高圧伸縮継手は単にベローズを厚くしただけではありません。熱膨張、振動、わずかな位置ずれを吸収しながら、高い内部圧力を保持する必要があります。最近の化学プラントのプロジェクトでは、従来の単層ベローズでは 80 bar の圧力と大きな軸方向の動きの組み合わせに対応できなかったため、空気分離ラインにはリングで強化された圧力バランスのとれた伸縮継手が必要でした。
このガイドでは、高圧伸縮継手の違い、圧力と温度の定格の見方、これらの継手が使用される場所、および故障の原因について説明します。また、実際の設置チェックや、購入者からよく寄せられる質問への回答も得られます。
高圧伸縮継手は何が違うのですか?
伸縮継手により動きを吸収します。圧力が低い場合は、ゴムまたは布の接合部で問題を解決できます。圧力が上昇すると、ベローズの壁はフープ応力、圧力推力、および「スクワーム」と呼ばれることもあるカラムの不安定性のリスクに耐えなければなりません。したがって、高圧伸縮継手は、金属ベローズ、オプションの補強リング、および場合によってはアンカーやノズルに伝わる負荷を軽減する圧力バランスのとれた配置で構築されます。
DN50 軸方向伸縮継手の一般的な使用圧力範囲
| 建設 | 一般的な使用圧力 | 軸方向の移動能力 | 高圧適合性 |
|---|---|---|---|
| ゴム | 最大25バール | 高 | 限定 |
| PTFE | 最大20バール | 中等度 | 限定 |
| 金属単層 unreinforced | 最大40バール | 中等度 | 限定 |
| 金属単層 reinforced | 最大100バール | 中等度 | はい |
| 多層補強 | 最大160バール | 中等度 | はい |
補強リングが主な違いです。リング強化ベローズは、柔軟性を失うほど壁を厚くすることなく圧力定格を高めるために、回旋ルートにリングが取り付けられています。圧力バランスのとれた設計では、追加のベローズまたはタイロッドを使用して圧力推力をキャンセルします。これは、端荷重が数トンに達する可能性がある高圧ラインでは重要です。
リング強化高圧伸縮継手の等角図
高圧伸縮継手の指定方法
カタログではなくサービス条件から始めてください。圧力定格だけでは十分ではありません。設計圧力、設計温度、流体組成、必要な動作、疲労寿命、パイプ直径、およびエンド接続タイプを知る必要があります。これら 7 つのパラメータは、信頼性の高い仕様のための最小セットを形成します。
- サージや真空の場合を含む動作圧力と設計圧力。
- 設計温度と動作温度 (起動サイクルと停止サイクルを含む)。
- 流体の組成、腐食剤、および清浄度の要件。
- 熱膨張による軸方向、横方向、角方向の動き。
- 必要なサイクル寿命と疲労評価。通常、1 年あたりのサイクルとして表されます。
- 呼び径、肉厚、エンド接続規格。
- 利用可能な設置スペースとパイプ ガイドとアンカーの位置。
圧力定格と温度を一緒に考慮する必要があります。温度が上昇すると降伏強度が低下するため、許容圧力は低くなります。 316L ベローズでは、一般的な軽減曲線は、20°C で 100 bar の定格のジョイントが 300°C で約 70 bar に制限される可能性があることを意味します。最終的な選択は、常にベローズ メーカーの詳細な計算シートと照らし合わせて確認する必要があります。
高圧ライン用フレキシブルメタルコンペンセータ波形伸縮継手 このステンレス鋼製伸縮継手は最大 1.6 MPa までの圧力に対応し、水、蒸気、油に適しています。ベローズは膨張ループに比べてスペースを削減するため、熱膨張によってフランジやポンプが脅かされる場合は考慮してください。 製品を見る→ 高圧伸縮継手を使用する場合
高圧伸縮継手は、熱膨張によりポンプ、コンプレッサー、フランジ、または機器のノズルに過負荷がかかるプロセスで一般的です。また、拡張ループと比較してスペースを削減するためにも使用されますが、小口径の高圧ラインでは実用的ではない場合があります。
- 化学および石油化学プラント: 空気分離、プロセスガス、および反応器供給ライン。
- 発電: 蒸気、給水、タービンバイパスシステム。
- 産業用ガス: コンプレッサーの排出とアフタークーラーの接続。
- 製薬およびバイオテクノロジー: 頻繁な温度サイクルを必要とする高純度プロセス配管。
- 海洋および海洋: 燃料、油圧、および不活性ガスのライン。
高圧金属ベローズが故障する理由
最も一般的な原因は、繰り返しの繰り返し運動や不適切な取り付けによる、たたみ込み根元での疲労亀裂です。高圧システムでは、もう 1 つの重要な故障モードはスクワームです。これは、内圧が面内安定性の限界を超えたときにベローズが突然横方向に座屈することです。他の原因には、腐食、応力腐食割れ、浸食、外部の機械的損傷などがあります。
交換品を取り付ける前に、次のことを確認してください 一般的な金属ベローズの故障モード あなたの操作履歴と比較してください。
- 繰り返しの熱サイクルによる疲労亀裂。
- 補強されていないベローズに過度の圧力がかかると身をよじります。
- 海洋または湿気の多い環境における塩化物応力腐食割れ。
- ウォーターハンマーと圧力が設計定格を超えて上昇します。
- 不適切なパイプ ガイドまたはアンカーにより、ジョイントがサポートされていない荷重を受け入れることになります。
- 取り付け時にベローズにかかるトルク。
設置および保守点検
高圧伸縮継手の故障のほとんどは設計上の問題ではありません。これらはインストールまたはサポートの問題です。メーカーの設置図を使用し、パイプ ガイドとアンカーが図のとおり正確に配置されていることを確認してください。
- ジョイントが位置合わせされ、配管が支持された後でのみ、輸送拘束を取り外してください。
- コールドプルまたはプリセット位置が、予想される熱の動きに対して正しいことを確認してください。
- 正しいガスケットを使用して、フランジボルトが均等にトルクされていることを確認してください。
- 配管のズレを修正するためにジャバラを使用しないでください。
- 蒸気またはガスのサービスの場合は、始動前に結露や水の滞留がないか確認してください。
- 少なくとも年に 1 回は、ベローズの表面にへこみ、腐食、摩耗がないか点検してください。
金属製補償器と代替品のどちらを使用するかまだ迷っている場合は、次の記事を参照してください。 金属ホースとコンペンセータのどちらかを選択する トレードオフを検討するのに役立ちます。
高圧伸縮継手に関するよくあるご質問
Q1: 高圧伸縮継手とは何ですか?
これは、配管システムで使用される柔軟な金属ベローズ アセンブリで、通常 25 bar を超える高い内部圧力で動作中の熱膨張、振動、または軽微な位置ずれを吸収します。
Q2: 金属伸縮継手の圧力定格はどれくらいですか?
定格は、直径、材質、層の数、補強リング、および温度によって異なります。 316L の小型 DN50 軸方向ベローズの場合、強化設計は 100 bar 以上に達する可能性があります。
Q3: 金属ベローズは熱膨張を吸収できますか?
はい。高圧金属ベローズは、圧力下での安定性を維持しながら、軸方向、横方向、角方向の熱の動きを吸収するように特別に設計されています。動きの値はメーカーのデータシートに記載されています。
Q4：伸縮継手とベローズの違いは何ですか？
ベローズは柔軟な波形要素です。拡張継手は、ベローズ、エンドフィッティング、および場合によっては補強リング、タイロッド、またはカバーを含む完全なアセンブリです。
Q5: 高圧ベローズの寿命はどのくらいですか?
耐用年数は、サイクル数、温度、圧力、腐食によって決まります。適切に選択されたベローズは、低サイクルの熱使用では数十年持続しますが、疲労定格を超えて使用した場合は数か月しか持続しません。
Q6: 伸縮継手が故障しているかどうかを確認するにはどうすればよいですか?
ひび割れ、変色、穴あき、補強リングの破損、または渦巻き根元付近の漏れを探します。高圧システムでは、突然の形状変化や横方向への曲がりは身悶えを示しており、直ちに停止する必要があります。
