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中美膨胀节介绍及区别

时间:2021-08-09 来源:欧标美标压力容器设计 浏览:

2019年12月份有前同事因为没太听懂别人和他说的大波、小波膨胀节;问过我之后建议我写篇膨胀节的介绍。春节在家窝着,想起来了就花点时间简单写写,不写计算过程因为计算99.9%都是软件计算(常规软件或分析软件)。

在GB16749-97版是有小波和大波的说法的,小波高的就是薄壁膨胀节,大波高的就是厚壁膨胀节;对应ASMEBPVC的标准薄壁波纹管(膨胀节)对应的章节是附录26,厚壁膨胀节对应的是附录5。

GB 16749-97表4-2 代号及说明
代号里的X就是xiao(小),D就是da(大)。再结合2018版膨胀节的标准以及97版的膨胀节的数据就能准确得出前面的小波对应薄壁,大波对应厚壁了。这个说法不是非常普遍,但也有人用一般来说四十左右甚至更老的人才会用这个说法(如果你很年轻说明你被身边的人影响了)。

GB/T 16749-2018表4

GB 16749-97 ZX的结构及尺寸

计算过程不做介绍新的SW6 4.0膨胀节(按2018版膨胀节标准)模块目前不如SW6 3.1版,不能单独计算膨胀节。我不想吐槽两个版本的膨胀节标准内容上不连续的问题,没详细做全面对比只知道厚壁膨胀节平面失稳压力的公式有非常非常大的改变。美国的标准也会出现不连续(例如之前提到过的钢结构的标准)那是因为对基础理论的研究有了新的进展。中国标准的不连续大部分是借鉴对象改变。一段时间抄苏联,一段时间抄欧洲,过一段时间又抄美国;这倒是和中国足球很像。
厚壁膨胀节是有减薄量的一般是在12%~15%之间,圆弧半径R要大于等于3倍的膨胀节的名义厚度(投料厚度)。增加波高h和增大圆弧半径R都能增加膨胀节的补偿能力,如果压力较高增加波高就要慎重了因为波高增加会降低膨胀节抵抗平面失稳的能力。
如果用SW6和PV elite-Nozzle Pro./compress计算过同一个或相似的换热器,会发现不锈钢等膨胀节SW6计算1-2个波就能通过,用TEMA的分析法可能5个波都过不了,尤其是壳程压力稍高的时候(例如大于1.6MPa)。我认为国标的规定和TEMA的规定都是有问题的。国标的不锈钢膨胀节只要疲劳通过就不管膨胀节的强度是否有问题(之前发过一篇膨胀节组合应力判断的);TEMA9th/10th标准中膨胀节位移的计算多考虑了一次压力在筒体上产生的轴向应力(以后再写文章证明我的观点)。
结构上的中国和美国的要求也是有差别的,主要体现在带丝堵的膨胀节。奇葩结构的在中国就不叫膨胀节了也不考虑其系数膨胀的能力了。2018年新版膨胀节标准没有给出很详细的带丝堵的厚壁膨胀节只有个相对简单的图,详细的可参考97版的膨胀节标准。国内标准是可以直接在膨胀节波峰处加丝堵的但是ASME标准是不允许直接在圆弧顶部设置丝堵的一定要带直段且对直段长度是有要求的。注意GB/T 16749标准对厚壁膨胀节的厚度是有限制的要小于等于30mm

ASME的结构及带丝堵对直段长度的要求

GB 16749-97厚壁且带丝堵

GB/T 16749-2018带丝堵的结构

GB/T 16749-2018厚度等的要求

EN 13445标准虽然没有明确说是薄壁膨胀节,但其计算过程和引用的板材标准等更接近薄壁膨胀节。
波峰部分直段长度对膨胀节的膨胀量和膨胀节的应力等影响以后再专门写。本信息之前关于膨胀节的文章链接见下方

国标膨胀节计算问题?

ASME 2017厚壁膨胀节的变化

膨胀节距离管板距离对管板的影响

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