膨脹節必須具備多種功能。橡膠膨脹節是管道系統中靈活的部件,但這種靈活性也是有代價的。膨脹節通常是管道系統中薄弱的部件,必須根據應用情況精心選擇。膨脹節與泵相連,可以減少振動。如果位于連接的管道中,膨脹節會隨著管道的熱管移動而移動。膨脹節在系統壓力和溫度條件下提供密封,并能抵抗腐蝕性介質。成功的關鍵在于為應用選擇合適的彈性體,了解所需的移動、壓力和溫度,以及正確的安裝。
橡膠膨脹節的構成
簡單地說,就是橡膠。或者更專業地說,是彈性體。彈性體由高分子量聚合物鏈制成,硫化(或固化)后可以反復拉伸并恢復到原始長度。不同類型的聚合物鏈與硫化方法相結合,賦予橡膠適合各種應用的特性。不過,膨脹節的作用遠不止彈性體這么簡單。典型的膨脹節由三個部分組成:管(tube)、骨架(carcass)和覆蓋層(cover)。
一、膨脹節涉及的名詞術語
管
管是一種保護性的防漏襯里,由合成橡膠或天然橡膠制成,具體視服務而定。這是一種無縫管,覆蓋整個內孔到法蘭外緣的管。其目的是防止所處理的介質穿透骨架并削弱織物。這些管可設計用于化工、石油、污水、氣體和磨蝕性物料的使用工況。
覆蓋層
膨脹節的外表面(覆蓋層)由天然橡膠或合成橡膠制成,具體取決于使用要求。覆蓋層的主要功能是保護骨架免受外部損壞或傷害。可提供特殊的聚合物以抵抗化學品、油、陽光、酸性氣體和臭氧。此外,還可在膨脹節外部涂上一層保護涂層,以提供額外的保護。
橡膠膨脹節可以從多個方面與輪胎進行比較。兩者都是由增強橡膠制成,可根據需要為各種工況定制并承受壓力。
骨架
膨脹節的骨架或主體由織物組成,必要時還可加上金屬加強件(加固)。
織物加固:骨架織物加固裝置是管和覆蓋層之間的柔性支撐構件。標準結構通常使用優質合成織物。在壓力和溫度較低的情況下,也可使用天然織物。所有織物層都浸漬有橡膠或合成化合物,以保證織物層之間具有柔韌性。
金屬加固:嵌入骨架中的金屬絲或實心鋼環經常用作膨脹節的加固。金屬的使用有時會提高額定工作壓力,并為真空服務中的膨脹節提供剛度。
膨脹節類型
橡膠膨脹節有兩種主要類型:軸向型和球型。軸向型膨脹節的主體(骨架)為圓柱形,帶有鋼筋環。這種類型的膨脹節通常還具有拱形結構,以適應額外的運動。軸向型膨脹節可根據具體安裝要求定制。密封面為寬面法蘭。
球形膨脹節利用主體形狀來提供堅固而靈活的連接。球形主體形狀可使整個主體的壓力分布均勻,無需鋼筋,僅使用織物加固。球形膨脹節通常具有浮動法蘭和珠狀封接,而不是寬面法蘭。
三、應用注意事項
雖然橡膠膨脹節看似靈活,可以輕松彎曲、扭曲和拉伸,但在將這些膨脹節納入管道布局時,仍有很多注意事項。
壓力推力
壓力推力有時會讓安裝人員感到意外,而且可能會讓人措手不及。由于橡膠膨脹節具有柔性壁,因此在受到壓力時會像氣球一樣膨脹。織物和鋼筋會抑制徑向拉伸,但對軸向沒有真正的約束。唯一的軸向約束是外部的控制桿或管錨。
因此,除了橡膠體的彈簧力之外,軸向約束還將受到壓力推力的影響。管錨上的總作用力是壓力推力加上橡膠體的彈簧力。對于帶有控制桿的膨脹節,壓力推力將受到控制桿的限制,除非膨脹節被壓縮。
彈簧力可能很明顯,但壓力推力可能不明顯。如果膨脹節安裝時沒有任何約束,壓力推力很容易移動連接的管道。
另一種常見的安裝方式是將膨脹節作為泵的接頭(連接器)。在這種安裝方式中,通常也會使用控制桿來約束接頭。
在這種安裝方式中,不需要錨,因為壓力推力受到控制桿的限制。
四、維護和安裝
與汽車輪胎一樣,橡膠膨脹節也有使用壽命,也是系統的一個維護項目。與汽車輪胎不同的是,橡膠膨脹節的使用壽命不是以里程數來衡量的。膨脹節的使用壽命取決于多個因素,包括工作溫度和壓力、環境條件、移動和正確安裝。
如果不按照制造商的說明和 FSA的建議進行安裝,再好的膨脹節也會失去作用。
對于關鍵服務應用中的膨脹節,更換膨脹節的一般規則是五年。對于非關鍵工況的膨脹節,應定期進行觀察,并計劃在10年后進行更換。某些膨脹節的使用壽命可長達30年,具體取決于運行工況。
膨脹節故障通常涉及到安裝問題。以下是一些較為常見的安裝問題:
1)使用膨脹節是為了補償管道不對中。撓性膨脹節的特性使其很容易被用來補償管道不對中。切勿這樣做!如果使用膨脹節來補償管道不對中,則部分額定移動量將被不對中占用。此時,膨脹節很容易過度伸展。
2)未安裝錨或控制桿。這種不幸的情況通常會導致膨脹節在壓力下過度伸展。如上所述,缺乏約束會使膨脹節超出其移動極限。
3)膨脹節未按適當的面對面長度安裝。這與補償管道不對中的膨脹節類似,只不過管道可能是對中的,但法蘭之間的空間太短或太寬,無法將膨脹節正確地安裝在空檔位置。很多時候,膨脹節被擠壓在兩個靠得太近的法蘭之間。這會損壞球形膨脹節的珠狀封接,導致密封失效。
4)螺栓松動。幾乎所有參觀過的安裝都有螺栓松動的情況,松動到可以用手指擰緊。請務必按照制造商建議的螺栓扭矩和重新擰緊時間表進行操作。