大直径无环焊缝U形膨胀节制造

　　中图分类号：TE 973　文献标识码：B

Manufacture of major diameter circline weldless U-expansion joint

SUN Jian-jun
(Nanjing Chemical Engineering Junior College, Nanjing　210048,China)

Abstract:A manufacture method of a major diameter circline weldless U-expansion joint by hydrostratic forming is introduced,a calculation formula of loading with hydrostratic forming　is given by stress analysis.
Key words:diameter; U-expansion joint; manufacture; calculation formula

符号说明
n——材料的应变刚度指数
A——材料的基本强度常数，MPa
σ_θ——筒体周向应力，MPa
σ_r——筒体径向应力，MPa
r₀——筒体变形前平均直径，mm
r——筒体变形后平均直径，mm
t₀——变形前壁厚，mm
p——筒内液体压力，MPa
p_z——筒体轴向总载荷，MPa
ε_fi——失稳应变
ε_r——筒体径向应变
α——应力状态参数
ε_o——材料的预应变
σ_i——应力强度
σ_z——筒体轴向应力，MPa
t——变形后壁厚，mm
p₁——轴向压力，MPa
ε_θ——筒体周向应变
ε_i——应变强度
ε_z——筒体轴向应变

　　U形膨胀节作为一种能自由伸缩的弹性补偿元件，具有工作可靠、性能良好和结构紧凑等多种优点，已在石油化工、管道工程等*得到广泛应用。然而，由于制造水平的原因，目前化工设备上的U形膨胀节都存在波峰或波谷焊缝。当U形膨胀节产生伸缩变形时，*径向应力发生在波峰或波谷处的环缝上^［1］。文献［2］～［3］表明，这些环缝的焊接质量对U形膨胀节的寿命有着重要影响。因此，如何生产出一种无环缝U形膨胀节，提高寿命系数，成了科研单位和生产企业亟待解决的问题，特别是寻求一种制造大直径无环缝U形膨胀节的方法，在石油化工生产不断深化，生产条件不断苛刻的今天，更有其现实意义。

1　无环缝U形膨胀节成型受力分析
　　在膨胀节液压成型工艺过程中，成型时筒外设有模具，所以只限制膨胀节成型后波长，而不能限制波高，波高完全是由液压决定的。为了防止出现管壁破裂并确定装置的安全泄压压力，必须预先算出筒节能够承受的极限压力。对于由应变硬化材料所制成的筒节，极限压力就是当管壁材料进入塑性流动状态后，筒径的增大及壁厚的减薄效应抵消应变硬化强化效应时达到的压力。这一压力也称为筒节的塑性失稳压力。