国标膨胀节计算问题？

奥氏体相材料（奥氏体不锈钢，镍基合金等）的膨胀节校核疲劳即可吗？不用考虑强度破坏吗？！

在用SW6等国产软件计算换热器的膨胀节时，经常遇到奥氏体相材料的膨胀节，当组合应力大于2倍的屈服时，只要疲劳校核通过就合格了！要确定这个规定是否合理，我们要理清一个问题奥氏体相材料的膨胀节是否会发生强度破坏。在网上查了一下只看到十几年前有一起把304材料膨胀节的失效判定为强度失效的，还写了几篇论文，没见到破坏图片也没仔细看论文内容；不清楚判断是否准确。在国外标准方面：日本标准和ASME标准中都明确是要评定膨胀节的强度的。不知道国内的专家为啥就一棍子打死觉得奥氏体相材料的膨胀节就不会发生强度破坏！

日本标准膨胀节的应力分类

ASME Ⅷ-1膨胀节的工况和应力的规定

ASME Ⅷ-2膨胀节的规定

注：Sps=max（3S,2Sy）即取3倍许用用力和2倍屈服的大值。注意如果奥氏体相材料经过应变强化，用应变强化后的强度，许用应力再取0.9倍的屈服强度就不合适了！

前二天做了台BKM换热器的分析，换热管是不锈钢，壳体材料Q345R,膨胀节材料304，由于管程壁温远大于壳程壁温，管壳程变形差接近15mm。在SW6的模拟计算书中膨胀节的组合应力1200多MPa由于意外工况设计次数较少只有100次，疲劳校核合格所以膨胀节计算合格。分析的结果膨胀节最大应力1124MPa，这个值如果按ASME或日本标准进行应力分类评定的话是远超许用应力的。即使考虑奥氏体相材料的应变强化导致的屈服强度增加还是一样会超过很多。

整体模型

局部模型

应力分析结果

综合考虑国内外的标准规定，实际使用膨胀节的破坏形式。我认为在限定条件中要明确给出组合应力大于2倍屈服且小于x倍的屈服才可以疲劳计算合格，证明膨胀节没有问题。例如我分析的这台设备的膨胀节最大应力值已经大于6倍的设计温度下的屈服了！而且看计算结果即使再大一些疲劳计算还是会通过！

不锈钢材料的常温实际屈服大概在标准规定值的1.3-1.8倍（小厂生产的材料除外），不锈钢膨胀节成型的过程会导致材料的屈服强度提高大约再次翻倍。ASME BPVC标准的薄壁膨胀节规定可以取2.3倍标准屈服值。目前国内的不锈钢材料常温屈服很高，做非常温（例如200℃）的性能试验会发现设计温度下的屈服就已经不比标准规定高多少了甚至有时都不满足标准的高温屈服要求，抗拉强度还会不满足设计温度下抗拉强度的规定。综合考虑国内外的标准和实际情况，个人认为奥氏体相材料的膨胀节的组合应力应控制上限；根据温度和材料的实际屈服值，上限控制在4-7倍的设计温度下的屈服强度；一般情况下不建议超过6倍屈服！

上面提到了非常温的材料的实际屈服问题，顺便说一下双标材料如SA-240 304/304L，常温力学性能很容易满足要求。但是高温时就很有难度了，如果用双标材料时，设计温度稍高时建议附加高温拉伸试验，提出高温屈服强度要求。