CN116105004B - 一种膨胀节制造厂冷紧方式的检验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了膨胀节制造厂冷紧方式的检验方法，通过对安装膨胀节的波纹管进行变形区域划分，对第二段波纹管上部进行拉伸，对第二段波纹管下部压缩，第一段波纹管，将第一段波纹管上部耳板内侧螺母向内部退开，对第一段波纹管上部耳板外侧螺母向内侧紧固，将第一段波纹管下部耳板外侧螺母向外部退开，根据三角函数得到螺母的紧固量，如与预设数值一致，则冷紧正确，解决冷紧操作由现场施工方执行，但受限于现场的操作环境限制及施工人员对膨胀节的了解不足，实际冷紧过程可能会对膨胀节造成损伤，对膨胀节的安全运行产生不利的影响的问题。
Description
技术领域
本发明涉及管道连接技术领域，具体涉及一种膨胀节制造厂冷紧方式的检验方法。
背景技术
膨胀节是指能有效地起到补偿轴向变形作用的挠性元件。例如焊接在固定管板式换热器壳体上的膨胀节轴向柔度大、容易变形，可补偿管子和壳体因壁温不同产生的热膨胀差，降低它们的轴向载荷，从而减小管子、管板和壳体的温差应力，避免引起强度破坏、失稳破坏和管子拉脱破坏。膨胀节的种类较多，常用的有波形、环板焊接和夹壳式等结构，其中波形膨胀节应用最广泛，环板焊接膨胀节仅适用于常压或低压场合，冷紧指在安装管道时预先施加于管道的弹性变形，以产生预期的初始位移和应力，达到降低初始热态下管端的作用力和力矩。
新型石化大型PDH装置高温管道，为满足装置管线的运行需求，管线中大量选用膨胀节，尤其是在有横向位移的部位，为了使管线运行更平稳，减少介质流动对管线的影响，我们希望在装置升温到预期值时，管线保持平直状态，此时就需要对有横向位移的产品进行冷紧操作。大多数情况下冷紧操作由现场施工方执行，但受限于现场的操作环境限制及施工人员对膨胀节的了解不足，实际冷紧过程可能会对膨胀节造成损伤，对膨胀节的安全运行产生不利的影响。
发明内容
本发明的目的在于提供一种膨胀节冷紧方式及检验监测系统，以解决冷紧操作由现场施工方执行，但受限于现场的操作环境限制及施工人员对膨胀节的了解不足，实际冷紧过程可能会对膨胀节造成损伤，对膨胀节的安全运行产生不利的影响的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种膨胀节冷紧方式及检验方法，包括：单式膨胀节、中间连接管道、耳板、调节拉杆、紧固螺母、铰链组件和位移指示，中间连接管道的两端分别连接单式膨胀节，单式膨胀节的左右两侧各设置2组上下对称的耳板、调节拉杆和紧固螺母，单式膨胀节设置2组前后对称的铰链组件，位移指示位于铰链组件上；
采用膨胀节冷紧方式的检测方法具体包括以下步骤：
S1:确定变形区域，对安装膨胀节的波纹管进行变形区域划分，得到第一段波纹管以及第二段波纹管，对第一段波纹管进行上部压缩，对第一段波纹管进行下部拉伸，对第二段波纹管上部进行拉伸，对第二段波纹管下部压缩；
S2:第一段波纹管，将第一段波纹管上部耳板内侧螺母向内部退开，对第一段波纹管上部耳板外侧螺母向内侧紧固，将第一段波纹管下部耳板外侧螺母向外部退开，对第一段波纹管下部耳板内侧螺母向外侧紧固；
S3:第二段波纹管，将第二段波纹管将上部耳板外侧螺母向外退开，对第二段波纹管耳板内侧螺母向外侧紧固，将第二段波纹管下部耳板内侧螺母向里退开，对第二段波纹管下部耳板外侧螺母向内侧紧固；
S4:螺母的紧固量检测，根据三角函数得到螺母的紧固量，波纹管变形以铰链组件销轴为中心转动，冷紧Y，销轴中心距离L1，设螺母紧固量为X，则X＝L2*Y/L1；
S5:冷紧检测，根据上述对角线长度计算方法得到预设数值，然后测量实际产品的L3和L4尺寸，如与预设数值一致，则冷紧正确。
优选的，螺母的紧固量检测，包括；
螺母的紧固量检测的方式包括根据三角函数得到螺母的紧固量，波纹管变形以铰链组件销轴为中心转动。
优选的，还包括；所述膨胀节冷紧后投影为平行四边形。
优选的，所述膨胀节，包括；所述膨胀节为复式结构膨胀节。
与现有技术相比，本发明的有益效果是通过确定变形区域，对安装膨胀节的波纹管进行变形区域划分，得到第一段波纹管以及第二段波纹管，对第一段波纹管进行上部压缩，对第一段波纹管进行下部拉伸，对第二段波纹管上部进行拉伸，对第二段波纹管下部压缩，第一段波纹管，将第一段波纹管上部耳板内侧螺母向内部退开，对第一段波纹管上部耳板外侧螺母向内侧紧固，将第一段波纹管下部耳板外侧螺母向外部退开，对第一段波纹管下部耳板内侧螺母向外侧紧固，第二段波纹管，将第二段波纹管将上部耳板外侧螺母向外退开，对第二段波纹管耳板内侧螺母向外侧紧固，将第二段波纹管下部耳板内侧螺母向里退开，对第二段波纹管下部耳板外侧螺母向内侧紧固，螺母的紧固量检测，根据三角函数得到螺母的紧固量，波纹管变形以铰链组件销轴为中心转动，冷紧Y，销轴中心距离L1，设螺母紧固量为X，则X＝L2*Y/L1，冷紧检测，根据上述对角线长度计算方法得到预设数值，然后测量实际产品的L3和L4尺寸，如与预设数值一致，则冷紧正确，解决冷紧操作由现场施工方执行，但受限于现场的操作环境限制及施工人员对膨胀节的了解不足，实际冷紧过程可能会对膨胀节造成损伤，对膨胀节的安全运行产生不利的影响的问题。
附图说明
图1为本发明膨胀节冷紧方式及检验方法流程示意图；
图2为本发明膨胀节冷紧方式及检验实际场景主视图；
图3为本发明膨胀节冷紧方式及检验实际场景俯视图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明专利涉及膨胀节技术领域，具体提供一种膨胀节冷紧方式及检验方法，针对复式结构膨胀节，在横向位移较大或有特殊要求的场合，需要对膨胀节进行横向预冷紧，使膨胀节在产品出厂前，产生预期的横向位移。本发明专利提供了一种简便的使膨胀节产生横向变形的方法，以及一种简便的测量该变形的检验方法。
一种膨胀节冷紧方式及检验方法如7中附图所示，与现有技术相比，本发明主要内容如下，提供一种在产品出厂前对膨胀节进行预冷紧的方法，减少现场工作量，降低因现场操作造成膨胀节破损的风险，提供一种膨胀节冷紧后尺寸检验的方法，便于质检人员操作。
一种膨胀节冷紧方式及检验方法可以解决复式结构膨胀节，在横向位移较大或有特殊要求的场合，需要对膨胀节进行横向预冷紧的问题，同时与冷紧后提供一种简便的检验方法，便于质检人员操作。
如图2所示，本发明一种膨胀节冷紧方式及检验方法，2个单式膨胀节1、1个中间连接管道2、耳板3、调节拉杆4、紧固螺母5、铰链组件6和位移指示7，中间连接管道2的两端分别连接1个单式膨胀节1，2个单式膨胀节1的左右两侧各设置2组上下对称的耳板3、调节拉杆4和紧固螺母5，各设置2组前后对称的铰链组件6，位移指示7位于铰链组件6上。具体操作方法为：根据复式膨胀节横向变形的原理，假设顺流向出口侧需要向上冷紧Y，第一段波纹管上部压缩，下部拉伸，第二段波纹管上部拉伸，下部压缩，两段波产生角变形，变形量大小一致，方向相反。第一段波将上部耳板内侧螺母向里退开，耳板外侧螺母向内侧紧固，下部耳板外侧螺母向外退开，耳板内侧螺母向外侧紧固，使波纹管产生角变形。第二段波将上部耳板外侧螺母向外退开，耳板内侧螺母向外侧紧固，下部耳板内侧螺母向里退开，耳板外侧螺母向内侧紧固，使波纹管产生角变形。实现复式膨胀节的横向冷紧。螺母的紧固量可根据三角函数，波纹管变形以铰链组件销轴为中心转动，冷紧Y，销轴中心距离L1，冷紧前的中间连接管道的中心到调节拉杆中心的距离L2，设螺母紧固量为X，则X＝L2*Y/L1。
膨胀节冷紧后，按常规方法，会将产品置于工作平台上，一侧端面与平台垂直后，测量另一侧端面底部的离地高度，此方法操作较为繁琐，且对平台、测量仪器要求较高。
本发明给出一种简便的检验方法，仅需要测量附图所示L3和L4两侧对边长度，即可确定冷紧量是否满足要求(按设计院要求，设计院会提出每件产品的冷紧量)，且该数值可根据三角函数得出，波纹管变形以铰链组件销轴为中心转动，冷紧Y，销轴中心距离L1，设产品横向冷紧后缩短量为X1，X1＝L1-(L1^2-Y^2)^0.5。短对边长度L3＝((D-Y)^2+(L-X1)^2)^0.5，长对边长度L4＝((D+Y)^2+(L-X1)^2)^0.5。例如，1件产品内径D＝2000mm，产品长度L＝5000mm，我们将产品正向投影后，产品可看作一个边长分别为2000mm和5000mm的矩形，矩形对角线长度为5385.2mm。按附图所示冷紧后，投影变成一个平行四边形，销轴中心距离L1＝3500mm，产品横向冷紧量Y＝200mm，由于膨胀节波纹管发生偏转导致的产品缩短量X1＝3500-(3500^2-200^2)^0.5＝5.72mm，平行四边形短对角线长度L3＝((2000-200)^2+(5000-5.72)^2)^0.5＝5308.75mm，长对角线长度L4＝((2000+200)^2+(5000-5.72)^2)^0.5＝5457.36mm。在验证冷紧量是否达到客户要求时，不需要将产品放在平台上调整水平度垂直度，只需要测量产品两对角线长度即可。
本发明专利公开了一种膨胀节冷紧方式及检验方法，请参阅图1，针对复式结构膨胀节，在横向位移较大或有特殊要求的场合，需要对膨胀节进行横向预冷紧，使膨胀节在产品出厂前，产生预期的横向位移。本发明专利提供了一种简便的使膨胀节产生横向变形的方法，以及一种简便的测量该变形的检验方法。
第一步；根据复式膨胀节横向变形的原理，假设顺流向出口侧需要向上冷紧Y，确定变形状态为：第一段波纹管上部压缩，下部拉伸，第二段波纹管上部拉伸，下部压缩，两段波产生角变形，变形量大小一致，方向相反。
第二步：第一段波将上部耳板内侧螺母向里退开，耳板外侧螺母向内侧紧固，下部耳板外侧螺母向外退开，耳板内侧螺母向外侧紧固，使波纹管产生角变形。
第三步：第二段波将上部耳板外侧螺母向外退开，耳板内侧螺母向外侧紧固，下部耳板内侧螺母向里退开，耳板外侧螺母向内侧紧固，使波纹管产生角变形。实现复式膨胀节的横向冷紧。螺母的紧固量可根据三角函数，波纹管变形以铰链组件销轴为中心转动，冷紧Y，销轴中心距离L1，设螺母紧固量为X，则X＝L2*Y/L1。
第四步：产品冷紧到位后，检验人员根据上述对角线长度计算方法得到理论数值，然后测量实际产品的L3和L4尺寸，如与理论数值一致，则冷紧正确。
一种膨胀节冷紧方式及检验方法已在国内多家石化企业丙烷脱氢装置上成功应用。现场使用中，膨胀节冷紧量与理论要求一致，解决了现场施工困难及易损坏膨胀节的问题。管线运行过程中膨胀节波纹管变形正常、介质流动平稳、满足了用户对管道设备安全运行周期的期望。
本发明公开了一种膨胀节冷紧方式及检验方法，主要针对石油化工行业中的高温管线横向预冷紧的需求，解决了现有冷紧方案在现场不便操作且在操作过程中容易对膨胀节产生损坏的问题，解决了工厂检验测量的问题。
本发明可以解决的主要问题如下：1、膨胀节冷紧的问题，2、膨胀节车间冷紧后冷紧量测量的问题。本发明技术方案使用原理，确定变形区域，对安装膨胀节的波纹管进行变形区域划分，得到第一段波纹管以及第二段波纹管，对第一段波纹管进行上部压缩，对第一段波纹管进行下部拉伸，对第二段波纹管上部进行拉伸，对第二段波纹管下部压缩，第一段波纹管，将第一段波纹管上部耳板内侧螺母向内部退开，对第一段波纹管上部耳板外侧螺母向内侧紧固，将第一段波纹管下部耳板外侧螺母向外部退开，对第一段波纹管下部耳板内侧螺母向外侧紧固，第二段波纹管，将第二段波纹管将上部耳板外侧螺母向外退开，对第二段波纹管耳板内侧螺母向外侧紧固，将第二段波纹管下部耳板内侧螺母向里退开，对第二段波纹管下部耳板外侧螺母向内侧紧固，螺母的紧固量检测，根据三角函数得到螺母的紧固量，波纹管变形以铰链组件销轴为中心转动，冷紧Y，销轴中心距离L1，设螺母紧固量为X，则X＝L2*Y/L1，冷紧检测，根据上述对角线长度计算方法得到预设数值，然后测量实际产品的L3和L4尺寸，如与预设数值一致，则冷紧正确，解决冷紧操作由现场施工方执行，但受限于现场的操作环境限制及施工人员对膨胀节的了解不足，实际冷紧过程可能会对膨胀节造成损伤，对膨胀节的安全运行产生不利的影响的问题。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (2)
1.一种膨胀节制造厂冷紧方式的检验方法，其特征在于：所述膨胀节为复式结构膨胀节，所述膨胀节包括：单式膨胀节(1)、中间连接管道(2)、耳板(3)、调节拉杆(4)、紧固螺母(5)、铰链组件(6)和位移指示(7)，中间连接管道(2)的两端分别连接单式膨胀节(1)，单式膨胀节(1)的左右两侧各设置2组上下对称的耳板(3)，位于每个单式膨胀节（1）同侧的耳板之间设置有调节拉杆(4)，调节拉杆（4）上且位于耳板（3）的两侧均设置有紧固螺母(5)，单式膨胀节（1）包括波纹管和位于波纹管两侧的连接管；单式膨胀节(1)设置2组前后对称的铰链组件(6)，铰链组件包括销轴并以其销轴为中心转动；位移指示(7)位于铰链组件(6)上；所述膨胀节制造厂冷紧方式的检测方法具体包括以下步骤：
S1:确定变形区域，对所述膨胀节的波纹管进行变形区域划分，得到第一段波纹管以及第二段波纹管，对第一段波纹管进行上部压缩，对第一段波纹管进行下部拉伸，对第二段波纹管上部进行拉伸，对第二段波纹管下部压缩；
S2:冷紧第一段波纹管，将第一段波纹管上部耳板内侧紧固螺母向内部退开，对第一段波纹管上部耳板外侧紧固螺母向内侧紧固，将第一段波纹管下部耳板外侧紧固螺母向外部退开，对第一段波纹管下部耳板内侧紧固螺母向外侧紧固；
S3:冷紧第二段波纹管，将第二段波纹管将上部耳板外侧紧固螺母向外退开，对第二段波纹管耳板内侧紧固螺母向外侧紧固，将第二段波纹管下部耳板内侧紧固螺母向里退开，对第二段波纹管下部耳板外侧紧固螺母向内侧紧固；
S4:冷紧检测，根据对角线长度计算方法得到L3和L4预设数值，X1＝L1-(L1^2-Y^2)^0.5，计算L3＝((D-Y)^2+(L-X1)^2)^0.5，计算L4＝((D+Y)^2+(L-X1)^2)^0.5，冷紧Y，销轴中心距离L1，膨胀节内径D，设膨胀节横向冷紧后缩短量为X1，膨胀节长度L， 短对边长度L3, 长对边长度L4，然后测量实际膨胀节的L3和L4尺寸，如与预设数值一致，则冷紧正确；
其中，S2和S3中，根据三角函数得到紧固螺母的紧固量，波纹管变形以铰链组件销轴为中心转动，冷紧Y，销轴中心距离L1，冷紧前的中间连接管道的中心到调节拉杆中心的距离L2，设紧固螺母紧固量为X，则X＝L2*Y/L1。
2.根据权利要求1所述的一种膨胀节制造厂冷紧方式的检验方法，其特征在于，还包括；所述膨胀节冷紧后投影为平行四边形。
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