應使位移在各波間能均勻地分配為原則,一般以每分鐘不超過30次為宜。
  補償器疲勞試驗中,當金屬波紋管出現了穿透性裂紋時,即認為已發生疲勞破壞。此時測得的循環壽命,即為不銹鋼波紋管補償器的實際疲勞破壞壽命(次)。
  在疲勞試驗中不銹鋼波紋管補償器各波的變形可能不一致,要注意觀察各波距的變化。在進行不銹鋼波紋管補償器疲勞破壞壽命計算時,可根據各波距循環位移的實際測量值和不銹鋼波紋管的實際尺寸進行。同時,為便于分析,也要根據圖樣上的名義尺寸進行計算。最后列表進行比較。

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