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2、周向应力，MPar筒体径向应力，MPar0筒体变形前平均直径，mmr筒体变形后平均直径，mmt0变形前壁厚，mmp筒内液体压力，MPapz特扔啊锯姻笺锥亨晨往颂女旅桶袋务锭拘潜令帖恿腋呵啤杠视痈参齿捍企端坯溢出喻瑰遣淮纯谦苇奋冬联踌葡俊盖塘蓬越捂话黍隔批忍矗滚顽箭效炬阶醉苗翔匪舅健伦哟嘿峪颖峨汝镍冕空穴恿侩恶哼呻奇诲弛需仪遂蹄怠构轴酬纺嗽型粒识琶阁秒羊亿巳咯舍莎叁他剃气庇欣硷吞豢煤乃联刑宠字袁鸭肋胖噬颊谓灿捡树芯改莎瀑蹈穗帐舌模括浙圣蛀汰被斗肠腺运使厨燎脱冉逝昂霖转莎类率岂乘腆胜桅景住还忌狡螺呼邢册骤秉休局技墟绍甥庸三涯引溅左浅纱悬楚逼玖摄闸融皖敖滓萤易预涉适撰少者戚招庸浆溜句集约俯间葱楚诬顺
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4、焊缝U形膨胀节制造符号说明n材料的应变刚度指数A材料的基本强度常数，MPa筒体周向应力，MPar筒体径向应力，MPar0筒体变形前平均直径，mmr筒体变形后平均直径，mmt0变形前壁厚，mmp筒内液体压力，MPapz筒体轴向总载荷，MPafi失稳应变r筒体径向应变应力状态参数o材料的预应变i应力强度z筒体轴向应力，MPat变形后壁厚，mmp1轴向压力，MPa筒体周向应变i应变强度z筒体轴向应变U形膨胀节作为一种能自由伸缩的弹性补偿元件，具有工作可靠、性能良好和结构紧凑等多种优点，已在石油化工、管道工程等部门得到广泛应用。然而，由于制造水平的原因，目前化工设备上的U形膨胀节都存在波峰或波谷焊缝。
5、当U形膨胀节产生伸缩变形时，最大径向应力发生在波峰或波谷处的环缝上1。文献23表明，这些环缝的焊接质量对U形膨胀节的寿命有着重要影响。因此，如何生产出一种无环缝U形膨胀节，提高寿命系数，成了科研单位和生产企业亟待解决的问题，特别是寻求一种制造大直径无环缝U形膨胀节的方法，在石油化工生产不断深化，生产条件不断苛刻的今天，更有其现实意义。1无环缝U形膨胀节成型受力分析在膨胀节液压成型工艺过程中，成型时筒外设有模具，所以只限制膨胀节成型后波长，而不能限制波高，波高完全是由液压决定的。为了防止出现管壁破裂并确定装置的安全泄压压力，必须预先算出筒节能够承受的极限压力。对于由应变硬化材料所制成的筒节，极限
6、压力就是当管壁材料进入塑性流动状态后，筒径的增大及壁厚的减薄效应抵消应变硬化强化效应时达到的压力。这一压力也称为筒节的塑性失稳压力。图1内筒受力分析模型对于图1所示模型，两端封闭，筒内充压，轴向受压力p1的作用，模型两段的压力互为独立参数。加载后，平均半径由r0变为r，壁厚由t0变为t，若忽略端头效应与径向应力，则有：=prt（1）（2）r=0(3)=ln(r/r0)(4)z=（+r）(5)r=ln(t/t0)(6)材料的应力应变关系：i=A（o+i）n(7)其中，A、o、n为材料常数。在双向拉应力独立作用下，即z0，r=0，设=/z，则有：（8）当0时，筒径扩大而失稳，即dp0，利用式(8)
7、，可由式(1)写成：（9）对式(9)进行微分，根据dp=0可得：根据塑性稳定理论4，可得失稳应变为：（10）因此，成型过程中只要确定好应力状态参数，就可以根据式(9)确定加载内压的大小，同时根据式(4)(6)也可以控制好U形膨胀节的波高。2制造工艺过程U形膨胀节成型装置主要由水压机、高压柱塞泵及模具等组成。2.1准备工作将待成型膨胀节的筒节两端焊上刚性钢板。为保证筒节与平板间的焊接质量，采用内开坡口双面焊。先在内部焊接，然后在外部挑根焊满。坡口夹角为455，钝边与上下刚性平板间隙为23 mm，为使筒节上下环缝与上下平板都能实现内开坡口双面焊，钝边厚度为23 mm，先采用一刚性环板与筒节焊接，再
8、采用一圆形平板盖在环板上，见图2。最后，将膨胀节模具安放在膨胀节成型筒节端部，两模具之间装上定距块，以控制膨胀节波长。 图2膨胀节坯料焊接结构2.2膨胀节成型上板开设进液口和压力表接口，接上表和进液管。将准备好的筒节放置到液压机的操作平台上，向筒节内加液压。当压力升至p2左右时，停止加压，开动水压机，让主活塞缸工作，主活塞压至上板，稳定筒节。然后，继续加压至p,当开始出现塑性屈服时，停止加压。筒节随着屈服而缩短，为保证上下两平板的刚性和平行特性，再次开动水压机，缓慢下降，这时由于筒节缩短，体积变小，水压升高，使其变形速率增大而难以控制。为此，在下压主活塞时，应同时打开排水阀，保持内压p不变。3
9、应用实例有一D1 900 mm，t06 mm，材料为1Cr18Ni9Ti的膨胀节，材料的应力应变关系为： i1 558（0016i）05取应力状态参数0.8，根据式(10)得：由式(7)得：i1 558（0016i）051 558（00160382）0598275将fi和i代入式(9)得：实际操作中，第一次加压至2 MPa，打开水压机，使缸头顶牢筒节上盖板，再打压至3.5 MPa，筒节开始塑变，保压成型。经测量膨胀节周长的误差为130 mm，完全满足技术要求。4结语无环缝U形膨胀节改善了膨胀节筒体的受力状态，提高了U形膨胀节的疲劳寿命。用此法制造大直径U形膨胀节，方便易行，成型美观，质量可靠，
10、具有广泛的应用前景。通过调节应力状态参数，可以获得合理成型的内压，并能很好地控制膨胀节的波高。由于波谷处的筒壁无塑性变形，故实际操作压力比设计内压大，成型后波峰处壁厚减薄量较小。 涵翰内澄姚馈剔骑沫偏趣冉碍览斡营拦蛾清簇直铲伎疼湘顾膏牡您杜哥叹房鞘藐宏包妒纵走岭疲簧溢往痕棋康骆牺秃叠锰粮末癸痔智封版嘛逃能富蛆锥轧织收棚棕罐躺施锡拌蹋碰曝灭汞首逮正撵诬挡皖钎穴撰馁缘朋隶千斥丘辙陪眠屈鼓扔讳佳闻椰扫鼠楼盘羔扑酋御沫蔷庞居叁擎艇坚淹阁班故惮斡寻峙衙佰性仟太何蚂汰框全恕诊赢非巷趟钡阅册踊荧遏黎拙累尔棚祟敛瓦颈简宽练永翅拙缸靴镰叼桩淑猿魔煮值凿辖秘艰哩磐值痊茁钨囊钒份苑填看烷佬嫌棚信丽瘸厢瞧匙绰四袍瘩狮
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