金属波纹管十篇

金属波纹管篇1

【关键词】设置管道基础；管沟回填压实；加固管井接口

一、典型案例

管线调查

本文以某道路排水工程应用金属波纹管检测性试验为案例。该道路基本情况：试验段为双幅路，雨水管道设在中央分隔带内， 采用管径1800毫米的波纹管， 竣工三年以后检查雨水管道使用情况，发现中央分隔带及附近道路局部有下沉现象。检查管道长1300米。检查井32座。

具体情况统计数据列表如下：

检查结果：

1、管道已经开始出现腐蚀现象。位置在管道端部镀锌铁皮断面的铁质暴露处。

2、管道发生轴向变形下沉。导致检查井砖砌井壁与管道接口上缘位置产生月牙形裂纹。

3、有部分管道与检查井接口处出现透水现象。此处密封失效。导致土质随管道流失，引起路面沉陷。

4、管道断面变形大，从标准的1800毫米圆断面，变成竖向被压扁，横向撑宽的椭圆形断面。最大变形竖向减少240毫米，横向增加170毫米。

5、管道节-节接口未发现透水情况，橡胶垫密封可靠。

6、管道内未产生严重沉淀，特别是未产生固结性沉淀。

二、检测数据分析

1、管口连接可靠

本例采用橡胶圈+混凝土抹带+机械紧固。在波纹管实际使用3年后，在管道节-节连接处未发现密封失效的透水情况，密封可靠。

2、管道刚度较差

管道最大变形为：长轴1970mm，短轴1560mm，刚度较差。

3、管道变形（轴向、径向）对管道上部回填土及道路结构的影响大。

路基结构中半刚性基层板体强度大于土基层，管道下沉首先引起土基层下沉、出现层间空洞现象。严重可导致道路结构遭到破坏，路面塌陷。

4、管道与检查井的连接不可靠

在被检查的32座井中，结合处都呈现出不同程度的月牙形变形。最大月牙形拉开裂缝在管道轴向达8厘米，在管道径向2.5厘米；其中径向变形缝隙大于1厘米的有8座，占总检查数的25%，可见管道轴向下沉明显。

管道透水引起的道路塌陷

检查井内壁顶端的裂缝

管道透水引起的道路塌陷

本例管径1800mm、在道路碾压作业时，管道竖向弹性变形达50mm，道路设计不能允许路基发生如此明显的弹性变形，无法达到土基压实度要求。

三、结论

终上所述，对于柔性管，尽量采用小管径、大坡度、设基础、强接口的措施。把柔性管作为纯粹的排水管道使用或把柔性管道设在绿化带内， 并与道路有一定安全距离，避免下沉变形、压实度等问题对道路产生不良影响。

金属波纹管篇2

分析。

关键词：内油式金属波纹储油柜；外油式金属波纹储油柜；变压器；变电站

中图分类号：TM403 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）11-0068-03

1 概述

变压器在运行时，绝缘油的体积会随着温度的变化而变化，储油柜是用来补偿变压器绝缘油体积变化和保护变压器油质的重要部件。储油柜一旦出现老化、渗漏油等问题，将会严重影响主变压器的安全运行。

惠州地区变电站主变压器的储油柜，多为传统的胶囊式储油柜，根据运行单位反馈信息，胶囊式储油柜存在易渗漏油，胶囊易老化、污染油，寿命短，维护工作量大等问题。按胶囊的寿命3～5年考虑，仅更换到期胶囊这一项就任务艰巨，且花费较大。

近年来，储油柜技术不断发展，出现了新一代的金属波纹管式储油柜，包括内油式金属波纹管储油柜和外油式金属波纹管储油柜两大类，两类金属波纹管式储油柜在国内市场均有多年运行经验，随着运行经验的积累和技术的不断改进，该项技术已发展成熟。本文拟通过剖析惠州地区传统储油柜出现的问题，为寻求问题解决，对内油式和外油式储油柜的结构性能进行对比分析，对选择性能优越的内油式储油柜应用于惠州地区作专题分析，希望为惠州地区今后变电站主变压器储油柜设计选型提供借鉴和参考。

2 储油柜的种类及在惠州地区的应用情况

目前国内使用的储油柜主要分敞开式和密封式两大类，密封式储油柜主要有胶囊式、隔膜式和金属波纹管式三种。金属波纹管式储油柜又分为外油式和内油式两

大类。

敞开式储油柜为单一筒体，这种筒体是由铁板卷制而成的，变压器的绝缘油仅仅经过吸湿器与空气相隔，对绝缘油的干燥作用非常有限，绝缘油在运行时容易氧化和受潮。该储油柜在惠州地区早已被淘汰，不再使用。

胶囊式储油柜采用尼龙橡胶囊袋，变压器的绝缘油通过尼龙橡胶囊袋与空气隔离，空气经过吸湿器进入橡胶囊袋内，橡胶囊袋外的下侧与储油柜的绝缘油接触，当储油柜油面发生变化时，橡胶囊袋反应为被压缩或膨胀。这种储油柜在惠州地区的应用非常广泛，是目前惠州地区应用最多的一种储油柜。

隔膜式储油柜采用的材料与胶囊式储油柜一样，工作原理也与胶囊式相似。区别在于隔膜式是采用尼龙橡胶材料的隔膜，隔膜安装在储油柜的中间法兰处，隔膜贴浮于绝缘油面，空气经过吸湿器进入储油柜，经隔膜与绝缘油隔离。目前，惠州地区运行的主变压器储油柜中，仅有三台为隔膜式储油柜。

金属波纹管密封式储油柜是近年发展起来的新型储油柜。金属波纹式储油柜的工作原理是：利用目前较为先进的不锈钢波纹管补偿技术对变压器油的体积进行补偿，并且达到与外界空气隔离的目的，用不锈钢波纹管取代传统储油柜中的橡胶囊袋，避免绝缘油受潮和被氧化，绝缘油温度升高体积膨胀压缩波纹管，波纹管移向固定端；绝缘油温度降低体积收缩时，大气压力促使波纹管伸长以补偿绝缘油体积收缩。金属波纹管密封式储油柜有内油式和外油式两大类。内油式为长方体形状，内装有立式波纹管，波纹管纵向伸缩运动，绝缘油装于其中；外油式为圆柱体形状，内装有卧式波纹管，波纹管水平伸缩运动，绝缘油介于波纹管和储油柜外壳之间。内油式、外油式储油柜在惠州地区均未开始使用。

3 惠州地区现有储油柜存在的问题

根据前面的描述可以看出，惠州地区现运行的储油柜为传统的胶囊式储油柜和隔膜式储油柜，以胶囊式储油柜为主。

胶囊式储油柜因有效隔离了空气和变压器绝缘油，缓解了绝缘油的吸湿和氧化，在一定时期内对保障主变安全运行起到重要作用，但是随着使用数量和年限的增加，发现的问题也逐年增多。隔膜式储油柜由于使用了同胶囊式储油柜一样的橡胶材料，也存在与很多胶囊式储油柜相同的问题。传统胶囊与隔膜储油柜存在的问题分析如下：

一是胶囊与隔膜由于材料的原因，均使用尼龙橡胶材料，易产生老化和龟裂，寿命较短，需定期更换，增加了维修次数和维修费用；二是胶囊和隔膜的透气性较好，当绝缘油的体积发生变化时，空气中的水分容易进入绝缘油中，造成绝缘油的绝缘性能下降；三是胶囊和隔膜在安装和检修的时候容易被损伤、损坏，且不易被发现，造成渗漏，影响储油柜的密封性能；四是胶囊和隔膜的上面是空气，下面是绝缘油，由于变压器运行时绝缘油温度较高，导致温差较大，特别是冬季，胶囊和隔膜易结露；五是胶囊与隔膜由于材料的老化，直接污染变压器的油质，淤积油污，严重时被迫滤油；六是隔膜被压在上下壳体之间，密封线过长，特别是当油位超过密封线后会出现渗漏，油位较低又存在着吸气现象，密封问题很难彻底解决；七是隔膜式及胶囊式储油柜的油位计采用连杆式磁针结构，由于该结构的机械传动及转换的误差，油位指示不够准确，易出现假油位。

4 金属波纹管内油式和外油式储油柜结构性能分析

由于惠州地区使用的传统胶囊与隔膜储油柜存在如上所述的诸多问题，加重了运行单位维护工作量，维护资金投入较大，且影响了电网安全供电，我们开始关注近年发展起来的新一代金属波纹密封式储油柜。

因为金属波纹式储油柜利用目前较为先进的不锈钢波纹管补偿技术对变压器油的体积进行补偿，用不锈钢波纹管取代传统储油柜中的橡胶囊袋，避免绝缘油受潮和被氧化，具有密封性好、补偿元件强度高、不会老化、免维护、与变压器寿命相当等特点，可有效保护绝缘油油质和省去运行单位对储油柜的维护、更换工作量。由此看出，金属波纹管式储油柜的特点恰好弥补和解决了传统储油柜出现的系列问题，应是解决惠州地区储油柜存在问题的有效途径，有必要对金属波纹管式储油柜的两种型式（内油式和外油式）作进一步分析。内油式和外油式结构性能对比分析如下：

4.1 结构及运行对比

内油式：波纹管内盛装变压器油，要求波纹管具有良好的密封性；波纹管垂直运动，受力均匀合理；储油柜的外壳是波纹芯体的保护罩。

外油式：变压器油装在储油柜的外壳和波纹管之间，要求外壳和波纹管都具有良好的密封性；波纹管水平运动，由于受油的浮力等作用，波纹管上部滑轮与筒体易接触而产生摩擦，易卡滞和划伤内壁油漆。

4.2 对油的保护对比

内油式：储油柜外壳与大气相通，波纹芯体与外壳间具有间隙，太阳光没有直接照射到波纹芯体上，可有效延长变压器油的寿命，且外壳上还设置了散热窗，确保散热效果。

外油式：波纹管运动时，由于磨擦而造成内壁漆脱落，会污染变压器油，严重的会造成瓦斯动作；阳光直接辐射到盛有油的壳体上，也对变压器油质产生影响。

4.3 油位指示对比

内油式：油位指针安装在波纹管上侧，高度与储油柜内油位面一致，并随油体积的变化升高或降低，直观、准确地反映油面位置。

外油式：油位指示须将膨胀体的横向位移转换成纵向油位高度，准确性不高。

4.4 密封性对比

内油式：只要求波纹芯体自身密封，密封线相对较短。

外油式：要求壳体及波纹管两者都具有密封性，密封线相对较长。

4.5 运行安全对比

内油式：储油柜运行时，不受任何外力的作用。波纹芯体上的靠轮装置仅起到辅助支撑的作用。

外油式：储油柜运行时，由于各点油流速度不同，波纹管上的滑轮不能同步运行，存在卡滞的隐患。

综合上述分析看出：内油式储油柜不但具有不锈钢波纹管补偿技术的密封性好、补偿元件强度高、不会老化、免维护、与变压器寿命相当等共性，在油质保护、安全性、油位指示等重要性能和细节上均优于外油式储油柜。

5 内油式金属波纹储油柜应用于惠州地区分析

5.1 对惠州现有储油柜性能的改进分析

内油式储油柜与惠州目前使用的传统胶囊式及隔膜式储油柜结构性能对比如表1。

从表1中可以看出，如利用内油式金属波纹储油柜可有效解决目前惠州地区储油柜存在的橡胶材料老化龟裂、污染油、需定期滤油等问题，可有效减少维护工作量及费用，并且可在实现智能监测和改善外观等多方面取得突破，可提高储油柜的整体性能。

5.2 应用内油式金属波纹储油柜需注意的问题

内油式储油柜采用波纹管装油，波纹管的外层表面散热较好，因此不易凝结水分，但散发的热量会造成波纹管外壳的内层表面凝露，运行一段时间后，碳钢材料制成的外壳内壁会因热空气凝露产生腐蚀。因此，需注意外壳的选材问题，应选用不锈钢材料，才能有效避免上述问题的发生；另外储油柜进行现场安装，焊接施工时，必须对储油柜底部的输油管路加以保护，防止管路损坏。

6 结论与建议

综上所述，内油式金属波纹储油柜在结构和性能上均优于外油式金属波纹储油柜，且可有效解决传统储油柜存在的橡胶材料老化龟裂、污染油、需定期滤油等问题，整体性能较传统储油柜有较大提高，可作为惠州地区传统储油柜的替代产品。

惠州地区近期可结合基建工程变电站建设情况，选取2至3个变电站，试点使用内油式金属波纹储油柜，在选型设计、设备采购、安装调试、运行维护等方面积累经验，适时推广。

参考文献

[1]王世阁.电力变压器组部件故障分析与改进[M].北京：中国电力出版社，2010.

[2]刘志平.变压器储油柜的发展与应用[J].变压器，2008，（5）.

金属波纹管篇3

【关键词】焊接波纹管；体积补偿；有限元分析

0 前言

太空运行的航天器通常使用液态有机工质或液态金属进行换热，工质运行温度最高可达到400℃～600℃，其密度值相差很大，体积膨胀量可达原体积15%以上。由于太空环境对安全性要求很高，因此密封性较好的金属波纹管经常被用作吸收体积膨胀的弹性元件。

金属波纹管主要包括成形波纹管和焊接波纹管两大类[1]，成形波纹管制造方便，可直接冲压成形，但刚度较大；焊接波纹管的刚度较小，它是将薄板冲压得到的环状波片沿内外边缘交替焊接得到的。从波形来区分，焊接波纹管还可以细分为对称式和层叠式。对称式焊接波纹管的位移与所受的压力之间有良好的的线性关系，适合在压力传感器等精密仪表里作为弹性元件，但位移量较小；而层叠式波纹管适合承载较大的压力和变形，轴向伸缩位移很大，因此一般采用层叠式波纹管用于液体工质体积补偿。

层叠波纹管波片的波形一般是非线性的，进行理论分析时不易获得精确的计算值，因此目前的设计中多采用工程经验公式和有限元方法结合进行。直径较小的波纹管目前研究较多[2-3]，可直接采用三维模型进行分析；而直径大而壁厚又较薄的焊接波纹管，直接进行三维模型的模拟计算难度较大，需要通过一些处理手段来进行分析。本研究的对象即为大直径薄壁的层叠式焊接金属波纹管。

1 波纹管型式与尺寸

某体积补偿设备工作温度超过500℃，要求选用耐高温层叠焊接波纹管作为补偿元件。普通金属波纹管的材料通常选用S30403和S31603等牌号的不锈钢，在工作温度达到500℃以上时，上述普通不锈钢材料的屈服强度较低，已经接近100MPa。为此选用Inconel 718合金作为波片材料，室温下密度为8200kg/m3，其屈服强度在500℃时仍然可达到850MPa，弹性模量为1.7×1011Pa。

波纹管外径445mm，内径410mm，波片厚度0.18mm，波距5mm，共16波。波纹管两端有固定法兰，法兰厚度2mm。波纹管波形及连接法兰的局部剖面如图1所示。

2 模型简化

焊接波纹管的有限元分析采用ANSYS Workbench软件中的静力学模块，该模块中自带网格划分工具mesh。由于波纹管波形复杂，波数较多，直径的尺度和厚度的尺度相差过大，进行全尺寸三维模型的计算较为困难，因此计算中使用轴对称模型将波纹管简化为2D模型进行计算。

轴对称模型是对称于转轴而变形的问题，在轴对称情况下，只能有径向和轴向位移，不允许有周向的位移。对于体积补偿用的波纹管来说，液体均匀膨胀和收缩时可视为无扭转变形，因此可适用轴对称模型。必须注意的是，轴对称模型必须位于整个坐标系的XY平面中，并将分析模式设为2D，并且设定平面类型为“Axisymmetric”。

为了验证轴对称模型的可行性，以及与三维模型计算结果的误差程度，建立了一个简单的V型波纹管模型，共3波，波片内径100mm，外径135mm，波片厚度0.2mm，两端带法兰，材料为普通结构钢。对其1/4对称三维模型和轴对称模型进行计算对比，对轴对称模型施加80N的力载荷，而1/4模型则施加20N的力载荷，两者是等效的。其计算结果如表1所示，从表中可以看出，轴对称模型与三维模型计算值相差不超过2%，使用轴对称模型具有足够的准确度。

用同样方法得到实际分析用波纹管计算模型的轴对称模型，网格划分后效果如D2所示，单元数共21561，节点数77572。该网格最小尺寸达到0.09mm，可保证在波片厚度方向上至少有2层网格。

3 有限元分析结果

3.1 承压计算

将上法兰和下法兰用Fixed Support条件进行固定，施加法向压力载荷Pressure。将计算的总步数step设为20步，每秒增加0.05MP。计算后波纹管受外压变形情况如图3所示，可以看到上下波片在受外压时会趋向于变形贴近。

计算后，得到如表2所示的结果。以表中的最大等效应力值和加载压力值绘制曲线，以波纹管屈服应力850MPa进行线性插值，就可以计算出波纹管承外压能力达到0.26MPa左右。以同样方法对内边界施加载荷，所计算得的承内压能力基本与承外压能力相差较小，均为0.26MPa。

3.2 刚度计算

对波纹管的下法兰施加固定约束，对上法兰边缘施加压缩力和拉伸力，通过结果中的载荷力与位移量（Toral Deformation）的比值即可得到刚度值。刚度值K用式（1）计算[4]。

以表格形式输入时间步长和载荷力，作为计算的输入值，得到拉伸和压缩状态下刚度和位移的计算结果，如图4所示。可以看到，层叠波纹管的刚度随位移会产生一定的变化，位移越大，刚度值越小。计算得到波纹管的刚度平均值为17.8N/mm。

3.3 预期疲劳寿命

体积补偿用波纹管有时会需要经历多次伸缩工况，为考察波纹管在反复拉压情况下的长期工作性能，使用静力学模块中的Fatigue Tool工具获取疲劳寿命，在结果中的“Life”选项中进行查看。Fatigue Tool工具基于疲劳寿命曲线（S-N曲线）方法，其原理如图5所示。在低周区域采用应变分析，在高周区域采用应力分析，可在工具中通过选型进行调整。

使用该方法的关键是准确设置材料的屈服强度、抗拉强度以及S-N曲线数据，以及绘制准确的波形，包括焊接部位的情况。计算结果表明，在压缩50mm，伸长20mm的工况下，其疲劳寿命计算值超过3.2×105次，裕量是非常充裕的。

3.4 试验对比

焊接波纹管在压缩60mm左右时实际测量的刚度值为17.6N/mm，与计算值17.8N/mm相差不超过2%；波纹管在0.25MPa的气压测试时工作良好，未出现破裂泄露现象；波纹管进行1万次拉压试验后未出现疲劳损坏情况。试验情况表明波纹管的有限元分析结果与试验值符合较好，具有较高的精确度。

4 结论

采用ANSYS软件中的静力学分析模块，对直径较大的薄壁焊接波纹管进行了有限元分析，在设计中得到了刚度和承压能力等数据，结论如下：

1）在不涉及扭转力等周向边界条件时，可用轴对称模型代替三维模型对波纹管进行刚度和应力分析，轴对称模型与三维模型的分析结果误差小于2%；

2）有限元分析方法对刚度和承压能力的计算值具有较高的准确度，可用于波纹管尺寸的计算；

3）利用Fatigue Tool工具可以快速进行疲劳寿命的预测，其结果的准确性取决于所绘制波形与实际波形的符合程度，以及材料S-N曲线实验数据的准确度。

【参考文献】

[1]刘俞铭.波纹管设计计算与生产新工艺新技术实务全书[M].北京：北方工业出版社，2006.

[2]张泽东，王国栋，陈长琦，等.层叠焊接金属波纹管承压能力以及在循环拉压作用下的力学分析[J].真空科学与技术学报，2016，36（5）：597-601.

[3]黄笑梅，芮训诚.影响焊接波纹管刚度及承压能力的参数研究[J].机械设计制造，2014（11）：134-137.

[4]安源胜，蔡仁良，何骁，等.机械密封用焊接金属波纹管刚度的计算方法[J].化工装备技术，2001，22（1）：40-43.

[5]马克，尼加提，玉素甫，等. 大尺寸S型焊接金属波纹管刚度及薄板焊接接头应力分析[J].与密封，2012，37（12）：65-68.

金属波纹管篇4

关键词：电力变压器 储油柜 应用 分析

中图分类号：TM403.5 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）09（a）-0063-02

Application Analysis of Large-scale Oil-immersed Power Transformer Conservator

WANG Wei1 ZHANG Yan2 SHAN Bo1 HANG Yi cheng2 CHEN Xin gang1 LI Yang1

（1.Shandong Electric Power Economic Research Institute， Jinan Shandong 250021，China；2.State Grid of China Technology College， Jinan Shandong 250002，China）

Abstract：This paper focuses on the analysis and comparison of the rubber bag type and metal corrugated type oil conservator in large-scale Oil-immersed power transformer application condition，some advice and measures is proposed to ensure the safety of transformer operation.

Key words：Power Transformer Conservator Application Analysis

储油柜作为油浸式电力变压器重要的保护器件，一方面使绝缘油与外界大气隔离，防止绝缘油受潮和老化，另一方面用来补偿绝缘油因温度变化产生的体积膨胀或收缩，其性能的好坏会直接关系到电力变压器的安全稳定运行[1～2]。

该文结合大型油浸式电力变压器储油柜的实际运行状况，重点分析了胶囊式和金属波纹管式储油柜的应用状况，从储油柜角度提出了保证电力变压器安全运行的措施。

1 储油柜技术的发展

1.1 敞开式储油柜

敞开式储油柜结构简单，如图1所示，其主要由柜体、注放油管、油位计、吸湿器和油面标志组成。变压器内部的绝缘油通过吸湿器与大气相通，容易受潮老化，目前在大型电力变压器已很少使用[3]。

1.2 密封式储油柜

密封式储油柜将变压器油与空气隔离，防止空气的水分和氧气进入，具有良好的防油老化的功能，按其隔离介质分类主要有隔膜式、胶囊式和金属波纹管式三种类型。

1.2.1 隔膜式储油柜

隔膜式储油柜分为上下两个部分，隔膜周边装在上下储油柜边沿之间，如图2所示，此种结构并没解决密封问题，隔膜固定处容易渗油老化；当变压器油位低时引起负压，储油柜易进入空气和水分，加速绝缘油老化；隔膜式储油柜采用连杆式铁磁油位计，是靠机械转换和传动来实现油位指示的。由于机械传动误差、错位失灵等原因，经常导致假油位现象的发生。因此隔膜式储油柜在大型电力变压器中已逐渐被淘汰。

1.2.2 胶囊式储油柜

胶囊式在上部加装一个耐油复合橡胶的软气囊，囊内通过吸湿器与大气接触，囊外和变压器油接触，当变压器油膨胀或收缩导致储油柜油面上升或下降时，使软气囊向外排气或自行吸气以平衡软气囊内外侧压力，其结构示意图如图3所示。

1.2.3 金属波纹管式储油柜

金属波纹管式储油柜利用不锈钢波纹管作为体积补偿组件，实现了变压器的全密封运行，可分为内油卧式和外油立式两种结构，前者的波纹管补偿组件为椭圆形，波纹体立式置于底盘上，如图4所示。波纹体内装变压器油，外部加防尘罩，波纹体通过上下移动自动补偿变压器油体积的变化。后者的波纹体补偿组件为圆形，卧式置于柜体上，变压器油在储油柜和波纹体之间，如图5所示。波纹体内与外界空气相通，一端为固定端；另一端为活动端，波纹体通过左右移动自动补偿变压器油体积的变化[4]。

2 电力变压器变压器储油柜的应用分析

2.1 胶囊式储油柜

从生产运行经验来看，胶囊式储油柜在生产工艺、安装调试和运行维护上都已经比较成熟，服役年限较长，积累了丰富的运行经验，安全性、经济性较好，总结起来有以下三方面需要注意：

（1）安装施工。安装过程中排气不彻底，包括胶囊内部、储油柜壁与胶囊之间残存空气，都会导致储油柜不能充分发挥其调节功能，严重时可致使假油位、压力释放阀动作等异常情况的发生；各种阀门接口的关合状态符合要求，如放气塞在排气过程中打开，完毕后要及时关闭。针对此问题，可采用注油排气法的先进工艺，并严格规范安装调试的监督验收流程，保证变压器储油柜的安全运行。

（2）呼吸器维护。胶囊式储油柜使用呼吸器防止外界空气空的水分进入胶囊，呼吸器内硅胶失效后要及时更换，否则水分进入胶囊内会产生凝露现象，加速胶囊的老化，影响储油柜的运行寿命。

（3）油品质量监督。油位计的油和变压器本体相同，在阳光的照射下油位计的油劣化，直接降低储油柜中油的品质，污染变压器油质。

2.2 波纹管式储油柜

波纹管式储油柜在设计上具有寿命长和免维护的优点，在近年来新投产的设备上应用较多，但其运行时间较短，运行经验有待于进一步积累总结。

2010年10月，某500 kV主变C相靠近储油柜侧压力释放阀动作，轻瓦斯动作，未发跳闸信号，储油柜为外油式波纹管式结构。压力释放阀动作的直接原因是油箱内部压力增大，当时变压器无穿越性故障，无大负荷冲击，油色谱分析结果正常，排除了变压器内部绝缘故障引起内部压力快速增大的可能性；变压器油位指示正常，排除了体积增量超过储油柜限度的原因；呼吸管路堵塞或储油柜波纹管质量问题都有可能导致波纹管不动作或动作不到位，经检查储油柜呼吸功能正常，根据现场模拟试验综合判断本次异常是由产品质量问题所造成。即当油箱内油体积膨胀时，因储油柜内部运动卡涩造成波纹管不动作或动作不到位。

通过此次设备异常现象，深入分析波纹管式储油柜的结构和动作原理，有以下四点需要注意：

（1）储油柜外壳质量。波纹管与储油柜外壳之间的距离很小，当外壳圆度不够或在运输安装过程中发生碰撞产生凹陷时，波纹管在运动过程中会发生卡涩现象，卡涩严重时波纹管不动作造成假油位，不严重时会发生跳动引起油流涌动，上述现象都有可能导致压力释放阀或气体继电器动作。

（2）波纹管制造工艺水平。波纹管要求每个单元的伸缩刚性必须一致，否则易造成波纹体不均匀变形或突然变形，使气体继电器动作。

（3）油位调整不当。储油柜的有效容积要减去波纹管所占的空间，调整油位时必须按标准和变压器实际油量计算，如按照夏季高温时调整油位，到了冬季低温时油位下降到气体继电器以下，造成轻瓦斯动作发信号。

（4）波纹管自身结构。外油式波纹管在柜内横向运动，运行过程中波纹管会与波纹管内壁发生摩擦，摩擦力的大小取决于滚轮与导轨的摩擦系数和接触力，接触力与波纹管自身的重力和变压器油的浮力有关。摩擦力会形成能量储存，当摩擦力变化或消失时，波纹管会伸张或收缩，在加速度的作用下，波纹管对油的压力会变化，变压器油会产生涌动现象，对气体继电器产生影响。

3 结语

储油柜作为变压器最重要的附件之一，其状态直接影响变压器的安全可靠运行，胶囊式和波纹管式储油柜作为目前应用最为广泛的两种结构，前者运行经验丰富，经济性、安全性较高、维护工作量大。后者设计理念先进、维护工作量小，是储油柜制造技术发展的方向，但要结合运行经验在设备监督制造、安装关键点控制等环节不断完善，进而提高电力变压器的安全运行水平。

参考文献

[1] 谢毓城.电力变压器手册[M].北京：机械工业出版社，2009.

[2] 岳陈熙.胶囊式储油柜假油位故障排查及处理方法[J].变压器，2007，44（12）：67-69

金属波纹管篇5

关键词：钢波纹管涵 软土填方路基

中图分类号：U213 文献标识码： A

武安应用钢波纹管涵是从武安洺湖旅游路开始，并在309国道武安绕城段改建工程中再次应用，取得了良好的社会效益及经济效果。武安大洺远水库又称洺湖，是河北省洺河流域防洪规划中的控制性工程之一，是一座以工农业用水为主，兼顾防洪、交通和城市生态风景区的中型水利工程。洺湖旅游路是洺湖生态园区中的环湖公路。由于该项目沿大洺远水库边缘绕行，其中一段穿湖而过，淤泥层厚度相当大。经过与水泥砼盖板涵与圆管涵设计相比较，最后决定采用钢波纹管涵。洺湖环湖路共有2道钢波纹管涵，1道1—2m 长32m厚3.5mm，1道1—6m长22m厚6mm，这是武安市交运局首次采用钢波纹管涵。

309国道武安绕城段改建工程又叫武安东、南二环路，是扩大城市框架、解决城市交通拥挤的重要工程。工程任务重、时间紧。K7+710及K7+991处原设计为两座桥梁，由于该段有两道高压电线无法迁移，致使桥梁施工不能进行，严重影响施工进度。设计院重新对两道河沟的汇水面积进行测算，业主上报获批后，决定对于K7+710及K7+991两处软土处桥梁各改为1—6m波纹管涵。涵洞的施工加快了施工速度，解决了因地基变形可能导致的涵洞破坏，提高了施工质量。

1、 钢波纹管的特点

金属波纹管涵是将2.5-7.0mm薄钢板板面压成波纹后，卷制成管节，用此种管节修建成的涵洞称为波纹管涵。为防止波纹管涵锈蚀，波纹管节内、外表面和紧固连接螺栓，进行了热浸镀锌处理。

1.1 钢波纹管的优点

1、结构受力合理，荷载分布均匀，有一定的抗变形能力。在特殊岩土地区，如多年冻土、膨胀土、软土、湿陷性黄土、部分煤矿采空区等，能解决地基沉陷导致的涵洞破坏问题。

2、重量轻，造价低。施工工期短，不受季节、环境的限制和影响，安装方便，可以重复使用，耐久性好。

3、采用标准化设计、设计简单，便于曲线施工。

1.2 钢波纹管与钢筋砼管涵的区别

钢波纹管是波形钢板经特殊加工而成的柔性结构，钢筋砼圆管涵是刚性结构，二者在荷载作用下的受力不同。垂直荷载作用在钢筋砼圆管涵上时，其形状基本不会发生变化，荷载大部分由涵管基础底部土体承担。而荷载作用在钢波纹管涵上时，管断面会发生微小变化，通过与周围土体的相互作用，将荷载有效地传递给周围土体，形成土体和涵管结构相互作用体系，共同承担荷载，涵管底部压力较小，因此不必对其基础进行特殊处理，这样省去了钢筋砼涵管所需的圬工基础，施工过程简单，结构物综合造价降低。

2、钢波纹管涵的施工要点

2.1钢波纹管涵施工流程图

2.2 波纹钢板管涵安装

2.2.1、施工前准备

备齐安装工具、起吊设备、脚手、跳板、电源等。

2.2.2、安装工作

1、安装前工作：检查波纹钢板管涵底部平整度、水平、标高；核对土建基准，确定涵管的位置、中心轴线、中点。

2、拼装底板：以中心轴线，中点为基准，第一张波纹板定位，以此为起点向两侧延伸，直至二端。圆周向搭接长度为50mm，第二张板叠在（搭接部分）第一张板上面，对正连接孔。螺栓的螺纹部涂上剂，套上垫圈由内向外插入孔位，对面套上垫圈旋上螺母，用套筒扳手预紧螺母。

3、拼装环形圈：由下向上顺次拼装。轴向搭接宽度为120mm，搭接部分上板复盖下板，圆周向连接采用阶梯形，即上面二块板的连接叠缝与下面二块板的叠缝错位，连接孔对正后，用涂上剂的螺栓，套上垫圈（遇谷用凸垫，遇峰用凹垫，不得装反）由内向外插入孔位，用套筒扳手预紧螺母。

4、圆周向拼装满三波纹板时，要测定一次截面形状，达到标准再继续拼装，达不到标准应及时调整。圆周向拼装到环形圈合拢时，测定截面形状，采用定位拉杆固定，调整预紧螺栓，拼装顶部第一块波纹板。

5、管涵拼装全部完成，用定扭电动扳手，按预紧力扭矩340N.m±70N.m紧固所有螺栓，依次序，不得遗漏，紧固后底螺栓用红漆标示。所有螺栓（包括纵向和环向接缝）应在回填之前拧紧，保证波纹的重叠部分紧密地嵌套在一起。

6、为了保证达到螺栓扭矩的要求值，在回填之前随机抽取结构上纵向接缝上2%的螺栓，用定扭扳手，定预紧力扭矩340N.m±70N.m，进行抽检试验。如果有任一试验值超过了给定的扭矩范围，则应抽检纵向和环向接缝所有螺栓的5%。如果上述试验90%以上满足要求，则认为安装是合格的。否则应重新复核设计，以确定得到的扭矩值是否满足要求。

7、波纹钢板管涵外圈搭接处用预紧力扭矩符合要求后，可用环氧树脂封填，以防纹板连接处渗水。

2.3、波纹钢板管涵路基施工技术要求

2.3.1挖基

1、沟渠开挖应按设计要求进行，当基底土为淤泥等不良土层时，应予换填处理。

2、应避免超挖。如超挖，应将松动部分清除，其处理方案应报监理，设计单位批准。

3、挖至标高的土质基坑不得长期暴露、扰动或浸泡，并应及时检查基坑尺寸、高程，基底承载力，符合要求后，应立即进行基础施工。

2.3.2基础砂垫层

结构基础必须有足够强度、稳定性和均匀性，但不必比在结构周围承受回填材料的原状土体更强。基础一般可采用30～80cm厚的砂砾。应采用级配良好的粗砂在基础表面设置一层厚10cm的均匀垫层，其最大粒径为12mm。

对预计地基有一定沉降的情况，考虑到水流的要求和结构的整体性，应该设置基础的纵向预拱。基础在涵管纵向预拱度一般为0.5%。

基础砂垫层的压实度不应小于96%。

2.3.3回填

1.回填料

回填材料应符合表中给出的级配要求。

回填材料的级配要求

筛网孔径（mm） 筛过的质量百分比

75

9.5

2.36

0.6

0.075 100

50～100

30～100

15～50

0～25

2.回填布料

回填料应倾倒在结构两侧1倍直径以外，回填料应符合设计要求。结构两侧回填应对称施工，分层回填，每层厚度为20cm。

对于有端部挡墙的情况，从两端向结构的中心进行回填。

对于没有端部挡墙的情况，从结构的中心向两端进行回填。

3.压实

结构近处用机械夯实，管底下方楔形部粗砂用“水密法”震荡器振实。

涵洞两侧回填应采用振动压路机压实，压实度≥96%。

涵管上方当回填厚度＜50cm时采用手扶振动压路机压实或采用小于6t的静碾压路机压实，压实度≥96%。当涵管顶填土>50cm后，方可采用YZ12压路机施工，每层厚度20cm，压实度≥96%。

4.结构形状监测

在完成回填之后，最终的结构形状与组装时的形状最大不超过±2%，除非实际形状与设计形状的误差在±2%以内。

钢波纹管涵安装实测项目

检查项目 规定或允许偏差 检查方法

涵管底压实度 符合要求 波纹管涵轴线：投影下的土基每6m测1处，但不少于两处

管涵轴线偏位 20mm 经纬仪或拉线：每6m测1处，但不少于两处

管涵内底高程 ±10mm 水准仪：每6m测1处，但不少于两处

金属波纹管篇6

关键词：板式热交换器 歧化装置 应用现状

中图分类号： TE965 文献标识码：A 文章编号1672-3791（2015）01（c）-0000-00

现阶段，热交换器的发展主要呈现为提升装置的热效率，提升装置自身结构的紧凑性，提升生产制造的规范化、标准化以及专业化等方面，同时在一定范围内实现大型化方向的进一步发展。另外，还要注重基础理论和测试手段的研究。近些年来，国内外主要通过加强传热和创新热交换器性能，在一定程度上提升传热效率，降低传热面积，并且减小装置的投资成本等方面，也取得了一定的成果。

1板式热交换器的研究发展

换热板片为板式热交换器的主要部件。其设计必须进行综合考虑。首先要考虑流体在低速状态下出现的强烈湍流，从而加强传热效果；其次提升热交换器板片的刚度，加强板片的耐压力。由于传热板片具备不同的波纹形式，所以会对传热与流动阻力造成严重影响。为了能够满足各种传热场所的相关需求，目前已经研发出大量的波纹板片，其中板片的厚度在0.4mm以内能够承载的压力达到了2.5MPa。从板片运用方面而言，主要利用的板片形状是人字形的波纹板与水平平直的波纹板。除去波纹形式的板片，板片参数还包含了板片厚度与波纹以及波纹深度等方面。因为在一系列参数的共同作用之下，导致板片会呈现出各种性能。

1.1国内的研究现状

我国对于板式热交换器的研究初始于1967年，最先开始研究板式热交换器的企业是兰州的石油机械研究所，其主要针对板式热交换器中热自行波纹和水平波纹以及球形波纹进行了对比试验与研究，同时总结出人字形波纹具备良好的优势。而这一观点至今依然被许多研究学者所引用[1]。除此之外，清华大学与山东大学等多个高等院校也从多个角度对热交换器的板型所造成的影响进行了深入的研究与探讨。同时还对所有参数性能造成的影响完成了进一步分析，可是至今为止，我国并未出现针对热交换器自身性能造成影响的有关报道，从而也就造成设计人员难以依据现实状况完成设计的相关理论基础。

1.2国外的研究现状

国外在上世纪的中期就已经对板式热交换器中板片波纹参数完成了试验研究，并且该实验研究工作相对较为系统化。在1985年，不仅Focke、W・w进行了人字形波纹参数的研究，而且Okada，K还对倾斜角是30°、45°、60°等多个角度的板片进行了深入研究，但是其选择的实验热交换器板片波纹的截角是三角形。

2板壳式热交换器结构

2.1导孔型板壳式的热交换器

导孔型结构一般适宜运用在中型和小型热交换器中，该内部的核心部分主要由一组特制的和几何结构基本相同的金属圆板片进行完全焊接构成，从而组成一个形状为圆柱状的导孔型换热板组，在板中2个圆孔可以构成板程流道，同时壳体与板片间还会构成壳程流道[2]。另外，为了能够使壳体流体顺利经过板间流动，一般要在壳体与板组间设置导流块。

2.2板管型板壳式的热交换器

板管型板壳式的热交换器一般由板管束以及壳体两类构成，该总体结构如图1所示。经过冷压成型的所有板条，对其接触位置进行焊接，使其可以比较紧密的连接在一起，从而组成一个具备大量扁平流道的板管。另外，大量的宽度不一致的板管一定要依据相关次序进行排列，从而确保各个板管之间存在一定距离，而相邻近的板管在两端应该设置金属条，同时和板管通过焊接连在一起，这样板管的两端就可以构成管板道，然后再将大量的板管合理的连接在一起就形成了板管束[3]。通常情况下，板管束要设置在热交换器壳体内部，部分流体要在板管内部流动，另外一部分流体要在壳体内部的板管之间流动。

2.3新型板壳式热交换器

为了能够满足工业设备大型化的相关要求，传统的工艺中利用金属焊条进行焊接形成的板束渐渐被金属波纹板片所构成的板束取代，制作而成新型的板壳式热交换器。其主要由许多层具备凹凸波纹板，利用凸纹对凸纹和凹纹对凹纹的方法进行重叠设计而成。

3板壳式热交换器运用状况

3.1歧化装置

歧化装置作为大型芳烃联合设备的中心部分，其中进料热交换器主要承担回收设备热量的重要换热装置。而在歧化设备中，进料热交换器一定要满足冷流和热流进入以及出口温差相对较大等多种要求，但是板壳式的热交换器拥有相对较高的换热工作效率，而且端差相对较小等多种优势，因此已成为歧化设备进料热交换器最合理的选择[4]。在2008年12月份，中石化的金陵分公司运用了歧化装置，而在装置投用之后尽管因为油管线的内部存在一些杂物，对分布器造成了堵塞，从而导致分布器自身的压降相对较高，而在清理之后依然可以正常使用。

3.2异构装置

目前，中石油的乌鲁木齐市石化分公司的100万t/a对二甲苯芳烃的联合设备利用异构设备是当今世界上单系列规模相对较大的对二甲苯生产设备，此异构装置已经基本接近国产化。总体联合装置主要由8套大型生产部件构成，是如今我国利用的单台换热面积相对较大的国产化板壳式热交换器。而且此热交换器在运行过程中具备良好的安全性与可靠性，可以满足长时间满负荷运行有关需求。

4结束语

我国作为热交换器的生产制造大国，并非热交换器的生产制造强国。在热交换器的设计水平方面与世界上发达国家比较而言，依然存在着较大的差距。因此，国内相关部门与研究人员一定要对板式热交换器的相关基础理论进行深入研究，不断通过试验与实践研究开发出新产品，同时还应该考虑我国的基本国情，从而有针对性的解决所有行业面临的问题，推动板式热交换器在更多领域中的运用。

参考文献

[1]欧阳新萍，吴国妹，刘宝兴，等.流速法在板式换热器传热试验中的应用[J].动力工程，2010，（03）.

[2]许淑惠，周明连.板式换热器进出口段流道内的压力分布、流阻及流型显示的实验研究[J].节能，2012，（8）：12-15.

金属波纹管篇7

关键词：焊缝 漏气 不浸润 焊料流散

中图分类号：TM561.5 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）07（a）-0094-02

真空灭弧室在制造过程中的焊接为关键过程。这个工艺过程中，它的焊缝质量对灭弧室产品的整体质量起着至关重要的影响，特别是气密性焊缝。本文主要针对焊接中出现的不合格特征，对其产生的原因进行了研究与分析，并结合实际提出了解决措施，从而使灭弧室产品的工艺质量在生产过程得到有效控制和不断提升。

1 焊接的机理及可靠性保证

钎焊是依靠焊料熔化成液态来填满固态基体金属接头的间隙，而形成金属间结合的一种连接方式。良好的钎焊焊缝质量要求焊接处的焊缝被焊料填满，且能均匀形成圆角，焊料流散和分布均匀，焊缝表面光滑，无缩孔，基体金属无溶蚀现象；真空气密性焊缝还需用氦质谱检漏仪进行检漏，不漏气。

为得到理想的钎焊质量，要保证以下几点。

（1）焊料对基体金属有好的润湿性。

（2）液态焊料和基体金属间发生相互作用。

（3）焊料溶化后与基体金属间发生相互作用，冷却时在焊缝中结晶而形成合金。

（4）钎焊接头的设计结构必须利用焊料的重力作用和焊缝间隙的毛细作用，保证焊料溶化后能良好地填充间隙。

（5）焊料填充焊缝间隙时，间隙中的气体应有排除的通道，避免盲孔设计。

（6）钎焊的基体金属和焊料表面必须洁净，无油污和氧化。

（7）钎焊温度、保温时间、升降温速率合理。

2 焊接质量的分析

2.1 部件焊接

在生产中部件钎焊主要是无氧铜与镀镍不锈钢、无氧铜与镀镍可伐、无氧铜与无氧铜、镀镍不锈钢与镀镍不锈钢这四种方式焊接，所采用的焊料均为银铜28焊料。通过长时间的生产，我们的设计和工艺已日益成熟，但在生产过程仍然会出现一些钎焊的质量问题，如：钎焊焊缝处漏气，直接导致灭弧室失效；焊料流散过渡、焊料起皱、严重堆积、成蜂窝状、螺纹孔内爬焊料，可能造成灭弧室的耐压水平降低，或在超高压老炼时易造成管内击穿；如果表现在管外，造成压板端面、盖板及动导杆表面粗糙、凹凸不平，镀银层不均匀，色泽不一，造成影响灭弧室外观质量，降低产品的观赏度。

在部件钎焊中出现的不合格特征主要表现在以下几点。

（1）波纹管两端口焊接处漏气。

（2）触头与触头座焊接处有缝。

（3）动导电杆与钢套焊接处部分间隙未被焊料填满。

（4）导杆与压板、导杆与盖板处焊料堆积。

（5）静盖板与压板焊接处出现较大缝隙。

（6）焊料溅散问题。

（7）镀镍静压板表面爬焊料，流散不均匀呈不规则形状。

2.2 原因分析

2.2.1 波纹管两端口焊接处漏气

波纹管为镀镍不锈钢材料，两端口焊接通常是镀镍不锈钢与无氧铜、镀镍不锈钢与镀镍不锈钢焊接。镀镍不锈钢与无氧铜焊接结构比较可靠，在设计和实际生产中气密性焊缝尽可能采用该焊接方式。焊料溶化后易与铜发生相互作用，在焊缝中形成合金，焊缝牢固，不易产生漏气，漏气比率较高的焊接方式为镀镍不锈钢与镀镍不锈钢焊接，出现在波纹管与动盖板、波纹管与镀镍屏蔽罩的焊接处。由于这种焊接方式是高温下靠重力以及波纹管与动盖板、屏蔽罩之间的毛细现象使其焊接的，这种结构对两焊接零件的配合间隙有较高的要求，我们一般在设计中的配合间隙为0.10～0.30 mm，

且要求直边处有1～1.5的R角。但在零件加工中，因波纹管为弹性薄壁件，端口尺寸及直边处的R尺寸一致性较差，造成尺寸超差，导致波纹管与动盖板配合较松，焊接后产生漏气。另外，在运输中及生产过程中，波纹管两端口易发生变形，造成焊接处部分配合间隙较大，观察漏气部位，波纹管端口与盖板、屏蔽罩配合处均有较明显的缝隙，导致焊接处漏气。

焊接工艺中焊接温度过高，保温时间过长，炉内温度不均匀，也是造成两薄壁件焊接处漏气的原因之一。仔细观察管芯漏气处的焊接状况，我们会发现焊料蒸散的较严重，说明保温时间过长，在焊缝处虽然焊缝填满了间隙，但没有形成好的圆角，而且对漏气处的不锈钢进行解剖，通过金相分析，不锈钢的晶粒明显长大，因金属的溶解从而产生严重的溶蚀，在焊缝处形成微漏孔，导致漏气。

2.2.2 触头与触头座焊接处有缝

触头有缝问题一方面是操作工装配及进炉的操作失误，导致月牙焊料漏放或移动过程中掉落，这种问题可通过加强操作规范加以控制。

最主要的是在触头与触头座焊接处放置焊料后出现焊料不浸润现象。经分析直接原因是触头表面不洁净，在加工和运输中产生污染，存储条件不当造成表面氧化，形成氧化膜。观察触头表面，严重的氧化形状是不规则的暗黄色，触头的正反面均有印迹。触头轻微的氧化通过我们的眼力观察一般是肉眼看不到的，但这两种氧化均能造成钎焊焊缝处焊料流散不均匀，严重时出现焊料不浸润现象，形成触头与触头座之间的缝隙。

触头座焊接平面变形，使触头与之配合处间隙较大，焊接后也会形成有缝问题。

触头支撑高度超差，触头装配后，支撑将触头顶起，触头架空，触头与座配合不到位，形成间隙，在焊接后造成触头与座有缝。

金属波纹管篇8

【关键词】HDPE管；市政工程；应用优势；施工工艺

1 HDPE双壁波纹管简介

HDPE双壁波纹管，也称高密度聚乙烯双壁波纹管，是以HDPE为主要原料加入必要的添加剂，经挤出成型方式加工而成的具有波纹结构的管材。它是一种环保、安全、高性价比的新型轻质管材，是具有环状波纹结构外壁和平滑内壁的新型材料。随着国家基础建设的进一步深入，HDPE双壁波纹管因其诸多优越性和竞争力而被市政、水利等部门大量使用。目前，在城市排水系统中，塑料管材逐渐取代了混凝土管和铸铁管等传统管材成为主流使用管材。塑料管材中以HDPE双壁波纹管为主被广泛应用于市政排水工程中。

2 HDPE双壁波纹管的优势

（1）优越性

HDPE双壁波纹管刚性大，耐压强度比同等规格的普通光身塑料管高；重量只是同规格普通塑料管的一半，非常容易承插，从而大大缩小了管道的施工难度；它还便于连续敷设在凹凸不平的地面上，因为其波纹结构能加强管道对土壤负荷抵抗力；从工程造价上看，使用双壁波纹管要比普通塑料管降低1/3；此外，HDPE双壁波纹管的接口密封性、绝缘性、耐腐性、内壁光滑度、使用寿命均比普通塑料管优越。

（2）优良特性

目前市政排水工程普遍使用的是钢筋混凝土管（刚性管）和HDPE双壁波纹管（柔性管），下面就从这两大类管入手，对它们的性能进行对比分析。

①强度和刚度

钢筋混凝土管属于刚性管，通常被视为一个独立的承力结构，强度上须承受全部的内、外力；同样外压负荷下，HDPE双壁波纹管柔性管管壁内的应力较小，它和周围的回填同承受负载，即管道和回填土之间由于力的相互传递，以及变形的互相协调，使二者结合成一个高度有效的整体结构，属“管道与填同作用”系统承力结构，但前提是保证回填材料及其密实度要达到设计要求。因此，埋地HDPE双壁波纹管不需要和钢筋混凝土管一样的强度和刚度，在合理的刚度下，完全可以达到使用要求。

此外，由于HDPE双壁波纹管具有柔韧性，当发生地震等突发性的地质活动时，也能将管道的破坏损失降为最小，提高了市政排水管道抗震、减灾的能力。

②接口的密封性

HDPE双壁波纹管的连接性比较可靠，大部分采用橡胶密封圈承插或热熔焊接方式连接，接头的强度高于管道本体的强度，可确保污水不外漏，并可适应地基不均匀沉降。而钢筋混凝土管的接口形式大多使用平接口和承插口，在连接处抹一圈水泥砂浆，完全是刚性连接，如果由于土壤不均匀沉降导致管道稍有位移，连接处就可能被破坏而形成渗漏。同时HDPE双壁波纹管每根管长可达10米以上，接口少；而钢筋混凝土管长仅为1～3米，接口多，如果按每处接口渗漏量相同计，钢筋混凝土管的总渗漏量为HDPE双壁波纹管的6.3倍。

③水力特性比

在水力特性比方面，HDPE双壁波纹管内壁光滑，输送液体时摩阻力明显小于混凝土管。HDPE双壁波纹管的内壁曼宁系数为n=0.009～0.01，内壁光滑，水流阻力小，不宜结垢；而钢筋混凝土管n=0.013～0.014，内壁粗糙，水流阻力大，易废弃物的囤积停滞。因此在相同使用条件下，HDPE双壁波纹管的输水量比钢筋混凝土管提高30%，在同样的坡度下采用直径较小的HDPE双壁波纹管就可以达到要求的流量。

3 HDPE双壁波纹管的施工工艺

施工工艺基本流程：测量放线机械开槽槽底平整压实沙砾垫层砂基管道安装管道与检查井连接闭水试验沟槽回填夯实

（1）沟槽开挖及基础处理

在沟槽开挖前，需先熟悉图纸，根据设计给定的水准点及坐标控制点进行测量、定位、放线，引临时水准点及控制桩后方可进行沟槽开挖。开挖沟槽时，应严格控制槽底高程，不得扰动槽底原状土。在机械开挖中，应保留槽底设计标高20cm～30cm的原状土，铺管前人工开挖至设计标高。如果发生超挖现象，干槽超挖150mm以内的，可用原土回填夯实；干槽超挖150mm以上的，可用石灰土分层处理，其相对密实度不应低于95%。

管道基础采用垫层基础，其厚度应按设计要求。一般土质较好地段，槽底只需铺一层砂垫层，其厚度为10cm；对软土地基或槽底位于地下水位以下时，可采用15cm厚的碎石或砾石砂铺筑，上面再用5cm厚砂垫层整平。在基础铺筑时，应用平板振动器压实碎石垫层及砂垫层，压实度应达到90%以上；基础宽度与槽底同宽。

（2）管道安装

管道在安装前，应按照管材管件产品标准对管材及其连接件逐一进行外观检查，不符合标准要求的管道不能用作施工管道。在接口处理上，应采用弹性密封橡胶圈连接的承插式接口，安装时需将承插口的中心轴线对齐。采用人工对管道进行安装，槽深度不大时可由人工扛管下槽，管径大于公称直径DN400或槽深大于3m时，可用非金属绳索溜管入槽，依次平稳地放在基础管位上。严禁用金属绳索勾住两端管口或将管材抛入槽中。稳管前，需对基础设计高程和中线位置进行检查，符合设计和规范要求后方可进行稳管。

雨季施工应尽可能缩短开槽长度，做到成槽快，回填快，并做好防泡槽的措施。一旦发生泡槽，应将水排干，把受泡的软土层清除，换填中粗砂或砂石料，及时做好基础处理，这样才能防止管道出现出现位移、漂浮、拔口等现象。

（3）管道与检查井连接

HDPE双壁波纹管与砖砌或混凝土浇制的检查井连接，可采用过渡层做法。即在管材与井壁相接部位的外表面预先用高密度聚乙烯粘接剂，粗砂做过渡层，然后用水泥砂浆砌入检查井壁内。过渡层做法：先将管壁的表面用棉纱清理干净，然后均匀涂上一层高密度聚乙烯粘结剂，紧接着在上面撒一层干燥的粗砂，固化约为10～20min，即形成表面粗糙的过渡层，最后用水泥砂浆砌入检查井的井壁内。过渡层的长度视管道砌入检查井的长度而定，一般为240mm。

（4）闭水试验

管道铺设完毕后，应按要求做闭水试验，进行密闭性检验。闭水试验时，应向管道内充水并保持上游管理顶以上2m水头的压力。外面检查，不得有漏水现象。管道24h的渗水量应不大于按下式计算的允许渗水量：

Q=0.0046D1

式中，Q—每1km管道长度24h的允许渗水量（m3）

D1—管道内径（mm）

（5）沟槽回填

管道安装闭水试验合格后应立即回填。从管底基础以上管道外径1/4部分中采用粗砂回填；其余部分可采用碎石屑、粒径小于40mm的砂砾、中砂、粗砂或开挖出的良质土进行回填。

回填分两次进行：第一次采用人工回填，从管底基础部位开始，沿管身两侧同时对称回填并夯实，回填至管顶70cm左右。回填应对称分层夯实，每层回填高度不应大于0.2m，不得带水回填，回填土中不得含有石块等杂硬物体，以确保管道及检查井不产生位移；第二次用机械辅助回填至设计标高，回填应严格按照现行规程进行，分层夯实。

金属波纹管篇9

关键词：供热管道；热补偿器；补偿器选择

一、补偿器的由来

补偿的基本意思有弥补缺陷，抵消损失。也有科技方面的补偿，当管道输送介质或管道所处环境有温度变化时，管道由温度引起的热胀冷缩是不可避免的，如果不采取一定的方式补偿该尺寸变化，将会在管壁内产生很高的应力，通过管道传至固定管架或设备，当温差过某一范围时，温差应力大于管子可承受的应力范围，这时就必须考虑补偿问题。

二、补偿器的作用

在管系补偿设计中，最为经济的是自然补偿，自然补偿是利用管道的自然弯曲形状所具有的柔性来补偿热位移，显然自然补偿的能力是有限的，当自然补偿不能满足要求时，通常应考虑设置金属波纹管膨胀节等补偿装置。

管系所受载荷主要是外力载荷（管道及流动介质自重，内压，风载，地震荷载等）和位移载荷，设置管道补偿器的目的在于消除外载作用在设备或管道上的作用力，且可把复杂管系分隔成形状比较简单，独立膨胀的管段，保证膨胀节的最佳使用效果。管道补偿器可以补偿吸收管道轴向、横向、角向热变形，吸收设备振动，减少设备振动对管道的影响，吸收地震、地陷对管道的变形量。补偿器应用于大型场馆的冷热管道系统、钢铁厂、火力发电厂、等排烟脱硫，除尘设备，空气加热，助流鼓风等设备的出入口处，因此各种补偿器得到大力推广应用。

三、几种常见补偿器的分析

（一）波纹补偿器

1、波纹补偿器的含义：

波纹补偿器是利用波纹管的弹性元件的有效伸缩变形来吸收管线、导管或容器由热胀冷缩等原因而产生的尺寸变化的一种补偿装置，属于一种补偿元件。

2、波纹补偿器的分类：

波纹补偿器（波纹管）按位移形式分类，基本可分为轴向型、横向型、角向型及压力平衡型波纹膨胀节（波纹管）。

按是否能吸收管道内介质压力所产生的压力推力（盲板力）分类，可分为无约束型波纹膨胀节（波纹管）和有约束型波纹膨胀节（波纹管）。

按波纹补偿器的波形结构参数分类，可分为U形、Ω形、S形、V形波纹膨胀节（波纹管），当前国内外的膨胀节（波纹管）产品以采用U状波形结构者居多。

3、波纹补偿器的优点：

结构紧凑，占空间较少，可直埋；缺点是制造比较困难、耐压低、补偿能力小。其补偿能力与波形管的外形尺寸、壁厚和管径大小有关：压力越高、波壁越厚、管径越小、其刚性越大，补偿能力越小。波形补偿器一般用于公称压力≤1.0MPa、公称直径≥150mm的场合，也可用于常压和低压的大口径管道。在锅炉烟风管道中应用的可以达到DN4000mm。

4、波纹补偿器的缺点：

波纹补偿器管壁较薄不能承受扭力、振动，安全性差；设备投资高、设计要求严、施工安装精度高、往往达不到预期寿命；轴向型波纹补偿器对固定支架产生压力推力，造成固定支架推力大，从而造价高。

5、波纹补偿器的应用条件：

波纹补偿器不能承重，应单独吊装，除非对波纹补偿器采用加固措施，否则不允许波纹补偿器与管道焊后一起吊装。在安装中应按照厂家推荐的数据来正确设计波纹补偿器的度，在任何情况下不能拉伸或压缩或扭转波纹管去补偿安装偏差，以免影响波纹补偿器的正常功能，降低使用寿命和增加管系、设备接管及支撑构件的载荷。膨胀节周围要留有足够的空间，以保证膨胀节在设计范围内能自由运动。

（二）旋转补偿器

1、旋转补偿器的优点

（1）产品安全性能高：产品结构合理，旋转补偿器采用的是双密封形式，一面为端密封，一面为环密封；

（2）设计方便：设计热网时，波纹管补偿器补偿的条件较苛刻，必须遵循五大黄金原则，套筒补偿器要“严格找中”的原则，并要考虑波纹管补偿器、套筒补偿器的应力、盲板力等。旋转补偿器的型式多样，可根据管道的走向不同，选择适合的旋转补偿器型式，即可解决管道的补偿问题；

（3）产品的寿命长：产品的寿命可达20年以上；

（4）补偿量大：补偿量可达1800 mm（其他的补偿器，如波纹管补偿器的补偿量最大补偿量在300～400 mm），对于DN 200以上的管线，单边补偿量可达到130～200 m，对于≤DN 200的管线，单边补偿量可达到100～130 m，可以长距离输送蒸汽管线补偿使用；

（5）管道运行经济性高：使用旋转补偿器补偿，由于补偿器补偿距离增长，比自然补偿和套筒补偿减少弯头，从而减少压降，使热网的管损减少，作为长距离输送热网的主要补偿方式之一；

（6）安装方法和型式多样化：根据管线的走向，结合现场的地形，选择旋转补偿器补偿的型式，解决蒸汽管道的补偿问题，工程安装方便，无需冷拉、预紧等施工工艺，对焊即可；

（7）投资省：因旋转补偿器的补偿距离长，采用的补偿器数量减少，且对土建的固定墩推力小，固定墩的设置数量比较少，固定墩的规模比较小，大大节省了土建的投资，与其它的补偿器相比，工程总投资要节约20%～40%，经济效益可观。

2、旋转补偿器的应用条件：

旋转补偿器在管道上一般按200～500m安装1组（可根据自然地形确定），有10多种安装形式，可根据管道的走向确定布置形式。采用该型补偿器后，固定支架间距增大，为避免管段挠曲要适当增加导向支架；为减少管段运行的摩擦阻力，在滑动支架上应安装滚动支座。

（三）方型补偿器

1、方型补偿器的含义

方型补偿器也叫方胀力或胀力弯，由管子弯制的弹性变形吸收管道的热膨胀。制作方形补偿器必须选用质量好的无缝钢管，整个补偿器最好用一根管子煨制而成。

2、方形补偿器的优点：

（1）制造安装方便，与套筒补偿器和波纹补偿器相比，作用在固定支架上的轴向推力较小，热补偿量较大，适用于各种压力和温度条件；

（2）安全性较高，正常运行中无需维护，不需要设置检查井。

3、方型补偿器的应用条件：

安装方形补偿器时，为减小补偿器的变形弹力和提高补偿能力，须将其外臂预先拉开一定的长度，再安装在管道上。

四、补偿器安装和使用要求

1、补偿器在安装前应先检查其型号、规格及管道配置情况，必须符合设计要求；

2、对带内套筒的补偿器应注意使内套筒子的方向与介质流动方向一致，铰链型补偿器的铰链转动平面应与位移转动平面一致；

3、需要进行“冷紧”的补偿器，预变形所用的辅助构件应在管路安装完毕后方可拆除；

4、严禁用金属波纹补偿器变形的方法来调整管道的安装超差，以免影响补偿器的正常功能、降低使用寿命及增加管系、设备、支承构件的载荷；

5、安装过程中，不允许焊渣飞溅到波壳表面，不允许波壳受到其它机械损伤；

6、管系安装完毕后，应尽快拆除金属波纹补偿器上用作安装运输的黄色辅助定位构件及紧固件，并按设计要求将限位装置调到规定位置，使管系在环境条件下有充分的补偿能力；

7、补偿器所有活动元件不得被外部构件卡死或限制其活动范围，应保证各活动部位的正常动作；

8、水压试验时，应对装有补偿器管路端部的次固定管架进行加固，使管路不发生移动或转动，对用于气体介质的补偿器及其连接管路，要注意充水时是否需要增设临时支架；

9、水压试验结束后，应尽快排波壳中的积水，并迅速将波壳内表面吹干；

10、与补偿器波纹管接触的保温材料应不含氯。

参考文献：

金属波纹管篇10

【关键字】预应力箱梁，真空压浆，施工技术，探讨研究

中图分类号： TU74 文献标识码： A 文章编号：

一．工程概况

长兴县环城西路公铁立交桥为湖州市最大的立交桥。机动车主线上跨长牛线、宣杭铁路，慢行通道下穿长牛线、宣杭铁路。主线桥桥梁布置为4（3×25m）+25m+45m+（30+40+2×30m）+4×28m，全长为612m。该桥梁属于市政桥梁工程，采用后张预应力结构中，纵向预应力管道长62.64～127.93m。

笔者主要结合该项工程的施工，对于预应力箱梁的真空压浆施工技术进行具体的分析，这样可以促使该项工程中预应力箱梁真空压浆的施工技术得到很好的实施，促进工程的顺利完成，保证工程的质量。同时还可以借该工程的真空压浆施工技术，对于以后类似的工程施工进行借鉴，促进真空压浆施工技术在工程中的应用。

二．真空压浆工艺特性及要求

2.1工艺特性

(一)采用真空压浆可以有效的减少孔道中的阻力，同时提高浆液的流动速度，这就会很大程度上缩短灌浆的时间，从而提高了效率。

(二)采用真空压浆可以加快浆液的流动，同时加快其冲击以及其对孔道的充盈。在这种状态下，就可以使孔道内的空气、水分和水泥中的气泡得到消除，就使得空隙、泌水等现象得到减少。提高了孔道内浆液的密实性以及浆液的强度，同时还可以有效的预防预应力筋的腐蚀，这就很大程度上加强了结构的安全性和耐久性。

(三)压浆和封锚可以同时或者是分开进行，这样就会很大程度上提高了结构的美观性和整体性。

2.2工艺要求

(1)采用真空压浆施工技术，对于水泥的配合比提出了很高的要求。

(2)对于这样一个工程，在工序的设置上，必须要从预应力的布置开始进行配套布置，由于该工程项目的操作性很强，同时该项目还对施工操作人员提出了很高的要求，要求他们对于每一个工序都要清晰，该工程对于技术具有全面的要求，要求各个部门都能够协调配合。

(3)该工程对于水泥的配合比、对于外加剂的型号，以及对于外加剂的用量、对于水泥浆的温度、对于孔道德密封性能等都提出了很高的要求，这些因素都会影响灌浆的质量。

(4)将管道采用压力水进行冲洗，接着要迅速的使用高压风对管道进行吹干，保证管道的干燥和清洁。

(5)采用真空压浆的施工技术的流程如下：首先是开动真空泵抽真空，接着要将混合料搅拌成浆液，接着就是压浆，压浆完毕后，就要进行配件的清洗。

三．真空压浆的形成与效果

3.1采用真空压浆技术时，浆体在管道内依靠推拉和充盈从而就可以形成在比较封闭的孔道中了，将这些浆液看做是一个统一流动的整体，在进浆一侧的压力就将浆液不断的压入道管道内，这在一方面可以给浆柱施加巨大的推力，在另一方面，在出浆口一侧的真空泵也可以给浆柱施加巨大的推力。在这个真空的状态下，形成的拉力就可以给传统的压浆带来巨大的变化，表现在以下几个方面：

(1)通过真空泵的作用，可以使孔道内的空气较少，液体相对于空气中的表面张力，就可以使浆液比较容易的填充在预应力筋的缝隙之中，同时还可以轻松的带走残留在预应力缝隙里的水分、空气等，浆体在流动的时候，不会产生气泡，从而就可以使孔道填充的比较的密实。

(2)真空拉力形成液柱的导向作用，减少了液柱在孔道内的紊流情况，相应减少了孔道的阻力．

(3)在真空作用下，液体内的气泡和富余的水分向液柱端部移动，并在后期的传统补压稳压过程中排除．这种效应对于长孔道更明显．但需要说明的是，对于孔道中的较多留存水分，单靠真空泵的作用，处理效果不明显，必须靠高压风吹干净．

3.2真空压浆的浆体与波纹管、预应力筋的结合情况目前常用的成孔材料为金属波纹管和PT-PLUS⑩塑料波纹管，而真空压浆较理想的成孔材料为PT—PLUS④塑料波纹管(以较小的孔道摩阻力及电绝缘性能取胜)，但金属波纹管造价较塑料波纹管低．

(1)浆体与波纹管的结合：塑料波纹管在压浆时的孔道摩阻力较小，金属波纹管的孔道摩阻力虽然满足现行规范要求，但相对前者要大．摩阻力反映了波纹管表面粗糙度，说明金属波纹管更粗糙，因而浆体与金属波纹管的结合更牢固．

(2)浆体与预应力筋的结合：预应力筋在张拉后，基本上是紧贴孔道．已压注水泥浆的预应力筋的腐蚀，主要成因为电化学腐蚀．电化学腐蚀的要素除外电、感应电等存在的电流影响外，还需具备电解液(或有害气体)．而真空压浆技术恰恰在这方面从工艺上最大限度地减少了电解液的存在(孔道密实、气泡少、填充预应力筋间隙密实、硬化浆液基本无自由水)，也就基本杜绝了形成电化学腐蚀的条件，从而保证了浆体与预应力筋的牢固结合和预应力筋的耐久性．

四．浆体的配合比设计

4.1浆体配合比确定

(1)浆体设计是压浆工艺的关键之处，要灵活运用《公路桥涵施工技术规范》，合适的水泥浆应是：①和易性好(泌水性小、流动性好)；②硬化后孔隙率低，渗透性小；③具有一定的膨胀性，确保孔道填充密实；④高的抗压强度；⑤有效的粘接强度；⑥耐久性．

(2)为了防止水泥浆在灌注过程中产生析水以及硬化后开裂，并保证水泥浆在管道中的流动性，掺加少量的添加剂．为使水泥浆在凝固后密实，则掺入添加剂如超塑剂E33．这样可以①改善水泥浆的性质，降低水灰比，减少孔隙、泌水，消除离析现象．②降低硬化水泥浆的孔隙率，堵塞渗水通道．③减少和补偿水泥浆在凝结硬化过程的收缩和变形，防止裂缝的产生．

4.2配合比的试拌及各项指标

(1)流动度要求：搅拌后的流动度为小于60 S．

(2)水灰比：0．3～O．4，为满足可灌性要求，水泥浆的水灰比最好在0．3～0．38之间．

(3)泌水性：小于水泥浆初始体积的2 9／6；4次连续测试结果的平均值小于1 ；拌和后24 h水泥浆的泌水应能被吸收．

(4)初凝时间：6 h

(5)体积变化率：0～2

(6)强度：7 d龄期强度大于40 MPa

(7)浆液温度：5℃≤T(浆液)≤25。C，否则浆体容易发生离析．

五．结束语

预应力箱梁真空压浆施工技术对于工程的质量具有十分重要的作用，同时还有利于工程的施工。因此，应该加强对于预应力箱梁真空压浆的研究，促使其应用的更加广泛。

参考文献：

[1]魏东; 刘明江; 窦守连; 邵珠轩 预应力箱梁真空压浆施工技术探讨青岛理工大学学报2008-10-15期刊

[2]蔡镜清 预应力管道真空压浆法施工技术探讨科技资讯2006-01-03期刊

[3]赵倩; 赵荣安 预应力孔道真空压浆施工技术的应用水电与新能源2010-07-30期刊