金屬波紋管膨脹節(jié)作為管道熱補償元件,在石化、冶金、供熱、電力等領域被應用,經(jīng)過不斷探索研究,常規(guī)的膨脹節(jié)設計計算已趨于成熟。但隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展,新的應用領域的開發(fā),對于金屬波紋管膨脹節(jié)應用要求不斷提高,相應的帶來了許多新的問題。
近年來,外壓金屬波紋管在供熱管道中大量應用,關于承受外壓的金屬波紋管的設計方法,GB12777、EJMA和ASME B31.3等國內外相關標準中均與承受內壓的金屬波紋管相似。但隨著供熱技術進步和節(jié)能技術的應用,金屬波紋管膨脹節(jié)產(chǎn)品口徑逐漸增大,對其補償性能指標也不斷提高,外壓金屬波紋管產(chǎn)品的失效時有發(fā)生,并且出現(xiàn)了與內壓金屬波紋管有所區(qū)別的失效形式,需要對外壓金屬波紋管進一步研究。
根據(jù)系列原理分析和理論計算,得出以下結論:
1)在拉伸位移的條件下,外壓金屬波紋管發(fā)生了失穩(wěn)。失穩(wěn)的形式并非平面失穩(wěn),而是外壓局部失穩(wěn)。
2)產(chǎn)生外壓失穩(wěn)的原因是:一方面金屬波紋管側壁與圓弧連接處受到拉伸變形產(chǎn)生的彎矩和外壓載荷的共同作用,另一方面波峰受到了周向壓應力和徑向收縮變形共同作用,使金屬波紋管側壁與圓弧連接處和波峰出現(xiàn)了局部應力集中;
3)對金屬波紋管外壓穩(wěn)定產(chǎn)生的拉伸位移范圍目前還無法確定,需要通過試驗數(shù)據(jù)和理論分析進一步研究;
4)在外壓金屬波紋管設計中應適當增加外壓穩(wěn)定性,控制單波拉伸位移量,可參考GB12777-2008中單波額定拉伸位移公式。