金属製伸縮継手ガイド：種類、動作、材質、故障原因

2 回の加熱シーズン後に金属製伸縮継手が故障する場合、製造上の欠陥であることはほとんどありません。通常はサイズの決定です。温水ライザーが 2 つのアンカー間で 40 mm 伸びると、システムが加熱および冷却されるたびに、何かがその伸びを吸収する必要があります。ジョイントが間違った方向に動きをするように要求されたり、パイプが自由に横に揺れたままになったりすると、パイプが疲労するずっと前にベローズが疲労します。

簡単に言うと、金属製伸縮継手は圧力を保持する疲労部品であり、フレキシブル カップリングではありません。その寿命は、各回旋がどれだけの動きを吸収するか、そして周囲の配管 (アンカー、ガイド、サポート) が設計どおりに動くかどうかによって決まります。これら 2 つのことを正しく行うと、ステンレス鋼製伸縮継手は通常、取り付けられているパイプよりも長持ちします。それらを誤解すると、マテリアルのアップグレードはそれを救うことはできません。

以下では、動作の種類、それらを処理するために構築された構成、関連する材料と温度、および見積もりが意味を持つ前に収集する必要がある仕様情報について説明します。

金属伸縮継手とは実際には何ですか

金属製拡張継手 (コンペンセータまたはベローズ拡張継手とも呼ばれる) は、2 つの端継手 (フランジ、溶接端、またはねじ接続) の間に溶接された短い長さの薄壁波形ステンレス鋼管です。波形がその役割を果たします。それぞれの畳み込みは 1 ミリメートルの何分の 1 かの単位で曲がり、20 の畳み込みを備えたベローズは、それらの端数をラインが吸収する必要のある動きに変えます。

蛇腹が細いので動きます。薄いので保護しなければなりません。ほとんどの仕様引数は 2 つの結果で説明されます。

• 圧力推力。 ベローズの有効面積に作用する内圧により、圧力に有効面積を掛けた軸力が発生します。 10 bar の DN200 ラインでは、畳み込み形状に応じて、約 35 kN、つまり約 3.5 トンの圧力がかかります。その力は本物であり、ベローズ自体ではなくメインアンカーによって支えられる必要があります。
• 方向性の剛性。 ベローズは軸方向には柔らかく、横方向とねじり方向には比較的硬いです。大きな横方向のオフセットを吸収するように求めることは、最も一般的な設計ミスです。

ズレ補正装置ではありません。ジョイントをボルトで固定する前に、フランジの位置を揃える必要があります。パイプの隙間を埋めるためにボルトの力を決して使用してはなりません。

動きの種類によって関節構成が決定される

すべての配管レイアウトは 3 つの基本的な動きに分解され、購入するジョイントはそれらの中から選択されます。

軸方向

直線の熱膨張によるパイプの中心線に沿った動き。動きが軸方向に留まるようにパイプがガイドされる場合、シングルベローズ軸方向伸縮継手は標準的な答えです。

横方向

中心線に対して垂直な動き。長い脚が横に動くときによく見られます。 2 つのベローズをセンター パイプで結合したユニバーサル エクスパンション ジョイントは、1 つの長いベローズよりもはるかに適切にこれを処理します。

角度のある

点を中心とした回転。L 字型および Z 字型のレイアウトでペアで使用されます。ヒンジ付きおよびジンバル構成では角運動が発生し、ピンまたはジンバルを使用するとアンカーに圧力推力が発生しません。

実際のシステムは通常、3 つすべてを組み合わせています。そのため、仕様には単一の数値ではなく、動きとその方向をミリメートル単位で記載する必要があります。

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材質、温度、サイクル寿命

オーステナイト系ステンレス鋼がデフォルトのベローズ材料です。グレード 304 は、水、蒸気、ガスのほとんどの義務をカバーします。 316L は、塩化物または軽度の腐食性媒体が存在する場合に選択されます。インコネル 625 などの高ニッケル合金は、圧力ではなくクリープによって肉厚が設定される約 540 °C を超える温度では実際的な選択肢になります。多層ベローズ（薄い層を 1 つではなく 2 つまたは 3 つ重ねたもの）により、ジョイントを硬くすることなく圧力能力を高めます。

サイクル寿命はジョイントの寿命を決める数値であり、一定の数値ではありません。伸縮継手メーカーによって公開され、EJMA 設計実務で参照されている形式のベローズ疲労曲線は、たたみ込みごとの動きが増加するにつれてサイクル寿命が急激に低下することを示しています。各畳み込みに要求される動きを 2 倍にすると、達成可能なサイクル数を 1 桁削減できます。

そのため、同じ圧力と温度であっても、1 日に 1 回サイクルするラインと 1 時間ごとにサイクルするラインでは、異なるハードウェアが必要になります。毎日のサイクルで数十年の余裕が生まれます。 20 年間の寿命で 1 時間あたりのサイクルは数万サイクルに達し、設計はそれを想定するのではなく計算する必要があります。

金属製伸縮継手が使用できない理由

現場での障害のほとんどは、短い原因リストから生じており、ほぼすべての原因を設計することができます。より長い内訳を書きました 金属製ベローズが産業用パイプラインで失敗する理由 ;以下の概要は、優れた仕様によって防止されるものです。

• 疲労亀裂 畳み込みの頂点または根元 - 畳み込みごとに関節の計算よりも多くの動きを要求する典型的な結果です。
• 塩化物応力腐食割れ 、通常は 304 ベローズの湿った断熱材の下にあります。ここでは、鋼材グレードだけよりも、低塩化物断熱材と水はけのよい設置が重要です。
• もじもじする 圧力とたわみが組み合わさってベローズが横に曲がる不安定性。
• 流れによる振動 高速または二相使用では、熱計算では予測できない高サイクル疲労が発生します。
• アンカーとガイドが欠落しているか無視されている したがって、ジョイントは、制御された割合ではなく、実行の熱増加全体を吸収することになります。
• 侵食 内部ライナーが指定されている必要がある場所での研磨性または粒子状の媒体からの除去。
• 設置上の損傷 — ねじれ、ねじれたフランジ、またはパイプの端を一緒に引っ張るために付属として使用されるジョイント。

仕様チェックリスト

ベローズジョイントはラインサイズだけから設計することはできません。以下の表に、実際に設計を変更する入力を示します。

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従うべき設置およびメンテナンスの規則

• 拡張ジョイントを使用して 2 つのパイプの端を一緒に引っ張らないでください。力を入れないとフランジが合わない場合は、パイプの取り付けが間違っています。
• 図面に記載されている周囲設定 (事前圧縮、事前伸長、またはニュートラル) でジョイントを取り付け、ボルトで締めた後にのみ輸送用バーを取り外します。
• リミットロッドを設計されたギャップに保ちます。タイロッドを完全に締めると、可動ジョイントが剛性の高いスプールに変わります。
• パイプの重量をパイプサポートで支えます。ジャバラでは絶対に運んではいけません。
• 内側に並んだジョイントの流れの矢印を実際の流れの方向に合わせます。
• 低塩化物断熱材を使用し、ベローズを乾燥した状態に保ちます。濡れて絶縁された 304 ベローズは、早期に故障が発生する可能性があります。
• シャットダウンするたびに検査します。畳み込み上の磨かれた光沢のあるバンド、または白または灰色の堆積物は、対処する価値のある早期警告です。

金属製伸縮継手に関するよくある質問

ハオイン (寧波) ベローズテクノロジー ガス、水道、暖房ライン用のステンレス鋼ベローズと補償器を製造します。これらは、購入者や設置者が最もよく尋ねる質問です。