金属波纹管材料的发展方向

       金属波纹管是一种外型象规则的波浪样的管材，常用的金属波纹管有碳钢的，和不锈钢的，也有钢质衬塑的、铝质的等等。高温金属波纹管主要用于需要很小的弯曲半径非同心轴向传动，或者不规则转弯、伸缩，或者吸收管道的热变形等，或者不便于用固定弯头安装的场合做管道与管道的连接，或者管道与设备的连接使用。

   金属波纹管分类：（金属波纹管因其用途不同而选择不同的金属材料。因其材质不同，故所加工制作的金属波纹管性能及用途也有所不同）

1、黄铜波纹管：H80 H -60℃～+100℃ 弹性较低，迟滞和后效较大，钎焊性较好。可用于非腐蚀介质和精度不高的仪器仪表中作为测量元件。

2、锡青铜波纹管：QSn6.5～0.1 X -60℃～+100℃ 弹性、强度和耐蚀均好，迟滞和弹性后效较小，钎焊性较好，广泛用作测量元件。

3、铍青铜波纹管：QBe2 P -60℃～+150℃ 具有很小的迟滞和弹性后效，很高的弹性稳定性、蚀、无磁性。多用于的测量仪表中。

4、不锈钢波纹管：1Cr18Ni9Ti G -194℃～+400℃ 具有很高的弯曲疲劳强度和耐蚀性，焊接性能良好。可用作腐蚀性介质中的测量、密封、连接和补偿元件。

金属波纹管的特点

1)性

由于金属波纹管密封取消了普通弹簧密封中的动环密封圈的影响，适用的介质及温度扩大，通常普通机械密封的动环密封圈的材质多采用聚四氟乙烯橡胶等化合物，这些化合物在一些介质中，会同介质全身产生化学反应，在低温和较高温度情况下，会改变其物理性能，产生硬化使密封失效，而波纹管密封可不受以上因素的限制，通常适用于苯、酮、烯烃、烷烃以及一般油类、酸、碱盐等众多介质，温度范围也可由-250-400，当然，这也需要对金属波纹管进行严格选材焊接及热修理。

2)设计的结构，可降低由于水结垢导致的密封失效：

在很多地区，由于水质较差，结垢指数较高，再加上没有特定的软化水处理装置，普通机封中动环辅助密封圈因水结垢导致失效的现象很多一直成为老大难问题。

3)泄漏点少

动环与静环密封点均为金属(非金属)垫片通过螺栓紧固方式进行密封和联接，很难发现泄漏情况，实质上波纹管机封的泄漏只有摩擦副这个动密封点，无疑的机率减少，而普通机械密封的泄漏渠道主要有三个：动环密封圈、静环密封圈及磨擦副端面。在这泄漏渠道中，因动、静环辅助密封圈失效造成密封泄漏占总泄漏的40%。

4)具有优越的追随性：

由于波纹管密封本身全封闭结构，在结构上了普通弹簧密封中所必有的动静环与轴套(或轴)的动密封圈，使波纹管自身 的弹率充分被利用来形成比压(而普通密封由于密封圈的存在，在动环轴套发生相对位移时需消耗部份平衡力。密封圈与轴套(或轴)间的磨擦力使其位，平衡力的大小受到了密封圈的加工尺寸精度及热处理的限制，显示其优越的追随性。使用过程中，普通机械密封常常会因为装置波动或操作工艺等多方面原因造成泵体抽空现象，此时动环密封圈的存在使端面打开后不能及时复位，而造成机械密封的泄漏，而波纹管机封在结构上了这个密封失效的途径。几乎不受泵体抽空的影响，显示了其良好的补偿及性，在易抽空的轻烃泵，减压塔底泵等泵中表现突出，这个特点是波纹管密封得以应用普及的一个重要原因。

5)性及高速性

波纹管密封取消了动环密封圈减少由于泵体震动或轴震造成的通过动环密封圈的传递而引起的动环的震动，使动环免受大的影响，通常也称之为封的浮动性。

6)去掉封油，节省费用

在高温和含杂质的泵用普通机械密封中，由于各种辅助密封圈及磨擦副组对受到使用温度的限制往往向摩擦副周围注入外冲洗油(封油)，起到润滑，降低密封腔温度建立一个适合于各部件工作的适应环境，可是由于封油冲洗造成资金大量浪费，选择适量的波纹管密封可以不打封油节省大量封油资金。

7)本身可传递扭矩

在普通机械密封运转中，附加传递密封的结构，结构形式多种多样，例如拔叉、销钉、螺钉及利用固紧来传递扭矩性能，一般情况下不另加传扭即可正常使用，结构上得以简化，避免了传递结构失效引起的故障，提高了机封的性，当波纹管机封的工作压力超出许用扭矩时，常常在结构上啬拔叉等结构，增加其抗扭矩的能力及稳定性，起到辅助作用广泛应用于高压高速密封中。把波纹管密封设计成为外冷式或静止式结构，可地防止其结垢，如果结构设计不合理或应用不当，波纹管密封也易结垢，导致密封失效，因此建议使用波纹管时，以冷却水作为冷却水为水，这样，波纹管密封工作环境会被延长使用寿命。

二、金属波纹管的应用

金属波纹管的特点是在压力、轴向力、横向力或弯矩作用下均能产生相应的位移，并具有耐压性、真空密封性、蚀性、温度稳定性和长期使用寿命。因此，它在许多工业中广泛的应用。其主要应用在以下几方面。

1、用于仪表中的弹性敏感元件

对于作为弹性敏感元件的波纹管的弹性特性有很高的要求。用作弹性敏感元件的波纹管基本上是把压力变为位移输出或把压力变为集中力输出。把压力变为集中力输出的波纹管变形很小或几乎没有位移，所以在波纹上产生的应力比输出位移的波纹管波纹上的应力要小，向弹性后效、滞后的影响可以说没有，因此，用力平衡式波纹管作弹性敏感元件的仪表的性和精度可以很高。这就是在测量仪表中，多用力平衡式波纹管作弹性敏感元件的原因，把压力变为位移输出的波纹管在波纹上会产生较大的压力，设计时应该注意，同时弹性后效、滞后对波纹管的弹性有的影响。

在仪表中作为弹性敏感元件用的波纹管，设计时波纹管的刚度尽量取小值。

利用波纹管在位移过程中内腔(或外部)容积的变化，可以用于温度控制和温度测量。

2、用于真空开关的真空密封

真空开关是在真空中进行电流通断的开关设备.它的主触头位于真空灭弧室中，波纹管是真空灭弧室中的关键元件，只有采用金属波纹管后才有可能从真空灭弧室外部用机械力使动触头运动，又能保持真空灭弧室外壳密封。真空开关每一次通、断，都使波纹管进行一次大幅度的位移，大幅度且频繁的轴向位移容易使波纹管因疲劳而损坏。波纹管是真空灭弧室外壳的一个重要组成部分，如果它损坏，则真空灭弧室的寿命便因漏气而终止了。真空灭弧室的其它零件在正常运行中是不容易损坏的，所以波纹管的疲劳寿命也就决定了真空灭弧室的机械寿命。此外，真空开关的触头开距与波纹管的实际轴向位移是相等的.所以波纹管的轴向允许位移量也就决定了所能获得的大触头开距。

波纹管的疲劳寿命与它的结构和所用材料有关，也与使用条件有很大关系。应用在真空开关的波纹管其工作行程对它的疲劳寿命影响很大。对同一种波纹管，同一种真空开关，要想较长的疲劳寿命，只有减小波纹管的工作行程或触头开距就能实现。相反，如果增大波纹管的工作行程或触头开距，波纹管的疲劳寿命将缩短。因此，真空开关用波纹管的主要性能是轴向位移量和真空密封性。真空开关有两种工作状态，通或断，在接通时，波纹管需要拉伸变形，断开时，波纹管进行压缩变形，为了真空开关的使用寿命，波纹管拉伸和压缩的位移要。

液压成形波纹管和焊接波纹管都能满足普通真空开关的使用要求，考虑到制造成本，一般真空开关都使用液压成形波纹管。只有同时要求使用寿命特别长和触头行程很大的真空开关才使用焊接波纹管。波纹管材料一般为不锈钢1Cr18Ni9Ti、00Cr17Ni14Mo2和0Cr18Ni9等。

3、用于阀门作密封隔离元件

波纹管阀门，无论是截止阀、节流阀、调节阀，还是减压阀等阀门，波纹管都是作为阀杆的无填料密封隔离元件。在阀门工作过程中，波纹管与阀杆一起进行轴向位移和复位，同时它还要承受流体的压力并密封。波纹管的轴向位移量与阀门的通径有关，对于平面密封的截止阀，其波纹管的工作行程一般为通径的1/4。波纹管的轴向位移行程应通过阀杆移动的机械限位来限程。不允许波纹管波纹压靠而产生塑性变形，同时还要防止波纹管受到扭曲变形。在阀门中，波纹管的主要使用性能是耐压力、工作位移和疲劳寿命。波纹管的失效形式主要是疲劳破裂，应力腐蚀破坏和波纹管失稳。影响波纹管使用寿命的因素主要是工作压力、工作位移、工作温度、流体介质、波形结构、原材料质量、压力冲击、振动、连接零件结构和装配质量等。在波纹管阀门中，波纹管是易损坏的零件，所以，波纹管的设计和选型非常重要，如果设计不合理，往往引起阀门过早失效。与填料密封阀门相比，波纹管阀门具有的性和使用寿命。它在核工业、石油、化工、医药、航空航天等工业了广泛应用。

4、用于金属波纹膨胀节

金属波纹膨胀节广泛应用于各种管路系统中，用来补偿因温度和压力波动造成的轴向、横向和角位移。金属波纹膨胀节的核心零件是波纹管，通过波纹管的可变形性和耐压密封性来进行抽向、横向和角位移，并承受系统的流体压力，其它零件均为结构件，起导向、支撑、连接、导流等作用。根据设计和使用要求，波纹管和有关结构零件按需要的结构焊接成轴向、横向和角向不同类型的波纹膨胀节。

5、用于金属软管作挠性联接件

金属软管用它的挠性来补偿管路系统中因安装造成的位置偏差和满足工作端各向位移的要求，并承受系统的流体压力。金属软管的核心零件为波纹管，此种波纹管的长度和内径之比一般大于3，波型分为环形和螺旋形，环形的弯曲刚度比螺旋形的小。为了增加金属软管的承压能力，在许多情况下，在波纹管外面铠装金属丝或带编织的金属网套。

6、用于波纹管式换热器作换热元件

波纹管式换热器是一种、型换热器，它是金属成形、力学和传热学等多学科结合的产物。波纹管作为换热管束主要起换热的作用，同时还起热补偿和抗振动的作用。波纹管的失效形式主要是疲劳破裂、应力腐蚀破裂和腐蚀破裂等。在波纹管换热器中，波纹管的主要性能为换热效率、疲劳寿命、耐压、耐温、蚀性、抗振动和热补偿等。其中换热效率主要与波形有关，而波形影响着波纹管的成形工艺性。

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