膨胀节比筒体薄时，需要对筒体削边吗？

膨胀节的厚度一般都比筒体要薄一些，特别是筒体材质为CS膨胀节材质是SS时尤为突出，举例：

某设备由于腐蚀裕量原因，筒体为碳钢名义厚度16mm，膨胀节为不锈钢8mm。那么：
1、与膨胀节相连接的筒体，是否需要削边处理？
2、如果削边的话，是否会造成筒体强度不足？如果不削边如何连接？
3、可否采用加大膨胀节厚度使削边长度减少？

欢迎大家来讨论。

之前正好看过同事做过类似的容器，膨胀节如下图所示，膨胀节本身是由2层5mm的钢板组成，但与筒体连接的部位是36mm，筒体没有削薄。

常规设计不应该削薄筒体，除非做过专门的计算；
另外，CS 16mm配 SS 8 mm？怎么感觉差的有点多啊？难道CS腐蚀裕量有8mm？

1. 对CS的腐蚀这么大，干脆都换用不锈钢得了。
2. 我觉得 削边也可以，不等厚又不是 不能焊。我觉得可以参考 GB150 6.5.1
3.干脆 采用厚壁膨胀节，只不过需要有限元计算，比较麻烦就是了。

筒体不能削薄处理，打比方如果圆筒体经过计算最小壁厚10mm，膨胀节厚度6mm，如果筒体削薄则强度可能不合格。

膨胀节与筒体的厚度差比较大时，强度计算筒体又不允许削薄处理，这时可以考虑采用附图中的膨胀节形式，既解决了补偿的要求，又可以采用与筒体等厚对接。

如果最小壁厚（换热器）要求筒体厚度为16mm，削薄后强度还能满足设计条件，可以削薄。如果16mm是强度计算要求的壁厚就不可以削薄，只能加厚膨胀节厚度到14mm（碳钢），这样的成本比不锈钢也不高吧！如果差的太多，二楼的结构也不失为一种好的方法，膨胀节的直边段也应适当加长，或者按HG/T20583的J6结构。

柠檬心 发表于 2018-1-8 15:01
常规设计不应该削薄筒体，除非做过专门的计算；
另外，CS 16mm配 SS 8 mm？怎么感觉差的有点多啊？难道CS ...

如果不允许削边，那么膨胀节标准GB/T 16749 第7.6.2.2条，如何解释？见截图：


况且，膨胀节本身也都带有直边，直边的强度如果按筒体的计算公式，那很多都计算不合格

http://mp.weixin.qq.com/s/If2LncB1GrSNp-_CkWlC7Q
原文链接如上：
问：按照GB150，如果筒体和球形封头相连接，一般不削薄筒体部分，而削封头部分，保证筒体部分强度和封头部分强度按照各自计算公式厚度足够。
膨胀节本身的直边段也是经过计算，但是削薄部分的筒体没有经过计算。比如，筒体为碳钢，腐蚀余量3mm，设计厚度最少需要14mm，名义厚度16mm。膨胀节为不锈钢，8mm。当筒体削到8mm时，会不会造成强度不足？如果不削薄，又应该如何连接？可否加大膨胀节厚度使得削边长度减少呢？

答：关于膨胀节的壁厚与筒体的厚度不相等时如何处理的问题，GB16749-1997的7.6.2.2条b)款有明确规定，那就是在设备筒体一侧以1:3的斜度进行单面或双面削薄过渡。对于本设备，由于两者厚度相差较大，建议在筒体双面削薄过渡，以缩短筒体削薄段的长度。
如果膨胀节的强度是符合要求的，仅仅为了解决膨胀节与筒体的连接问题而增大膨胀节的厚度，是不合理的。因为这样会增加材料的消耗，而且会降低膨胀节的补偿能力，有时为了满足膨胀节补偿量的要求，可能还需要增加波数。
你们以为与膨胀节相邻的筒体段必须采用一般筒体的环向应力校核公式来进行强度校核，这样的理解是不正确的。膨胀节的直边段也是一段很薄的筒体，为什么能满足强度要求呢？这是因为它受到相邻的波形段的加强作用，环向应力降低了。膨胀节直边段的环向应力是按GB16749中式6-1计算的，对于没有加强圈的直边段，该公式与一般筒体的环向应力计算公式相比就多了一个系数k，这个系数k是与直边段的长度L4成正比的。随着直边段的长度L4的增大，k也增大，直到k≥1（注：k＞1时，取k=1）时，直边段的环向应力才与一般筒体的环向应力相同。



实际上，你们可以把筒体削薄段作为膨胀节直边段的延长部分，把筒体削薄段的长度与原来直边段的长度之和作为膨胀节的直边段长度L4，计算出新的k值，同时偏保守地把筒体削薄段的厚度取为膨胀节的厚度，采用上述6-1的公式计算加长后的直边段的环向应力，看看这个环向应力是否小于筒体的许用应力。通常k的数值都较小，计算结果都能通过，这也就是为什么GB16749规定膨胀节厚度与筒体的厚度不同时可将筒体削薄。
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yuun 发表于 2018-1-11 09:01
http://mp.weixin.qq.com/s/If2LncB1GrSNp-_CkWlC7Q
原文链接如上：
问：按照GB150，如果筒体和球形封头 ...

你的理论很强，谢谢！

yuun 发表于 2018-1-11 09:01
http://mp.weixin.qq.com/s/If2LncB1GrSNp-_CkWlC7Q
原文链接如上：
问：按照GB150，如果筒体和球形封头 ...

对于波形膨胀节的内容，实际上有很多疑问，尤其是生产使用中膨胀节部位泄漏、断裂裂纹等事故时有发生，对此大家都非常期待新版膨胀节标准的诞生。对于现行标准中式6-1，您的解释从公式中判断合理，您注意没有，此时6-1式的计算合格，但如下图中也没有对筒体进行削薄：




所以我认为此时不应对筒体径向削边。而7.6.2.2的规定只是在制造中需要满足错边量的要求，并不是针对强度计算的，所以我认为还是应该满足筒体壁厚要求，按照如上截图的做法（即2楼的做法）是合适的

yuun 发表于 2018-1-11 09:01
http://mp.weixin.qq.com/s/If2LncB1GrSNp-_CkWlC7Q
原文链接如上：
问：按照GB150，如果筒体和球形封头 ...

所以杨工，我认为2楼的做法比较合适，
第一、膨胀节直边段总厚度没有减少，，所以保证了筒体的强度要求，
第二、膨胀节需要进行多次载荷，此时直边段会出现局部变形协调自增强现象（尤其是对不锈钢材料尤为明显），且向您所述，波形段对直边段也有加强作用，此时单波直边可以按照式6-1来校核强度要求。

豆蔓 发表于 2018-1-18 10:41
所以杨工，我认为2楼的做法比较合适，
第一、膨胀节直边段总厚度没有减少，，所以保证了筒体的强度要求 ...

2楼的膨胀节明显和我们讨论的不是同一种膨胀节，二楼是高压Ω型的膨胀节，计算原理都不一样。不要能混为一谈。
6楼不削边的用的小波，而你讨论的是大波型的，否则小波型的怎么做到8mm？
如果不明白讨论内容，只是无的放矢，空费口舌。

我们设计时不会削薄筒体，而是在筒体上开45度坡口连接膨胀节。膨胀节直边受到相邻的波形段的加强作用，因此较薄，但加强效应有衰减距离，大于一定长度后，筒体中还是环向应力占主导，削薄筒体需谨慎。

yuun 发表于 2018-1-18 21:40
2楼的膨胀节明显和我们讨论的不是同一种膨胀节，二楼是高压Ω型的膨胀节，计算原理都不一样。不要能混为 ...

杨工莫急躁。水平有高低，技术讨论而已，正是水平不足才来请教。

2楼的图从图上看，非Ω膨胀节应该是多层U型膨胀节。

对于你给的方法，即把削薄筒体段长度增至膨胀节直边段长度，然后来判断应力大小，此时也存在问题，筒体材质与膨胀节材质不同，此时应力如何判断？相应公式中弹性模量如何取值比较合理？我想还有待商榷讨论。

豆蔓 发表于 2018-1-19 13:29
杨工莫急躁。水平有高低，技术讨论而已，正是水平不足才来请教。

2楼的图从图上看，非Ω膨胀节应该是 ...

U型和Ω型都适用于筒体壁厚较大，一般使用厚壁膨胀节结构尺寸无法设计的场合。因为厚壁膨胀节在压力非常大的时候，需要壁厚也要厚，而壁厚越厚补偿能力越低。这个是矛盾的。最终导致厚壁的膨胀节无法实现。

上图是原先项目上用的膨胀节，压力5MPa，直径3500，膨胀节补偿量也要很大，使用普通波形膨胀节已经完全无法满足需要。不可能做个70mm厚的膨胀节。此时不会有膨胀节8mm计算能过这回事，直边段必须要要有加强。

                               
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上图为什么没有削薄筒体呢？原因是一样的，计算时需要将直边段的加强圈厚度带入公式，即会考虑加强圈tc，从而使得直边段周向薄膜应力降低。

                               
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而一开始提的问题是什么类型的膨胀节？是下图的单波大波高膨胀节。


厚壁的大波高膨胀节。这种膨胀节有什么特点，它本身比小波高的厚，一般是单层的。一般承受压力不会特别大。这也是为什么这种膨胀节在计算时没有加强段，直边段也能通过计算的原因。因为它的厚度稍厚，对直边加强能力更强，又因为压力不是特别大，周向薄膜应力本身不会很高。
这时候，遇到碳钢因为3mm腐蚀余量，而且取16mm壁厚时，很多时候不是因为压力需要，而是最小厚度需要，此时削薄碳钢的厚度完全不会有影响。
至于碳钢不锈钢应力弹性模量不一样也没有关系啊，再核算以此碳钢就好了，将分母的Eb用Ec代替一下就好了，一般不会有问题，而且大多数时候裕量都很大。
说不能削朋友的想想，膨胀节为什么可以带直边段。

yj6946 发表于 2018-1-19 09:44
我们设计时不会削薄筒体，而是在筒体上开45度坡口连接膨胀节。膨胀节直边受到相邻的波形段的加强作用，因此 ...

你的意思就是筒体倒角直接和膨胀节焊就行了不需要小波筒体对吗？

永不放弃_VhQfz 发表于 2021-6-8 11:01
你的意思就是筒体倒角直接和膨胀节焊就行了不需要小波筒体对吗？

是的，不削薄筒体，让膨胀节直边和筒体堆焊过渡。另外，膨胀节自带短节被膨胀节加强的，不能简单认为相接筒体因此也可以削薄。

在波纹管直边段上堆焊  堆焊长度 按GB150  实际上 顺过去就行  外观不难看就可以了

这里的老师们真厉害  学习了