Hlavní typy a provedení vlnovcových kompenzátorů

Vlastnosti provozu potrubí a zařízení, zejména změny teploty v jejich délce, vyžadují použití vlnovcových kompenzátorů různých typů a provedení.

Na malých úsecích potrubí, výměníků tepla a dalších zařízení se používají axiální vlnovcové kompenzátory, které absorbují relativně malé změny teploty.

Pokud je nutné absorbovat významná prodloužení potrubí, používají se kompenzátory závěsového typu, instalované v různých závěsových systémech. V některých případech se používají speciální typy vlnitých dilatačních spár.

Pružné prvky vlnovcových dilatačních spár

Hlavní částí vlnovcového kompenzátoru jakéhokoli typu je pružný prvek (vlna nebo jinak řečeno vlnovec). Je to tenkostěnná, elastická a vysoce pevná vlnitá skořepina. Schopnost pružných prvků (vlnovců) zkracovat nebo zvětšovat délku (pohybovat), stejně jako ohýbat při zatížení, poskytuje kompenzační schopnost vlnovcových dilatačních spár.

V závislosti na směru zatížení působícího na konce pružného prvku může dojít k deformacím různých typů. Stlačení a natažení pružného prvku podél podélné osy odpovídá činnosti kompenzátoru axiálního typu, jehož kompenzační schopnost se rovná změně délky pružného prvku. Když kompenzátor kloubového typu pracuje, ohebný prvek se ohýbá tak, aby svíral úhel mezi rovinami jeho kloubových konců.

Pružné prvky bez kroužků se obvykle používají při relativně nízkých tlacích prostředí. Kroužky umožňují použití pružných prvků při zvýšeném tlaku prostředí. Vlny profilu ve tvaru V bez prstenců se během stlačování, tahu a ohýbání pružného prvku pohybují vůči sobě méně rovnoměrně než vlny profilu ve tvaru Ω, což se vysvětluje velikostí podříznutí (počáteční výchylka) vlnové stěny. Zvětšením poloměru podříznutí se zvyšuje elasticita zvlnění a rovnoměrnost jejich provozu. Kroužky na žlabech vln zlepšují výkon pružných prvků.

Pružné prvky s omezujícími kroužky odolávají vysokým vnitřním tlakům bez obecné ztráty stability (podélný ohyb). Kroužky navíc řídí ohyb vlny při jejím pohybu a snižují koncentraci napětí v její stěně. Snížená koncentrace napětí a absence podélného ohybu u pružných prvků s omezujícími kroužky zvyšují spolehlivost a životnost dilatačních spár. Vlna s profilem ve tvaru Ω má prstence menší hmotnosti než vlna s profilem ve tvaru V. Existuje tendence dále snižovat hmotnost prstenů jejich výrobou z dutých polotovarů nebo použitím válcovaných pásů k ražení prstenů s profilem podkovy. Kroužky vln ve tvaru V jsou obvykle odnímatelné (připevněné šrouby). Někdy se však používají monolitické kroužky. V případě jednodílného provedení jsou kroužky umístěny na polotovar pružného prvku před jeho zvlněním. Konstrukce omezovacích kroužků pružných prvků s profilem ve tvaru Ω je jednodílná.

• Flexibilní prvky lze vyrábět jako jedno-, dvou- nebo vícevrstvé. Zvýšení počtu vrstev při zachování jejich celkové tloušťky zvyšuje pružnost a snižuje namáhání pohybem, což má za následek zvýšenou odolnost pružných prvků.

Pružné prvky jsou obvykle vyrobeny z legovaných ocelí. Západoněmecká společnost JWK, která vyrábí pružné prvky kompenzátorů válcováním svařovaných válcových plášťů za tepla na válcích, používá legované žáruvzdorné oceli. To umožňuje použití pružných prvků s tenčími stěnami při relativně vysokých teplotách a tlacích než při jejich výrobě z uhlíkové oceli. Tenké stěny vlnovcových vln zase zvyšují kompenzační kapacitu a elasticitu s menším namáháním. Pro získání pružných prvků z oceli s potřebnými mechanickými vlastnostmi jsou vyráběny na stroji s automatickou regulací teploty při zvlnění obrobku.

Firma vyrábí pružné prvky vlnovcových kompenzátorů, určených pro provoz v neagresivním prostředí s teplotami do 450°C, z chrommolybdenové oceli Atrix – IOE, která po tepelném zpracování a vylepšení (normalizace a popouštění) má mez kluzu 45 kg/cm² a pevnost v tahu 85-95 kg/cm. Při teplotách nad 400°C se dlouhodobá pevnost této oceli snižuje. Proto se pro neagresivní prostředí a teploty 450-500°C používá chrom-molybden-vanadová nebo chromniklová ocel s obsahem 17-19% Cr a 8-9% Ni. Pro teploty do 700°C se používá pouze chromniklová ocel pro agresivní prostředí se používá stabilizovaná chromniklová ocel s titanem.

Společnost Nissho Ltd (Japonsko) při výrobě pružných prvků vlnovcových kompenzátorů využívá hydraulické lisování svařovaných válcových plášťů na speciálních lisech. Přířezy jsou po tepelném zpracování (austenizaci) zvlněné. Předpokládá se, že tato metoda poskytuje největší spolehlivost pružných prvků, protože během deformace pod vnitřním tlakem pracovní tekutiny, který překračuje podmíněný tlak Ru axiálního kompenzátoru, jsou obrobky nataženy v průměru o 30-50% (v závislosti na na velikosti kompenzátorů). Drobná vada ve svaru nebo tepelně ovlivněné oblasti způsobuje prasknutí obrobků při jejich zvlnění, proto je nutná neustálá kontrola kvality kovu obrobků a svarů.

• Na základě experimentů bylo zjištěno, že životnost kompenzátorů s hydraulicky vyráběnými vlnovci je 5-10x delší než životnost čočkových kompenzátorů s obvodovými svary.

Pro odstranění vodního kamene se vlnitý vlnovec po tepelném zpracování podrobí moření v kyselé lázni, po kterém se povrch prvku leskne a zvyšuje se jeho korozní odolnost.

Pro výrobu pružných prvků kompenzátorů se v závislosti na jejich provozních podmínkách používají různé materiály. Pokud jsou vlnovcové kompenzátory KSO určeny pro provoz v prostředí s teplotami do 500°C, které mohou způsobit mezikrystalovou korozi, používá se pro výrobu pružných prvků ocel XI3HI0T.

Po přivaření ohebného prvku k tryskám ze stejné jakosti oceli jsou vlnovcové kompenzátory podrobeny tepelnému zpracování v elektrické peci při teplotě 850-870°C po dobu 3 hodin. (stabilizace). Měch s trubkami se vyleptá, poté se vypere v horké vodě a vysuší.

• Hlavní operací při výrobě flexibilního kompenzačního prvku je zvlnění dutého válcového polotovaru, prováděné různými způsoby pomocí různých zařízení.

V tuzemské i zahraniční praxi je nejrozšířenější metodou hydraulické lisování pružných prvků. V tomto případě jsou pružné prvky vyráběny pod tlakem tekutiny. V jedné operaci se vytvoří několik vln (skupinová metoda). Hydroforming se provádí na speciálním nebo standardním hydraulickém lisu v závislosti na velikosti kompenzátorů vlnovce, jejich sériovém čísle a počtu vln, což umožňuje získat libovolný profil zvlnění, dostatečnou rozměrovou přesnost pružného prvku a čistič povrchu dílů.

Pružný prvek kompenzátoru je vyroben z nerezové chromniklové oceli. V tomto případě je předskládaná skořepina podél spoje svařena podélným švem v prostředí argonu, tepelně zpracována a zvlněna v lisu.

Použití ocelí jakostí 0H18N10 a X18H10T pro výrobu pružných prvků výrazně zvyšuje jejich odolnost proti korozi a vysoká tažnost a sklon k deformaci ztužovat umožňuje natahovat zvlnění značné výšky v jedné operaci hydraulického tváření. Tažnost těchto ocelí obvykle přesahuje 50 %.

Automatické argonové svařování podélného švu pláště pomocí netavitelné (wolframové) elektrody a přídavného drátu ze stejné jakosti oceli jako plášť se provádí na svařovacím stojanu, kde je svar pevně přitlačen měděná podšívka uvnitř pláště. V tomto případě je vytvořen hladký a rovný šev s přípustným přebytkem tloušťky nad povrchem základního kovu do 0,4 mm (použití pulzního svařování tuto hodnotu snižuje).

• Plastické vlastnosti, stejně jako struktura svaru a obecného kovu se zlepší austenitizací při tepelném zpracování obrobku v elektrické peci po dobu 8-12 minut. při teplotě 1070-1120°C a následném ochlazení ve vodě.

Aby se zabránilo zploštění tenkostěnných obrobků při vysokých teplotách, doporučuje se používat speciální elektrické pece vertikálního typu. V tomto případě je obrobek přiváděn do komory na suspenzi a je spouštěn společně se suspenzí do vodní lázně, která je umístěna pod pecí. V případě ohřevu v konvenční komorové elektrické peci se obrobek po ochlazení ve vodě válcuje, aby se obnovil jeho válcový tvar.

Použití nejmodernější metody svařování v kombinaci s austenitizací s extrémně nízkým obsahem feritu v kovové struktuře zvyšuje tažnost a pevnost svaru. V poslední době se pro zmenšení přebytku jeho tloušťky nad základním kovem na 0,1 mm používá válcování nebo kování svaru před tepelným zpracováním, což snižuje nerovnoměrné ztenčení stěny obrobku v tepelně ovlivněné zóně při hydraulickém tváření pružných prvků, jako např. stejně jako napětí ve svaru při ovládání vlnovcového kompenzátoru.

Technologický režim hydroformingu a konstrukce nástroje určují kvalitu pružného prvku a ovlivňují životnost jeho provozu. Hydraulické tvarování zvlnění v dutém válcovém obrobku se provádí jeho výškovým usazením (současné hydraulické natahování a deformace obrobku tuhým nástrojem To umožňuje dosáhnout menšího ztenčení stěny obrobku a snížit tlak). pracovní tekutiny. U dilatačních spár malého průměru (150-200 mm) nepřesahuje ztenčení stěny v horní části zvlnění 16-20% a u dilatačních spár o jmenovitém průměru 800-400 mm je to 10-12 %.

Pro hromadnou výrobu vlnitých kompenzátorů je zapotřebí vysoce výkonná a snadno ovladatelná zařízení, proto se na speciálních horizontálních hydraulických lisech vlní flexibilní prvky se značným rozsahem průměrů a počtem vůlí.