波纹管是指用可折叠皱纹片沿折叠伸缩方向连接成的管状弹性敏感元件,波纹管在仪器仪表中应用广泛,主要用途是作为压力测量仪表的测量元件,将压力转换成位移或力,波纹管管壁较薄,灵敏度较高,测量范围为数十帕至数十兆帕,它的开口端固定,密封端处于自由状态,并利用辅助的螺旋弹簧或簧片增加弹性,工作时在内部压力的作用下沿管子长度方向伸长,使活动端产生与压力成一定关系的位移,活动端带动指针即可直接指示压力的大小,波纹管常常与位移传感器组合起来构成输出为电量的压力传感器,有时也用作隔离元件,由于波纹管的伸展要求较大的容积变化,因此它的响应速度低于波登管,波纹管适于测量低压。
一、按成形工艺分类
1、液压成形波纹管:
液压成形是波纹管的最常用成形方法,利用在管坯中的液体压力,是管坯在限制环中胀形,直到沿环向出现屈服,然后再压缩管坯到所需的长度,小直径波纹管多采用这种方法。
2、滚压成形波纹管:
滚压成形工艺主要用于加工大型波纹管,是依靠设在管坯中的成形轮的滚压成形,可以单波滚制成形,有的装置亦可一次成数个波纹。
3、机械胀形波纹管:
采用在管坯内部扩胀的胎具,逐个地胀压成波纹,初步成形后,再用内外锟精压定制。
4、焊接成形波纹管:
对于波高过大或波形特殊的波纹管,多采用冲压焊接工艺,当波高超过极限时,材料延伸率已不允许采用整体成形工艺,或因波形复杂,整体成形极其困难时也多采用焊接成形,这类波纹管由于不能承受内压,不太适用于作膨胀节的柔性段。
5、沉积成形波纹管:
该工艺是利用电沉积方法将波纹管材料沉积到芯模上,然后将芯模熔蚀,这种波纹管材料是一种十分柔软的纯镍金属材料,且是无孔的,因此,能耐高真空,并可进行焊接,膨胀节柔性段不宜用这种波纹管,因为成本太高,而且仅限于镍材。
二、按层数分类:
1、单层波纹管:
对在静载荷下起位移补偿的波纹管多采用单层波纹观,其制作简单、成本低,在保证设计要求的承压能力、补偿量、刚度和疲劳寿命的前提下,应优先选用单层波纹管。
2、多层波纹管:
对受交变载荷作用,或较为重要的管线,多选用两层以上的多层波纹管,与单层相比,在相同承载能力下,刚度较小,抗疲劳性能也好。
适用于生产波纹管的材料必须具有良好的可塑性、高的弹性、抗拉强度和疲劳强度,稳定的弹性性能和良好的焊接性能。
1、耐高压:
耐压是对阀门及波纹管的基本要求,但随着阀门压力等级的升高,波纹管壁厚增加和刚度加大,给阀门开启及波纹管制造都增加了难度;波纹管生产厂家一般不单纯增加壁厚,而是通过增加层数的方法提高产品耐压力,同时降低了波纹管的轴向刚度,减小阀门开启力;公称压力15MPa(900 lb)以下的奥氏体不锈钢材料波纹管壁厚范围一般为0.1-0.3mm,层数1-6层,该压力等级下的波纹管具有一定通用性,已形成系列产品,当压力达到25MPa(1500lb)以上时,要根据阀门口径和工作温度选择合适的材料,由波纹管专业生产厂家设计生产。
2、耐腐蚀:
非金属材料耐腐蚀性能优良,衬氟塑防腐阀门应用广泛,四氟波纹管阀门也有一定的应用领域,但因非金属材料强度和耐热性都较低,一般使用温度不超过150℃, 应用范围受到限制,以304、316L为代表的不锈钢可以应对腐蚀性较弱的工况,但要对抗例如氯碱行业的湿氯腐蚀以及其他苛刻腐蚀性工况时,必须采用耐腐蚀性能优良的耐腐蚀合金材料。
1、高弹性极限、抗拉强度和疲劳强度,保证波纹管正常工作。
2、良好的塑性,便于波纹管的加工成形,且能通过随后的处理工艺(冷作硬化、热处理等)获得足够的硬度和强度。
3、较好的耐腐蚀性能,满足波纹管在不同环境下工作要求。
4、良好的焊接性能,满足波纹管在制作过程中的焊接工艺要求,对于地沟敷设的热力管网,当补偿器所处管道地势较低时,雨水或事故性污水会浸泡波纹管,应考虑选用耐蚀性更强的材料,如铁镍合金、高镍合金等。