焦玉青 柳 強 周忠義

（1.山東四方實業(yè)集團有限公司，山東 泰安 271000；2.泰安市金水龍金屬容器有限公司，山東 泰安 271000）

0 概述

伴隨著我國經濟快速發(fā)展，壓力容器的需求呈現出高參數方向發(fā)展的趨勢，即更高溫度、更高壓力、更大直徑、更大厚度等方向發(fā)展。 致使膨脹節(jié)在高參數下的設計、制造及應用顯得尤為重要，為此Ω 型膨脹節(jié)（圖1）得到廣泛應用，目前Ω 型膨脹節(jié)由于本身結構形式的影響，常規(guī)的內壓強度試驗對波紋管與之連接的端部加強環(huán)的環(huán)焊縫檢漏效果很差， 即給Ω 型膨脹節(jié)進行氣壓試驗時，如果產生泄漏，波紋管與端部加強環(huán)接觸處均勻地產生氣泡，而且分布在一整圈的位置，由于端部加強環(huán)起加強作用的那部分需與波紋管貼合緊密，氣體會根據兩者的貼合情況從不同部位漏出。進而形成波紋管與端部加強環(huán)產生一整圈的氣泡，對泄漏點的查找?guī)砹死щy。 本文通過Ω 型膨脹節(jié)在實際制造中，強度試驗遇到泄漏時，如何查找與波紋管連接的環(huán)焊縫泄漏點。依據相關的理論計算確定Ω 型膨脹節(jié)的許用外壓， 針對Ω 型膨脹節(jié)的許用外壓確定外壓檢漏試驗壓力， 以此壓力進行Ω 型膨脹節(jié)外壓檢漏試驗，比較常規(guī)強度試驗與外壓檢漏試驗的優(yōu)越性。

圖1 Ω 型膨脹節(jié)

1 Ω 型膨脹節(jié)許用外壓的確定

根據我公司承接的某某項目換熱器用膨脹節(jié)，針對實際制造中遇到的問題展開理論計算。文獻[2]一方面討論將Ω 型波紋管看成具有加強圈的筒體，Ω 波可以看成是筒體組合的加強圈， 來校核Ω 型波紋管直邊強度和穩(wěn)定性。 另一方面討論Ω 波部分強度計算。 本文采用推導出的強度和穩(wěn)定性計算方法，針對此項目用膨脹節(jié)進行理論計算， 確定Ω 型膨脹節(jié)許用外壓，膨脹節(jié)的設計參數見表1。

（1）Ω 型波紋管直邊壁厚許用外壓計算見表2，依據GB 150—2011《壓力容器》外壓圓筒校核進行的理論計算。

表1

表2

表3

（2）Ω 型波組成的加強圈強度計算見表3。

（3）根據 Ω 型波的強度計算表 4，確定 Ω 型波的許用外壓。

從本文表2 中的計算結果可以看出，此膨脹節(jié)的外壓檢漏壓力可以定為0.3 MPa 以下是安全的，從Ω型波紋管在負壓下自身強度的計算結果，Ω 型波紋管有限元分析結果（比薄殼理論計算大15%左右），可以看出許用外壓要高于0.3 MPa。 即使Ω 型波沒有足夠的剛度和波圓環(huán)較大， 受外壓時Ω 型波不能保持圓形，有限元分析結果與按薄殼理論的計算公式的計算結果有較大的差異[1]。 也不會影響此處許用外壓的確定。膨脹節(jié)做外壓檢漏試驗取值必定選用各個強度計算所能滿足的最低值，所以膨脹節(jié)的外壓檢漏試驗取0.3 MPa 是合理的。

2 檢漏試驗

傳統(tǒng)膨脹節(jié)氣壓試驗采用膨脹節(jié)兩端加密封蓋固支的辦法進行，由于該膨脹節(jié)自身結構形式等因素的影響，檢驗波紋管與端部加強環(huán)連接的環(huán)焊縫泄漏點，采用傳統(tǒng)打壓方法很難實現，為此我們設計了專門的打壓結構形式，其結構如圖2 所示。 此打壓工裝對于產生泄漏的Ω 型膨脹節(jié)的檢驗泄漏效果非常明顯，由圖2 可以看出，在進行外壓檢漏試驗時波紋管環(huán)焊縫泄漏點，可以直接在焊縫位置噴肥皂水顯現出氣泡。

3 結論

本文中計算所得的Ω 型膨脹節(jié)許用外壓， 作為膨脹節(jié)外壓檢漏試驗壓力或許偏于保守，但作為檢漏試驗壓力已經夠用， 至于Ω 型膨脹節(jié)外壓試驗壓力的確定沒做討論。本膨脹通過外壓檢漏試驗找到泄漏點進行修補后， 又進行了內壓強度試驗滿足用戶要求，現已經投入使用至今運行平穩(wěn)，說明Ω 型膨脹節(jié)外壓檢漏尋找環(huán)焊縫的泄漏點是可行的。

圖2 膨脹節(jié)結構圖

表4