金属波纹管阀门的设计解析

　　金属波纹管阀门的波纹管下端焊接在阀杆上，以防止工艺流体浸蚀阀杆，另一端置于阀体和阀盖之间构成静密封。采用合适的材料，波纹管阀可用于高温500 ℃和高压2500 lb (42 MPa)工况中。通常阀门行程为波纹管自由长度的15% ，因而波纹管占据很大的压力空间，制造工艺相对复杂，价格较贵。但与传统填料密封阀门相比，阀杆的密封更加可靠，在外泄漏要求比较严格的场合，如有毒介质、强腐蚀介质和放射性介质以及热油等场合中应用广泛。

　　设计要求

　　波纹管阀门最常用的结构形式为波纹管截止阀和闸阀。波纹管截止阀因为其启闭行程短，易于制造与之匹配的波纹管而使用广泛。闸阀由于需要的行程较长，制造波纹管的难度增大，使大口径波纹管闸阀的使用受到限制。

　　属波纹管阀门寿命

　　波纹管阀门的全开2全关2全开过程为一个循环(一次)，美国阀门和管件制造者标准协会MSSSP2117 规定波纹管阀门寿命如表1 。

　　在不同的工况条件下，波纹管阀门的寿命要求也不一样，设计时应满足客户的具体要求。

　　波纹管阀门的试验分为型式试验和产品试验。

　　b 　型式试验

　　波纹管阀门的关键部件是波纹管。波纹管的型式试验可以是波纹管阀门，也可以是用连波纹管的工装，但工装的载荷、行程、压力和间隙等应与实际的波纹管阀门相同。型式试验前先完成115 倍设计压力的强度试验。型式试验应从每一基本设计和材料中随机抽取至少3 台试验，最短寿命不低于表1 规定。试验温度为常温，试验压力为常温时材料规定的工作压力。寿命试验结束后用0.6MPa 的空气试压，波纹管及其连接接头进入水中，观察是否有气泡产生。或用氦气检漏仪器测试，其泄漏率不大于10-6cm3/ s。

　　c　产品试验

　　每台波纹管阀门除正常的阀门试验外，还必须使用氦气检漏仪器测试，其泄漏率不大于10-6cm3/ s。

　　波纹管的选择

　　波纹管阀门设计时，合理选用波纹管是决定阀门质量的关键。选用时应考虑波纹管材料、阀门使用寿命、工作压力和工作温度等的影响。

　　a) 波纹管压力的选取　假设一阀门工作温度< 300 ℃，工作压力为114 MPa，波纹管材料要求1Cr18Ni9Ti，寿命次数10000次，阀门行程为20mm，阀杆直径为20mm。阀门在此温度下的工作压力p=114MPa ，小于kt×PN =0165×215=1162MPa，可选用表5中的波纹管。

　　b) 波数的计算　n = l/ (s0×kω×kf)=20/(2×0146×0170×110)=31(波)由此可见，波纹管的选择与波纹管材料、寿命、工作压力和工作温度有关，设计时只有根据不同的工况设计，才能保证波纹管可靠的工作和预期的使用寿命。