金屬補償器是壓力容器和管道系統(tǒng)中的熱補償和位移補償元件,其關(guān)鍵件是金屬波紋管,金屬補償器用途本身決定了具有一定的強度,較大的柔度和疲勞性能,華潔對金屬補償器的設(shè)計,制造做出了具體規(guī)定,通過必要的實驗驗證后,方可用其設(shè)計公式,下面我們來就如何實現(xiàn)試驗驗證做一些商討。
一:試驗策劃
1:驗證要求
1.1在按照規(guī)范進(jìn)行疲勞計算時,用有關(guān)的試驗或應(yīng)變測試在同樣基準(zhǔn)設(shè)計(退火狀態(tài)以及成形狀態(tài)的波紋管應(yīng)認(rèn)為是分別的設(shè)計)相一致的膨脹節(jié)組件批上由制造廠加以證實以證明壓力以及循環(huán)壽命的可預(yù)測性。
1.2任何分析方法的證實應(yīng)由同樣基準(zhǔn)設(shè)計波紋管的5次試驗所得數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)。
1.3試驗用波紋管應(yīng)至少三波。
1.4當(dāng)與有計算方法所得數(shù)據(jù)進(jìn)行比較時,試驗數(shù)據(jù)應(yīng)證明波紋管的破壞壓力等于或大于在室溫時的3倍許用工作壓力。
二:驗證要求的理解
上面的驗證要求并未對5次試驗做出具體規(guī)定,給試驗驗證帶來了不可操作性和理解多樣性。如何理解5次試驗就有以下可能的答案:(1)可對同樣規(guī)格尺寸的5件產(chǎn)品進(jìn)行相同位移下的規(guī)定次數(shù)的疲勞試驗;(2)可對同樣規(guī)格尺寸的5件產(chǎn)品進(jìn)行5個不同位移下的規(guī)定次數(shù)的疲勞試驗;(3)也可對不同規(guī)格尺寸的5件產(chǎn)品進(jìn)行疲勞試驗等。
為了回答上述問題,不妨借鑒一下ASMEIII設(shè)施部件建造規(guī)則,EJMA和UG-101。
首先,ASMEIII中的NC或ND分卷中3649.4及EJMA波紋管膨脹節(jié)設(shè)計中實驗驗證的要求:
2.1至少需要對波紋數(shù)目不少于3個,不同規(guī)矩尺寸的波紋管進(jìn)行5次試驗;
2.2至少需要對直徑、波數(shù)不同的波紋管進(jìn)行10次屈曲失穩(wěn)試驗;
2.3至少需要對直徑、厚度、波形不同的波紋管進(jìn)行25次疲勞試驗,來獲得用于分析的S-N曲線。
另:從試驗疲勞計算公式的角度來看,也應(yīng)取不同的總應(yīng)力范圍St來驗證N的適用性。
其次,ASME中UG-101(d)(2)確定許用工作壓力的驗證試驗-幾何形狀相似中有以下規(guī)定:用一系列驗證試驗(該驗證試驗均勻覆蓋了全部尺寸、壓力或其他變素的范圍)的結(jié)果做出平滑曲線用內(nèi)插法來確定,具體要求為:應(yīng)進(jìn)行充分試驗,提供至少5個點,點與點間的增量應(yīng)為所覆蓋范圍的20%至30%; 曲線應(yīng)按試驗數(shù)據(jù)的較低值來繪制,不允許用外推法。
綜合上述:5次試驗應(yīng)理解為至少對不同規(guī)格尺寸及設(shè)計壓力的5件產(chǎn)品進(jìn)行試驗來覆蓋所需要的目標(biāo)產(chǎn)品。
三:試驗方案
?。?)總體方案
3.1方案一:用達(dá)到規(guī)定疲勞壽命試驗次數(shù)的試驗件繼續(xù)進(jìn)行試驗驗證,試驗條件較苛刻,試驗件數(shù)量少,即對每件試驗件而言,均要進(jìn)行,水壓試驗、氣密試驗、疲勞壽命試驗,試驗。
3.2方案二:疲勞壽命試驗件與試驗的試驗件分開,進(jìn)行單獨試驗,即一部分試驗件進(jìn)行水壓試驗、氣密試驗、疲勞壽命試驗;另一部分試驗件進(jìn)行水壓試驗、氣密試驗、試驗。
?。?)疲勞壽命試驗方案
a為了在位移情況下,滿足試驗件內(nèi)部的水壓基本保持不變,應(yīng)將相通(中間平板)的兩試驗件安裝在試驗臺上,一端固定,另一端可隨中間平板位移。
b向試驗件內(nèi)充以水壓。
c調(diào)節(jié)試驗臺中的位移傳感器及中間平板的位置,使其中間平板即試驗件的位移量符合規(guī)定。
d調(diào)節(jié)試驗臺,使其中間平板的位移速度≤25mm/s。
e操作試驗臺,使試驗件按上述位移和平穩(wěn)的速度進(jìn)行往返運動。
f往返運動并計數(shù),試驗期間,目視檢查,試驗件表面應(yīng)無泄漏。
?。?)試驗方案
將單件產(chǎn)品兩端固定、密封,進(jìn)行水壓試驗,逐級升壓。