育才(cai)封(feng)頭︱傳承品(pin)質，科學創新(xin)，兩代(dai)人(ren)接力共樹“育才(cai)品(pin)牌”

前言

      封頭(tou)制(zhi)造(zao)(zao)業(ye)(ye)屬于裝備制(zhi)造(zao)(zao)業(ye)(ye)，是我國(guo)工業(ye)(ye)現(xian)代化建(jian)設(she)的(de)重要產(chan)(chan)業(ye)(ye)之一(yi)(yi)(yi)。自上世紀 80 年代至今，“中(zhong)國(guo)封頭(tou)之都(dou)”新鄉縣(xian)已經(jing)匯聚起一(yi)(yi)(yi)大批封頭(tou)制(zhi)造(zao)(zao)企(qi)業(ye)(ye)，封頭(tou)產(chan)(chan)業(ye)(ye)產(chan)(chan)值(zhi)約占到全國(guo)封頭(tou)產(chan)(chan)業(ye)(ye)總產(chan)(chan)值(zhi)的(de)三分之一(yi)(yi)(yi)。在改革開放各(ge)項利好政策(ce)及市場環境的(de)推動之下(xia)，民(min)營(ying)封頭(tou)企(qi)業(ye)(ye)實現(xian)了快速(su)發展，一(yi)(yi)(yi)大批敢于拼搏(bo)、吃苦耐(nai)勞的(de)企(qi)業(ye)(ye)家涌現(xian)出來，育才封頭(tou)的(de)創始(shi)人梁總正是其中(zhong)之一(yi)(yi)(yi)。

     迎著改革開放的春風(feng)，艱(jian)苦奮斗與時代共奮進，勤勞嚴謹成就一代“封頭匠人”

1988 年，改(gai)革(ge)開放(fang)進入快(kuai)車道，育(yu)(yu)才封頭創始人梁總(zong)是一(yi)家(jia)國有企(qi)業(ye)鈑(ban)金(jin)工，手握“鐵飯碗”，身為一(yi)名技術人員，他熟知機械行(xing)業(ye)知識，對(dui)行(xing)業(ye)發展(zhan)動向嗅覺敏銳，在洞察到改(gai)革(ge)開放(fang)給機械加工行(xing)業(ye)帶來(lai)的機遇(yu)以及封頭產品(pin)的市場(chang)需求(qiu)后，他毅然決(jue)然選擇加入創業(ye)隊伍，正式建立新(xin)鄉育(yu)(yu)才封頭廠。

      育才封(feng)頭創(chuang)業之初，封(feng)頭企業少(shao)之又少(shao)，沒有經驗可以(yi)借鑒，也沒有途(tu)徑和(he)資(zi)金購進設(she)備，梁(liang)總(zong)面臨怎樣(yang)的(de)困難(nan)可想而知，但是(shi)“吃苦耐勞、堅韌不(bu)拔”是(shi)梁(liang)總(zong)的(de)性(xing)格本(ben)色，沒有設(she)備就自己做(zuo)設(she)備！沒有經驗就自己一點(dian)點(dian)摸索！不(bu)僅要堅持做(zuo)，還要做(zuo)好！正是(shi)憑借這(zhe)樣(yang)一股(gu)韌勁兒，梁(liang)總(zong)克服了(le)一個又一個困難(nan)，很快在(zai)改革開放的(de)春風中穩住了(le)育才封(feng)頭的(de)前進步伐(fa)。

“   吃(chi)過(guo)的(de)(de)苦(ku)、走過(guo)的(de)(de)彎(wan)路時(shi)刻提醒我，踏(ta)踏(ta)實(shi)實(shi)做好產(chan)品(pin)，只有(you)產(chan)品(pin)品(pin)質(zhi)過(guo)硬，我們才能得(de)(de)到客戶認可(ke)，才能穩定持續發(fa)展”，梁(liang)總經營公(gong)司 30 多(duo)年，始(shi)終把“品(pin)質(zhi)”當(dang)做企業發(fa)展主線，“品(pin)質(zhi)”早(zao)已成為育才封頭的(de)(de)企業標簽(qian)。在(zai)(zai)別(bie)人看來(lai)，對(dui)“品(pin)質(zhi)”的(de)(de)苛求是對(dui)自己奮斗成果的(de)(de)呵護，但在(zai)(zai)身邊人看來(lai)，這卻(que)是一(yi)(yi)(yi)位(wei)老(lao)技術(shu)(shu)人員的(de)(de)“一(yi)(yi)(yi)根筋”精神使然，“因(yin)為是技術(shu)(shu)出(chu)(chu)身，所以他懂得(de)(de)其中門(men)道，產(chan)品(pin)有(you)一(yi)(yi)(yi)絲缺陷(xian)他一(yi)(yi)(yi)眼就能看出(chu)(chu)來(lai)，這是他的(de)(de)職(zhi)業習慣(guan)”，梁(liang)總的(de)(de)女兒告訴(su)編者，“在(zai)(zai)父親心里(li)，公(gong)司就像一(yi)(yi)(yi)個孩子，和(he)我們姐弟幾個同等重要，父親今年 70 多(duo)歲了，還每天穿梭在(zai)(zai)公(gong)司廠(chang)區(qu)各個角落，和(he)技術(shu)(shu)工人交流，親自參(can)與封頭生產(chan)及(ji)質(zhi)檢，總是熱情滿(man)滿(man)”。

     “一份堅持(chi)、一份熱愛”，這(zhe)(zhe)是(shi)梁(liang)總(zong)帶(dai)領育(yu)才(cai)封頭(tou)穩步發展 30 余(yu)年的(de)關(guan)鍵所在。堅持(chi)和熱愛背后經(jing)歷過怎樣的(de)辛酸和難(nan)(nan)處，外人無從(cong)知曉，所以梁(liang)總(zong)講述來路時的(de)云淡(dan)風(feng)輕，才(cai)更(geng)加讓人動容。讓人感動和敬佩(pei)的(de)從(cong)不是(shi)“艱難(nan)(nan)歲月”本身(shen)，而是(shi)梁(liang)總(zong)這(zhe)(zhe)輩人身(shen)上所展現出的(de)苦干(gan)實干(gan)、不屈服(fu)不服(fu)輸(shu)的(de)精神和姿態(tai)，致敬每一位(wei)了不起的(de)父輩！邁入現代工業新航道，大(da)膽(dan)創新與時代并(bing)肩(jian)跑，激流勇(yong)進再(zai)創“育(yu)才(cai)輝煌”。

      育才封頭如今，梁總已經把(ba)企業交予(yu)兒子(zi)全(quan)權管(guan)理，接手企業后的小梁總將帶領(ling)育才封頭駛向哪條(tiao)航道呢？小梁總明確表示，他(ta)非常欽(qin)佩父輩的吃苦精神和(he)鉆研(yan)精神，也(ye)非常認可(ke)父親“一心(xin)只想做(zuo)好品質”的理念，自己會把(ba)父親的諄(zhun)諄(zhun)教導銘記于心(xin)，把(ba)育才封頭的“品質招牌”牢牢守住！

      小梁總是一位新(xin)時代下(xia)成長(chang)起來的(de)高材(cai)生，除了傳承父(fu)輩的(de)優良作風，他(ta)還有自己的(de)夢(meng)想(xiang)和追求，“我想(xiang)讓父(fu)親打下(xia)的(de)基(ji)業再(zai)上一層樓，無(wu)創新(xin)不傳承，想(xiang)往上走就(jiu)創新(xin)，現在及未來，我們會在原(yuan)有合作行業的(de)基(ji)礎上，更多地探索化工裝備、低溫深(shen)冷等高精(jing)領(ling)域，并在細分領(ling)域做出(chu)特色，為育才封頭再(zai)塑(su)新(xin)

優勢新(xin)動能”。在小梁(liang)總帶(dai)領(ling)下，育才(cai)封(feng)頭的產品(pin)和市場布局正在向高精領(ling)域邁(mai)進，并和湖(hu)北(bei)宜化、中杰特裝、誠德能源(yuan)等企業建立(li)了(le)穩定合(he)作(zuo)關系。

小梁總(zong)的(de)創新(xin)魄力(li)，不僅體現(xian)在(zai)他(ta)(ta)(ta)具(ju)備(bei)洞(dong)察清潔能(neng)源、制造等大趨勢的(de)前瞻性(xing)眼光，還(huan)體現(xian)企(qi)(qi)業(ye)管理上，自(zi)接手企(qi)(qi)業(ye)，他(ta)(ta)(ta)一(yi)直(zhi)在(zai)推進企(qi)(qi)業(ye)文化落地(di)，志在(zai)打造一(yi)家有靈魂有思想有底蘊的(de)現(xian)代化企(qi)(qi)業(ye)，在(zai)傳承育才(cai)封頭優良基因的(de)同(tong)時，通過現(xian)代化管理手段，將企(qi)(qi)業(ye)精神深入落實到企(qi)(qi)業(ye)各項發展中去；他(ta)(ta)(ta)還(huan)重(zhong)新(xin)梳理企(qi)(qi)業(ye)組織架構(gou)，更注重(zhong)技術(shu)人才(cai)培養，全力(li)打造一(yi)支(zhi)新(xin)時代下的(de)高(gao)(gao)質量人才(cai)隊伍(wu)，為育才(cai)封頭進軍領域、向高(gao)(gao)精度封頭制造商(shang)轉型升級，做好(hao)技術(shu)儲備(bei)。

后記

      不(bu)(bu)同(tong)的(de)(de)(de)時代背景，造就不(bu)(bu)同(tong)的(de)(de)(de)成長經歷(li)和人物性格，梁總父子思(si)維模式也許稍有不(bu)(bu)同(tong)，但卻有共同(tong)追求：“把育才(cai)(cai)封(feng)(feng)頭(tou)的(de)(de)(de)品質(zhi)做到極致”。從他(ta)們眼中(zhong)，編者感(gan)受到的(de)(de)(de)是，對封(feng)(feng)頭(tou)事(shi)業的(de)(de)(de)熱(re)忱和對未來的(de)(de)(de)篤定。有嚴(yan)謹(jin)務實的(de)(de)(de)做事(shi)準則，有與時俱進的(de)(de)(de)開放心態，我們完全有理由相信，育才(cai)(cai)封(feng)(feng)頭(tou)必將擁有更精彩的(de)(de)(de)未來！

1.什么叫馬氏體不銹鋼？
常溫下顯微組織為馬氏體組織，通過熱處理可以調整其力學性能的不銹鋼。通俗地說，是一類可硬化的不銹鋼。屬于馬氏體不銹鋼的鋼號有1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13、3Cr13Mo、1Cr17Ni2、2Cr13Ni2、9Cr18、9Cr18MoV等。2.常用焊接方法
焊接馬氏體不銹鋼可以采用各種電弧焊方法進行焊接。目前仍以焊條電弧焊為主，而采用二氧化碳氣體保護焊或氬、二氧化碳混合氣體保護焊，可以大大降低焊縫中含氫量，從而降低焊縫冷裂的敏感性。
3.常用焊接材料
（1）Cr13 型馬氏體不銹鋼焊條和焊絲通常在焊縫有較高的強度要求時，采用Cr13 型馬氏體不銹鋼焊條和焊絲，可使焊縫金屬的化學成分與母材相近，但焊縫的冷裂傾向大。
注意事項：a.要求焊前預熱，預熱溫度不能超過450℃，以防止475℃脆化。焊后進行熱處理，焊后熱處理是在冷至150-200℃時，保溫2h，使奧氏體各部分轉變為馬氏體，然后立即進行高溫回火，加熱到730-790℃，保溫時間每1mm 板厚為10min，但不小于2h，最后空冷。
b.為了防止裂紋，焊條和焊絲中 S、P 的含量應小于0.015%，Si 的含量應不大于0.3%。Si 含量增加，促使生成粗大的一次鐵素體，導致接頭的塑性降低。碳的含量一般應低于母材的含碳量，可以降低淬透性。
（2）Cr-Ni 奧氏體型不銹鋼焊條與焊絲Cr-Ni 奧氏體鋼型焊縫金屬具有良好的塑性，可以緩和熱影響區馬氏體轉變時產生的應力。此外，Cr-Ni 奧氏體不銹鋼型焊縫對氫的溶解度大，可以減少氫從焊縫金屬向熱影響區的擴散，有效地防止冷裂紋，因此不需預熱。但焊縫的強度較低，也不能通過焊后熱處理來提高。
4.常見的焊接問題
（1）焊接冷裂紋馬氏體不銹鋼由于含鉻量高，極大地提高其淬硬性，不論焊前的原始狀態如何，焊接總會使其近縫區產生馬氏體組織。隨著淬硬傾向的增大，接頭對冷裂也更加敏感，尤其在有氫存在時，馬氏體不銹鋼還會產生更危險的氫致延遲裂紋。
措施：1）采用大線能量 較大的焊接電流，可以減緩冷卻速度；2）對于不同的鋼種層間溫度不同，一般不低于預熱溫度；3）焊后緩冷到150～200℃，并進行焊后熱處理以消除焊接殘余應力，去除接頭中擴散氫，同時也可以改善接頭的組織和性能。
（2）熱影響區脆化馬氏體不銹鋼尤其是鐵素體形成元素較高的馬氏體不銹鋼，具有較大的晶粒長大傾向。冷卻速度較小時，焊接熱影響區易產生粗大的鐵素體和碳化物；冷卻速度較大時，熱影響區會產生硬化現象，形成粗大的馬氏體。這些粗大的組織都使馬氏體不銹鋼焊接熱影響區塑性和韌性降低而脆化。
措施：1)控制合理的冷卻速度；2)合理選擇預熱溫度，預熱溫度不應超過450℃，否則接頭長時間處于高溫下，可能產生475℃脆化;3)合理選擇焊接材料調整焊縫的成分，盡可能避免焊縫中粗大鐵素體的產生。
5.焊接工藝
1）焊前預熱焊前預熱是防止產生冷裂紋的主要工藝措施。當C的質量分數為0.1%～0.2%時，預熱溫度為200～260℃，對高剛性焊件可預熱至400～450℃。
2）焊后冷卻焊件焊后不應從焊接溫度直接升溫進行回火處理，因為焊接過程中奧氏體可能未完全轉變，如焊后立即升溫回火，會出現碳化物沿奧氏體晶界沉淀和奧氏體向珠光體轉變，產生晶粒粗大的組織，嚴重降低韌性。因此回火前應使焊件冷卻，讓焊縫和熱影響區的奧氏體基本分解完了。對于剛性小的焊件，可以冷至室溫再回火；對于大厚度的焊件，需采用較復雜的工藝；焊后冷至100～150℃，保溫0.5～1h,然后加熱至回火溫度。
3）焊后熱處理目的是降低焊縫和熱影響區的硬度，改善塑性和韌性，同時減少焊接殘余應力。焊后熱處理分回火和完全退火兩種。回火溫度為650～750℃，保溫1h，空冷；若焊件焊后需機加工的，為了得到最低硬度，可采用完全退火，退火溫度為830～880℃，保溫2h爐冷至595℃，然后空冷。
4）焊條的選用焊接馬氏體不銹鋼用焊條分為鉻不銹鋼焊條和鉻鎳奧氏體不銹鋼焊條兩大類。常用鉻不銹鋼焊條有E1-13-16（G202）、E1-13-15（G207）；常用鉻鎳奧氏體不銹鋼焊條有E0-19-10-16（A102）、E0-19-10-15（A107）、E0-18-12Mo2-16（A202）、E0-18-12Mo2-15（A207）等

雙相不銹鋼的焊接
1.雙相不銹鋼的焊接性
雙相不銹鋼的焊接性兼有奧氏體鋼和鐵素體鋼各自的優點，并減少了其各自的不足之處。（1）熱裂紋的敏感性比奧氏體鋼小得多；（2）冷裂紋的敏感性比一般低合金高強鋼也小得多；（3）熱影響區冷卻后，總是保留更多的鐵素體，從而增大了腐蝕傾向和氫致裂紋（脆化）的敏感性；（4）雙相不銹鋼焊接接頭有析出δ相脆化的可能，δ相是Cr和Fe的金屬間化合物，它的形成溫度范圍600～1000℃，不同鋼種形成δ相的溫度不同；

（5）雙相不銹鋼含有50%的鐵素體，同樣也存在475℃脆性，但不如鐵素體不銹鋼那樣敏感；
2.焊接方法的選用
雙相鋼焊接方法首選TIG焊，然后是焊條電弧焊，采用埋弧焊時應嚴格控制熱輸入和層間溫度，且應避免大的稀釋率。
注意：采用TIG焊時，宜在保護氣體中加入1-2%的氮氣（若N超過2%就會增加氣孔傾向，且電弧不穩定），以使焊縫金屬吸氮（防止焊縫表面區域因擴散而損失氮），有利于穩定焊接接頭中的奧氏體相。
3.焊材的選用
選用奧氏體形成元素（Ni、N等）較高的焊材，以促進焊縫中的鐵素體向奧氏體轉變。2205鋼多選用22.8.3L的焊條或焊絲，2507鋼多選用25.10.4L的焊絲或25.10.4R的焊條。

4.焊接要點（1）焊接熱過程的控制焊接線能量、層間溫度、預熱及材料厚度等都會影響焊接時的冷卻速度，從而影響到焊縫和熱影響區的組織和性能。為獲得最佳的焊縫金屬性能，建議最高層間溫度控制在100℃，當焊后要求熱處理時可以不限制層間溫度。
（2）焊后熱處理雙相不銹鋼焊后zui好不進行熱處理。焊后要求熱處理時,所用的熱處理方法是水淬。熱處理時加熱應盡可能快，在熱處理溫度下的保溫時間為5～30min，應該足以恢復相的平衡。在熱處理時金屬的氧化非常嚴重，應考慮采用惰性氣體保護。

當管(guan)(guan)道(dao)輸送介質或管(guan)(guan)道(dao)所(suo)處(chu)環境(jing)有溫度(du)變(bian)化(hua)時(shi)(shi)，管(guan)(guan)道(dao)由溫度(du)引起的(de)熱脹冷縮是不可避免的(de)，如果不采(cai)取一定(ding)的(de)方式補償該尺寸變(bian)化(hua)，將會在(zai)管(guan)(guan)壁內產生(sheng)很高的(de)應(ying)力(li)，通過管(guan)(guan)道(dao)傳至固(gu)定(ding)管(guan)(guan)架或設(she)備，當溫差過某一范圍時(shi)(shi)，溫差應(ying)力(li)大(da)于管(guan)(guan)子可承(cheng)受的(de)應(ying)力(li)范圍，這時(shi)(shi)就必須考慮補償問題。

在(zai)管(guan)系(xi)補(bu)(bu)償(chang)(chang)設計中，最為經濟的(de)(de)(de)是自然(ran)補(bu)(bu)償(chang)(chang)，自然(ran)補(bu)(bu)償(chang)(chang)是利用(yong)管(guan)道的(de)(de)(de)自然(ran)彎曲形狀所具有的(de)(de)(de)柔性(xing)來補(bu)(bu)償(chang)(chang)熱位移，顯然(ran)自然(ran)補(bu)(bu)償(chang)(chang)的(de)(de)(de)能(neng)力(li)是有限的(de)(de)(de)，當(dang)自然(ran)補(bu)(bu)償(chang)(chang)不(bu)能(neng)要求(qiu)時，通常應考慮(lv)設置膨脹(zhang)節(jie)。管(guan)系(xi)所受載(zai)荷(he)主要是外(wai)力(li)載(zai)荷(he)(管(guan)道及流動介質(zhi)自重，內壓，風載(zai)，地震(zhen)荷(he)載(zai)等)和位移載(zai)荷(he)，設置管(guan)架(jia)的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)在(zai)于消除外(wai)載(zai)作用(yong)在(zai)設備或(huo)管(guan)道上(shang)的(de)(de)(de)作用(yong)力(li)，且可把復(fu)雜管(guan)系(xi)分隔成(cheng)形狀比較(jiao)簡單，獨(du)立(li)膨脹(zhang)的(de)(de)(de)管(guan)段，保證膨脹(zhang)節(jie)的(de)(de)(de)最佳使用(yong)效果。

設(she)置(zhi)膨(peng)(peng)脹(zhang)(zhang)節(jie)(jie)的(de)目的(de)，在于吸(xi)收(shou)(shou)管(guan)(guan)道(dao)自身無法吸(xi)收(shou)(shou)的(de)熱變形，最大限度地減小(xiao)位移載荷。本文(wen)根(gen)據(ju)不同類(lei)型膨(peng)(peng)脹(zhang)(zhang)節(jie)(jie)的(de)使用特點，給出了(le)幾種典型管(guan)(guan)系的(de)補償設(she)計方案，結(jie)合實際，對(dui)三鉸鏈(lian)型膨(peng)(peng)脹(zhang)(zhang)節(jie)(jie)(括(kuo)萬向(xiang)鉸鏈(lian)型)所(suo)組成的(de)系統(tong)，復式(shi)拉桿型膨(peng)(peng)脹(zhang)(zhang)節(jie)(jie)，彎(wan)管(guan)(guan)壓力(li)平衡型膨(peng)(peng)脹(zhang)(zhang)節(jie)(jie)在工作中對(dui)管(guan)(guan)架或設(she)備的(de)作用力(li)和力(li)矩進行了(le)分析(xi)計算，討(tao)論了(le)膨(peng)(peng)脹(zhang)(zhang)節(jie)(jie)中波紋管(guan)(guan)的(de)腐(fu)蝕問題(ti)。

1 膨(peng)脹節的類型及(ji)典型管段的補償設計主(zhu)要分為(wei)以(yi)下幾種類型：

1.1 單式軸向型膨(peng)脹節(jie)

由一個(ge)波紋管和兩個(ge)可與相鄰管道、設(she)備相接的(de)端管（或法蘭）等組成的(de)撓性裝(zhuang)置，主要用于補償直管段軸向位移，另外也可以吸收少量的(de)橫向位移，圖1 是采用軸向型膨脹(zhang)節設(she)置實例。

在(zai)存在(zai)橫(heng)向(xiang)(xiang)位移或(huo)存在(zai)軸向(xiang)(xiang)與橫(heng)向(xiang)(xiang)組合(he)位移的(de)場合(he)，使用(yong)(yong)單式膨脹節所受到(dao)的(de)限(xian)(xian)制主要是膨脹節吸收橫(heng)向(xiang)(xiang)位移的(de)能(neng)力(li)有限(xian)(xian)。另外在(zai)工作(zuo)壓力(li)，溫度較(jiao)高，直徑較(jiao)大或(huo)無(wu)法在(zai)結構物上安設主固定支架(jia)或(huo)多個(ge)導向(xiang)(xiang)支架(jia)的(de)場合(he)，使用(yong)(yong)軸向(xiang)(xiang)型(xing)膨脹節可能(neng)行不通。

1.2 復(fu)式拉桿型膨脹節

由(you)(you)中間(jian)接管連接的(de)(de)(de)兩個波紋管及(ji)拉桿、端板等組成的(de)(de)(de)撓性(xing)裝(zhuang)置(zhi)，以橫(heng)向(xiang)(xiang)位(wei)移(yi)(yi)(yi)(yi)方式補償平面(mian)或立體(ti)彎曲(qu)管段的(de)(de)(de)熱(re)位(wei)移(yi)(yi)(yi)(yi)，拉桿裝(zhuang)置(zhi)應(ying)(ying)能承(cheng)受壓力推力及(ji)其附(fu)加外(wai)力的(de)(de)(de)作用(yong)(yong)。復式拉桿型膨(peng)脹節(jie)特別(bie)適合(he)吸(xi)收橫(heng)向(xiang)(xiang)位(wei)移(yi)(yi)(yi)(yi)，此外(wai)，這種(zhong)設計形式也可用(yong)(yong)于吸(xi)收軸(zhou)向(xiang)(xiang)位(wei)移(yi)(yi)(yi)(yi)，角(jiao)位(wei)移(yi)(yi)(yi)(yi)以及(ji)任意由(you)(you)這三種(zhong)形式合(he)成的(de)(de)(de)位(wei)移(yi)(yi)(yi)(yi)，一般用(yong)(yong)法是將這種(zhong)帶(dai)連桿的(de)(de)(de)膨(peng)脹節(jie)設置(zhi)在呈90°的(de)(de)(de)“Z”形管系的(de)(de)(de)中間(jian)管臂內，調整連桿以阻止外(wai)部的(de)(de)(de)軸(zhou)向(xiang)(xiang)位(wei)移(yi)(yi)(yi)(yi)，圖(tu)2、3 是兩個應(ying)(ying)用(yong)(yong)實例。

圖2 表(biao)示，復式(shi)連桿(gan)型膨脹(zhang)節吸(xi)收(shou)單平(ping)面“Z”形(xing)(xing)彎(wan)(wan)管(guan)(guan)的(de)(de)橫向(xiang)位(wei)(wei)移，中間(jian)管(guan)(guan)臂連桿(gan)以(yi)內的(de)(de)熱位(wei)(wei)移用膨脹(zhang)節的(de)(de)軸向(xiang)位(wei)(wei)移來吸(xi)收(shou)，水平(ping)管(guan)(guan)線的(de)(de)熱位(wei)(wei)移由膨脹(zhang)節的(de)(de)橫向(xiang)位(wei)(wei)移來吸(xi)收(shou)。由于壓力(li)推力(li)是(shi)由連桿(gan)來承(cheng)受的(de)(de)，所以(yi)兩端均(jun)使用中間(jian)固定支(zhi)架，由于作用于管(guan)(guan)線上的(de)(de)軸向(xiang)力(li)，是(shi)膨脹(zhang)節產生的(de)(de)變形(xing)(xing)反力(li)，因(yin)此(ci)只(zhi)需使用導向(xiang)支(zhi)架。中間(jian)管(guan)(guan)臂上位(wei)(wei)于連桿(gan)以(yi)外的(de)(de)部(bu)分(fen)，如兩端彎(wan)(wan)管(guan)(guan)的(de)(de)熱膨脹(zhang)必須由水平(ping)管(guan)(guan)道的(de)(de)彎(wan)(wan)曲來吸(xi)收(shou)。

圖3 是在空(kong)間“Z” 彎(wan)管(guan)中使用(yong)帶連(lian)桿的(de)萬能式(shi)膨脹(zhang)節(jie)的(de)典(dian)型實(shi)例。由于萬能式(shi)膨脹(zhang)節(jie)可以(yi)吸收(shou)任何方(fang)向(xiang)的(de)橫向(xiang)位移，所以(yi)兩個水(shui)平管(guan)臂可以(yi)在水(shui)平面上處于任意方(fang)位。

1.3 彎(wan)管壓(ya)力(li)平衡型膨脹節

由兩(liang)個或(huo)(huo)一個工作(zuo)波(bo)(bo)紋管(guan)(guan)(guan)和(he)一個平衡(heng)波(bo)(bo)紋管(guan)(guan)(guan)以及端(duan)管(guan)(guan)(guan)，端(duan)板(ban)、彎頭、封頭、拉桿等組成的(de)(de)(de)撓(nao)性裝置，用(yong)于(yu)補償管(guan)(guan)(guan)段的(de)(de)(de)軸向(xiang)(xiang)位(wei)移(yi)，橫向(xiang)(xiang)位(wei)移(yi)或(huo)(huo)二者(zhe)的(de)(de)(de)合成位(wei)移(yi)，且不使固定(ding)管(guan)(guan)(guan)架或(huo)(huo)相連設(she)備(bei)承受壓力(li)(li)(li)推動的(de)(de)(de)作(zuo)用(yong)，拉桿裝置承受壓力(li)(li)(li)推力(li)(li)(li)和(he)其它附加外力(li)(li)(li)的(de)(de)(de)作(zuo)用(yong)。彎管(guan)(guan)(guan)壓力(li)(li)(li)平衡(heng)式(shi)膨脹節的(de)(de)(de)主(zhu)要優(you)點(dian)，是(shi)它在吸收(shou)來自外部的(de)(de)(de)軸向(xiang)(xiang)位(wei)移(yi)時，不會使系統(tong)受到(dao)內壓推力(li)(li)(li)的(de)(de)(de)作(zuo)用(yong)。由波(bo)(bo)紋管(guan)(guan)(guan)整體剛(gang)度(du)造成的(de)(de)(de)力(li)(li)(li)并未(wei)消除(chu)，實際上這(zhe)個力(li)(li)(li)一般要超過單式(shi)膨脹節位(wei)移(yi)引起(qi)的(de)(de)(de)彈力(li)(li)(li)。因為工作(zuo)波(bo)(bo)紋管(guan)(guan)(guan)和(he)平衡(heng)波(bo)(bo)紋管(guan)(guan)(guan)都(dou)要受到(dao)壓縮或(huo)(huo)拉伸，作(zuo)用(yong)在管(guan)(guan)(guan)道或(huo)(huo)設(she)備(bei)上的(de)(de)(de)力(li)(li)(li)是(shi)兩(liang)者(zhe)的(de)(de)(de)軸向(xiang)(xiang)合力(li)(li)(li)。

1.3.1 圖4 是存在(zai)軸(zhou)向(xiang)與橫向(xiang)組合(he)位移的(de)時使(shi)用彎管壓力(li)平(ping)衡(heng)式(shi)膨脹節(jie)的(de)典型實(shi)例，在(zai)管道的(de)端(duan)部和(he)汽輪機上(shang)(shang)的(de)支(zhi)架(jia)均為中(zhong)間固定支(zhi)架(jia)，并且只需要(yao)使(shi)用導(dao)(dao)向(xiang)支(zhi)架(jia)，采(cai)用合(he)理的(de)設計可以使(shi)汽輪機上(shang)(shang)方的(de)導(dao)(dao)向(xiang)支(zhi)架(jia)承受使(shi)膨脹節(jie)產生軸(zhou)向(xiang)位移的(de)作用力(li)，避免(mian)該力(li)作用到(dao)汽輪機上(shang)(shang)，作用在(zai)汽輪機上(shang)(shang)的(de)只有使(shi)膨脹節(jie)產生橫向(xiang)位移的(de)作用力(li)。

1.3.2 圖5 所示(shi)為一種(zhong)常(chang)見的(de)非常(chang)適于使用(yong)彎管(guan)壓力平(ping)衡型(xing)膨(peng)脹(zhang)節(jie)的(de)場合。在工藝操作中(zhong)，容器和豎(shu)向(xiang)管(guan)道的(de)膨(peng)脹(zhang)量可能不同，按圖示(shi)安(an)裝一壓力平(ping)衡式膨(peng)脹(zhang)節(jie)，豎(shu)直方向(xiang)的(de)位(wei)移差可以由膨(peng)脹(zhang)節(jie)的(de)軸向(xiang)位(wei)移吸收(shou)，容器中(zhong)心線到管(guan)線之間的(de)熱膨(peng)脹(zhang)可由膨(peng)脹(zhang)節(jie)的(de)橫向(xiang)位(wei)移吸收(shou)。

1.4 鉸(jiao)鏈型膨脹節

由一(yi)個波紋管(guan)(guan)(guan)、兩組與(yu)端管(guan)(guan)(guan)相連的(de)鉸(jiao)鏈(lian)板及(ji)一(yi)對銷軸等組成(cheng)的(de)撓性裝置，鉸(jiao)鏈(lian)式膨(peng)脹(zhang)(zhang)(zhang)節(jie)(jie)(jie)一(yi)般以(yi)兩、三(san)個作(zuo)為一(yi)組使用(yong)，用(yong)于(yu)(yu)吸(xi)收(shou)單(dan)平面管(guan)(guan)(guan)系中(zhong)一(yi)個或多個方向(xiang)的(de)橫向(xiang)位移(yi)(yi)。在這種系統中(zhong)每一(yi)個膨(peng)脹(zhang)(zhang)(zhang)節(jie)(jie)(jie)被(bei)它的(de)鉸(jiao)鏈(lian)板所制(zhi)約，產生純角位移(yi)(yi)，然而(er)，被(bei)管(guan)(guan)(guan)段分(fen)開(kai)的(de)每對鉸(jiao)鏈(lian)型膨(peng)脹(zhang)(zhang)(zhang)節(jie)(jie)(jie)互相配合可吸(xi)收(shou)橫向(xiang)位移(yi)(yi)。給定(ding)單(dan)個膨(peng)脹(zhang)(zhang)(zhang)節(jie)(jie)(jie)的(de)角位移(yi)(yi)，每對鉸(jiao)鏈(lian)式膨(peng)脹(zhang)(zhang)(zhang)節(jie)(jie)(jie)所能吸(xi)收(shou)的(de)橫向(xiang)位移(yi)(yi)與(yu)其(qi)鉸(jiao)鏈(lian)銷軸之間的(de)距離(li)成(cheng)正比，因(yin)此，為了(le)便膨(peng)脹(zhang)(zhang)(zhang)節(jie)(jie)(jie)充分(fen)發揮應用(yong)，應盡(jin)量(liang)加大這一(yi)距離(li)。膨(peng)脹(zhang)(zhang)(zhang)節(jie)(jie)(jie)的(de)鉸(jiao)鏈(lian)板通常(chang)用(yong)于(yu)(yu)承(cheng)受作(zuo)用(yong)于(yu)(yu)膨(peng)脹(zhang)(zhang)(zhang)節(jie)(jie)(jie)上的(de)全部(bu)壓力推(tui)力，另外也可以(yi)用(yong)來承(cheng)受管(guan)(guan)(guan)道和設(she)備的(de)重(zhong)量(liang)、風載等。

1.4.1 圖(tu)6 是用(yong)雙鉸(jiao)鏈系(xi)統吸(xi)收單平面“Z”形彎(wan)管(guan)的(de)(de)主要熱膨(peng)脹，由(you)(you)(you)于(yu)壓(ya)力推(tui)力是由(you)(you)(you)膨(peng)脹節(jie)上的(de)(de)鉸(jiao)鏈板(ban)來(lai)(lai)承受的(de)(de)，只需在管(guan)系(xi)的(de)(de)兩端設置中間固定支架，由(you)(you)(you)于(yu)膨(peng)脹節(jie)受鉸(jiao)鏈制(zhi)約只能(neng)產生(sheng)純角位移，不能(neng)伸(shen)縮(suo)，包含有膨(peng)脹節(jie)的(de)(de)中間管(guan)臂的(de)(de)熱膨(peng)脹必須由(you)(you)(you)與(yu)它相垂直的(de)(de)管(guan)臂發生(sheng)彎(wan)曲(qu)來(lai)(lai)吸(xi)收，兩個長管(guan)臂的(de)(de)彎(wan)曲(qu)撓度由(you)(you)(you)正確設計的(de)(de)導向(xiang)支架和支架來(lai)(lai)控制(zhi)。

如果單平面(mian)“Z”形管系(xi)的中間管臂(bei)較長過，可采用三個鉸鏈型(xing)膨脹節的系(xi)統。

1.4.2 圖7 表示在單平面彎(wan)管中的(de)三鉸鏈(lian)型膨(peng)脹(zhang)節(jie)系統，豎直(zhi)管段的(de)熱膨(peng)脹(zhang)將由B 和(he)(he)C 兩個膨(peng)脹(zhang)節(jie)的(de)動作來(lai)吸收(shou)，水(shui)平管段的(de)熱膨(peng)脹(zhang)由A 和(he)(he)B 兩個膨(peng)脹(zhang)節(jie)來(lai)吸收(shou)，很明顯，膨(peng)脹(zhang)節(jie)B 的(de)角(jiao)位(wei)移是A 和(he)(he)C 之和(he)(he)。

1.4.3 圖8 是彎管(guan)(guan)角度(du)不等于90°時，使用鉸(jiao)鏈式膨(peng)脹(zhang)(zhang)節(jie)(jie)的(de)(de)(de)示例。鉸(jiao)鏈型膨(peng)脹(zhang)(zhang)節(jie)(jie)的(de)(de)(de)主要優點是它(ta)的(de)(de)(de)尺寸緊湊，便于安(an)裝，而且可(ke)(ke)以使它(ta)的(de)(de)(de)鉸(jiao)鏈板具有很(hen)(hen)大的(de)(de)(de)剛度(du)和強度(du)，使用它(ta)們通常可(ke)(ke)以對(dui)構形不規則的(de)(de)(de)復雜(za)管(guan)(guan)線的(de)(de)(de)熱(re)膨(peng)脹(zhang)(zhang)進行補(bu)償，在(zai)這樣的(de)(de)(de)管(guan)(guan)線上(shang)(shang)使用別種(zhong)(zhong)膨(peng)脹(zhang)(zhang)節(jie)(jie)往往行不通，由于鉸(jiao)鏈結構能夠傳遞載荷，鉸(jiao)鏈型膨(peng)脹(zhang)(zhang)節(jie)(jie)的(de)(de)(de)管(guan)(guan)系(xi)施加(jia)到(dao)固定支架的(de)(de)(de)作用力很(hen)(hen)小(xiao)，這種(zhong)(zhong)系(xi)統(tong)的(de)(de)(de)支撐點可(ke)(ke)設(she)在(zai)不妨礙系(xi)統(tong)活(huo)動的(de)(de)(de)任何位置上(shang)(shang)，這給系(xi)統(tong)的(de)(de)(de)設(she)計帶來了(le)很(hen)(hen)大的(de)(de)(de)自由。

和前面(mian)的(de)(de)示例(li)一(yi)樣，在管(guan)系(xi)兩端只用(yong)(yong)中間固定(ding)支(zhi)(zhi)架(jia)來固定(ding)，本例(li)中所有的(de)(de)熱變形全部(bu)被膨(peng)(peng)脹(zhang)節(jie)所吸收，因管(guan)道的(de)(de)熱變形作(zuo)用(yong)(yong)于(yu)固定(ding)支(zhi)(zhi)架(jia)的(de)(de)載(zai)荷非常(chang)小，如(ru)果左(zuo)側的(de)(de)固定(ding)支(zhi)(zhi)架(jia)與(yu)第一(yi)個鉸(jiao)(jiao)鏈型膨(peng)(peng)脹(zhang)節(jie)的(de)(de)間距(ju)較大，在靠近膨(peng)(peng)脹(zhang)節(jie)處(chu)應設(she)(she)置導向支(zhi)(zhi)架(jia)，該支(zhi)(zhi)架(jia)為(wei)以(yi)承受膨(peng)(peng)脹(zhang)節(jie)轉(zhuan)動(dong)的(de)(de)力，從而(er)減少膨(peng)(peng)脹(zhang)節(jie)C 至左(zuo)側固定(ding)支(zhi)(zhi)架(jia)之(zhi)間部(bu)分管(guan)道的(de)(de)彎(wan)曲，為(wei)了保持(chi)管(guan)系(xi)位于(yu)平面(mian)內，并(bing)消(xiao)除(chu)可(ke)能由外載(zai)所產(chan)生(sheng)的(de)(de)作(zuo)用(yong)(yong)于(yu)鉸(jiao)(jiao)鏈的(de)(de)彎(wan)曲力，可(ke)以(yi)增設(she)(she)一(yi)個或(huo)多(duo)個導向支(zhi)(zhi)架(jia)，管(guan)系(xi)的(de)(de)支(zhi)(zhi)撐(cheng)可(ke)以(yi)采(cai)取多(duo)種(zhong)方式(shi)，對膨(peng)(peng)脹(zhang)節(jie)之(zhi)間的(de)(de)管(guan)道進行支(zhi)(zhi)撐(cheng)而(er)不妨礙其(qi)自由移(yi)動(dong)時，可(ke)采(cai)取彈簧支(zhi)(zhi)吊架(jia)。

1.5 萬(wan)向鉸鏈型膨(peng)脹節(jie)

由一個(ge)(ge)(ge)波紋管，萬(wan)向(xiang)(xiang)鉸(jiao)鏈(lian)(lian)(lian)(lian)環及(ji)兩(liang)對與(yu)萬(wan)向(xiang)(xiang)鉸(jiao)鏈(lian)(lian)(lian)(lian)環和端(duan)管相(xiang)連的(de)(de)(de)鉸(jiao)鏈(lian)(lian)(lian)(lian)板等組成的(de)(de)(de)撓(nao)性(xing)裝(zhuang)置。通(tong)常以兩(liang)個(ge)(ge)(ge)萬(wan)向(xiang)(xiang)鉸(jiao)鏈(lian)(lian)(lian)(lian)型(xing)(xing)(xing)(xing)或以兩(liang)個(ge)(ge)(ge)萬(wan)向(xiang)(xiang)鉸(jiao)鏈(lian)(lian)(lian)(lian)型(xing)(xing)(xing)(xing)與(yu)一個(ge)(ge)(ge)單式(shi)鉸(jiao)鏈(lian)(lian)(lian)(lian)型(xing)(xing)(xing)(xing)膨(peng)(peng)脹(zhang)(zhang)節(jie)(jie)一起配(pei)套使用，如圖9，兩(liang)個(ge)(ge)(ge)萬(wan)向(xiang)(xiang)鉸(jiao)鏈(lian)(lian)(lian)(lian)型(xing)(xing)(xing)(xing)膨(peng)(peng)脹(zhang)(zhang)節(jie)(jie)協同動作吸收(shou)上、下(xia)兩(liang)個(ge)(ge)(ge)水(shui)平管臂(bei)的(de)(de)(de)組合位移，鉸(jiao)鏈(lian)(lian)(lian)(lian)型(xing)(xing)(xing)(xing)膨(peng)(peng)脹(zhang)(zhang)節(jie)(jie)則與(yu)上部的(de)(de)(de)萬(wan)向(xiang)(xiang)鉸(jiao)鏈(lian)(lian)(lian)(lian)型(xing)(xing)(xing)(xing)膨(peng)(peng)脹(zhang)(zhang)節(jie)(jie)互(hu)相(xiang)配(pei)合吸收(shou)豎直管臂(bei)的(de)(de)(de)位移。用萬(wan)向(xiang)(xiang)鉸(jiao)鏈(lian)(lian)(lian)(lian)型(xing)(xing)(xing)(xing)膨(peng)(peng)脹(zhang)(zhang)節(jie)(jie)構成的(de)(de)(de)系(xi)(xi)統與(yu)上節(jie)(jie)提到的(de)(de)(de)用鉸(jiao)鏈(lian)(lian)(lian)(lian)型(xing)(xing)(xing)(xing)膨(peng)(peng)脹(zhang)(zhang)節(jie)(jie)構成的(de)(de)(de)系(xi)(xi)統是(shi)有(you)類(lei)似的(de)(de)(de)優點，但萬(wan)向(xiang)(xiang)鉸(jiao)鏈(lian)(lian)(lian)(lian)型(xing)(xing)(xing)(xing)膨(peng)(peng)脹(zhang)(zhang)節(jie)(jie)的(de)(de)(de)應(ying)用具有(you)更大的(de)(de)(de)靈活性(xing)，它不(bu)限(xian)于單平面系(xi)(xi)統。

2 CAESARII對(dui)膨脹節進(jin)行模(mo)擬分析

以常見的復式(shi)拉桿(gan)膨脹(zhang)節建模分析為(wei)例，該管(guan)道為(wei)高溫抽汽管(guan)道，設計(ji)溫度為(wei)269℃，設計(ji)壓力0.5Mpa，材(cai)質(zhi)為(wei)碳鋼。管(guan)道模型如圖10所(suo)示，

在(zai)節點10設備對管道(dao)有15mm垂直向下的附加位移(yi)，現對該管道(dao)進行(xing)一(yi)次應(ying)(ying)(ying)力和二次應(ying)(ying)(ying)力校核，由(you)應(ying)(ying)(ying)力分析(xi)結果可得出，一(yi)次應(ying)(ying)(ying)力計算(suan)通過，節點80處二次應(ying)(ying)(ying)力是許用應(ying)(ying)(ying)力的1.36倍，嚴重超出管道(dao)材(cai)質許用應(ying)(ying)(ying)力，管道(dao)系(xi)統存(cun)在(zai)風險。

管(guan)道相關節點受力情況(kuang)

在(zai)該(gai)管(guan)(guan)(guan)線中，由(you)各節(jie)點受力(li)(li)(li)情況可以看出，節(jie)點10、80、140處(chu)支撐受力(li)(li)(li)均過(guo)大；一次應(ying)(ying)力(li)(li)(li)在(zai)需用應(ying)(ying)力(li)(li)(li)范圍內，由(you)管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)(dao)系(xi)統設計條件(jian)可以得出，二(er)次應(ying)(ying)力(li)(li)(li)主要是由(you)溫度(du)引起的(de)熱脹(zhang)產生(sheng)的(de)，熱脹(zhang)引起管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)(dao)變形(xing)，變形(xing)受到(dao)支架約束(shu)從而產生(sheng)熱應(ying)(ying)力(li)(li)(li)；處(chu)因此(ci)要降低管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)(dao)二(er)次應(ying)(ying)力(li)(li)(li)必須通過(guo)可行(xing)的(de)設計方案來吸收管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)(dao)熱脹(zhang)產生(sheng)的(de)位移，從而減小熱應(ying)(ying)力(li)(li)(li)。現在(zai)設備出口豎直(zhi)管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)(dao)上(shang)添加(jia)(jia)復式拉桿膨脹(zhang)節(jie)，添加(jia)(jia)后(hou)的(de)模型如圖(tu)13，具體建模過(guo)程在(zai)此(ci)不贅述，考慮到(dao)設備對管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)(dao)有(you)(you)豎直(zhi)向下(xia)的(de)附加(jia)(jia)位移，整個(ge)管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)(dao)系(xi)統只(zhi)有(you)(you)節(jie)點10-50有(you)(you)豎直(zhi)方向的(de)管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)(dao)走向，因此(ci)膨脹(zhang)節(jie)加(jia)(jia)在(zai)豎直(zhi)管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)(dao)上(shang)。重(zhong)新對管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)(dao)進行(xing)應(ying)(ying)力(li)(li)(li)計算(suan)校核，由(you)于未加(jia)(jia)膨脹(zhang)節(jie)前一次應(ying)(ying)力(li)(li)(li)未超出許(xu)用應(ying)(ying)力(li)(li)(li)，在(zai)此(ci)只(zhi)校核二(er)次應(ying)(ying)力(li)(li)(li)即可。計算(suan)結果(guo)如圖(tu)13

由以上二次應(ying)力(li)(li)結算結果和各節(jie)點(dian)作(zuo)用力(li)(li)情況(kuang)可(ke)看出，管(guan)道添加膨(peng)脹(zhang)節(jie)后，二次應(ying)力(li)(li)大(da)(da)幅度(du)降低(di)(di)，最大(da)(da)應(ying)力(li)(li)只有許(xu)用應(ying)力(li)(li)的18.2，而(er)(er)且各節(jie)點(dian)作(zuo)用力(li)(li)也大(da)(da)幅度(du)降低(di)(di)，由此可(ke)見(jian)，膨(peng)脹(zhang)節(jie)可(ke)以有效的吸(xi)收(shou)管(guan)道中的熱(re)脹(zhang)，從而(er)(er)大(da)(da)幅度(du)降低(di)(di)管(guan)道熱(re)應(ying)力(li)(li)。