| 标准编号 | GB/T 35990-2018 (GB/T35990-2018) | | 中文名称 | 压力管道用金属波纹管膨胀节 | | 英文名称 | Metal bellows expansion joints for pressure piping | | 行业 | 国家标准 (推荐) | | 中标分类 | H48 | | 国际标准分类 | 77.140.75 | | 字数估计 | 74,738 | | 发布日期 | 2018-03-15 | | 实施日期 | 2018-10-01 | | 发布机构 | 国家市场监督管理总局、中国国家标准化管理委员会 | GB/T 35990-2018
Metal bellows expansion joints for pressure piping
ICS 77.140.75
H48
中华人民共和国国家标准
压力管道用金属波纹管膨胀节
2018-03-15发布
2018-10-01实施
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局
中国国家标准化管理委员会发布
目次
前言 Ⅲ
1 范围 1
2 规范性引用文件 1
3 术语和定义 2
4 资格与职责 3
4.1 资格 3
4.2 职责 3
5 分类 4
5.1 膨胀节分类 4
5.2 膨胀节的元件分类 7
5.3 焊接接头分类 7
6 典型应用 9
7 材料 9
7.1 通用规定 9
7.2 波纹管 9
7.3 其他承压元件 9
8 设计 9
8.1 设计条件 9
8.2 焊接接头系数 12
8.3 许用应力 12
8.4 膨胀节的设计 13
9 制造 18
9.1 文件 18
9.2 材料复验、分割与标志移植 18
9.3 焊接 18
9.4 波纹管成形 20
9.5 热处理 20
10 要求 20
10.1 外观 20
10.2 尺寸及形位公差 21
10.3 无损检测 21
10.4 耐压性能 23
10.5 气密性(泄漏试验) 24
10.6 刚度 24
10.7 稳定性 24
10.8 疲劳寿命 24
10.9 爆破试验 24
11 试验方法 25
11.1 外观 25
11.2 尺寸及形位公差 25
11.3 无损检测 25
11.4 耐压性能 25
11.5 气密性(泄漏试验) 26
11.6 刚度 26
11.7 稳定性 27
11.8 疲劳寿命 27
11.9 爆破试验 27
12 检验规则 28
12.1 检验分类 28
12.2 出厂检验 28
12.3 型式检验 29
13 标志、包装、运输和贮存 29
13.1 标志 29
13.2 包装、运输 30
13.3 贮存 30
14 安装 30
附录A(资料性附录) 常用材料 31
附录B(规范性附录) 膨胀节的设计 33
B.1 符号 33
B.2 波纹管的设计 42
B.3 膨胀节的位移 48
B.4 膨胀节的刚度、力和力矩 51
B.5 内衬筒的设计 56
B.6 外护套 58
B.7 承力构件的设计 59
附录C(资料性附录) 振动校核 64
C.1 概述 64
C.2 膨胀节的自振频率 64
参考文献 67
前言
本标准按照GB/T 1.1-2009给出的规则起草。
本标准由中国机械工业联合会提出。
本标准由全国管路附件标准化技术委员会(SAC/TC237)归口。
本标准起草单位:南京晨光东螺波纹管有限公司、航天晨光股份有限公司、中机生产力促进中心、国
家仪器仪表元器件质量监督检验中心、江苏省特种设备安全监督检验研究院、秦皇岛市泰德管业科技有
限公司、上海永鑫波纹管有限公司、秦皇岛北方管业有限公司、宁波星箭波纹管有限公司、石家庄巨力科
技有限公司、沈阳仪表科学研究院有限公司、洛阳双瑞特种装备有限公司。
本标准主要起草人:陈立苏、胡毅、刘永、王召娟、程勇、吴建伏、冯峰、于振毅、朱庆南、陈广斌、马力维、
魏守亮、沈冠群、朱惠红、黄乃宁、陈四平、钟玉平、张爱琴。
压力管道用金属波纹管膨胀节
1 范围
本标准规定了压力管道用金属波纹管膨胀节的术语和定义、资格与职责、分类、典型应用、材料、设
计、制造、要求、试验方法和检验规则,以及标志、包装、运输和贮存。
本标准适用于压力管道用整体成型的波纹管金属波纹管膨胀节(以下简称膨胀节)。
2 规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文
件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T 150.3 压力容器 第3部分:设计
GB/T 699 优质碳素结构钢
GB/T 713 锅炉和压力容器用钢板
GB/T 1591 低合金高强度结构钢
GB/T 1958 产品几何量技术规范(GPS) 形状和位置公差 检测规定
GB/T 2829-2002 周期检验计数抽样程序及表(适用于对过程稳定性的检验)
GB/T 3077 合金结构钢
GB/T 3274 碳素结构钢和低合金结构钢热轧钢板和钢带
GB/T 3280 不锈钢冷轧钢板和钢带
GB/T 3621 钛及钛合金板材
GB/T 3880 一般工业用铝及铝合金板材
GB/T 9112 钢制管法兰 类型与参数
GB/T 9113 整体钢制管法兰
GB/T 9114 带颈螺纹钢制管法兰
GB/T 9115 对焊钢制管法兰
GB/T 9116 带颈平焊钢制管法兰
GB/T 9117 带颈承插焊钢制管法兰
GB/T 9118 对焊环带颈松套钢制管法兰
GB/T 9119 板式平焊钢制管法兰
GB/T 9120 对焊环板式松套钢制管法兰
GB/T 9121 平焊环板式松套钢制管法兰
GB/T 9122 翻边环板式松套钢制管法兰
GB/T 9124 钢制管法兰 技术条件
GB/T 12777 金属波纹管膨胀节通用技术条件
GB/T 13402 大直径钢制管法兰
GB/T 20801.2-2006 压力管道规范 工业管道 第2部分:材料
GB/T 20801.4-2006 压力管道规范 工业管道 第4部分:制作与安装
GB/T 20878 不锈钢和耐热钢 牌号及化学成分
GB/T 24511 承压设备用不锈钢钢板及钢带
GB 50236-2011 现场设备、工业管道焊接工程施工规范
GB/T 35979-2018 金属波纹管膨胀节选用、安装、使用维护技术规范
HG/T 20592 钢制管法兰(PN系列)
HG/T 20615 钢制管法兰(Class系列)
HG/T 20623 大直径钢制管法兰(Class系列)
SH/T 3406 石油化工钢制管法兰
JB/T 74 钢制管路法兰 技术条件
JB/T 75 钢制管路法兰 类型与参数
JB/T 79 整体钢制管法兰
JB/T 81 板式平焊钢制管法兰
JB/T 82 对焊钢制管法兰
JB/T 83 平焊环板式松套钢制管法兰
JB/T 84 对焊环板式松套钢制管法兰
JB/T 85 翻边板式松套钢制管法兰
JB/T 4711 压力容器涂敷与运输包装
NB/T 47008 承压设备用碳素钢和合金钢锻件
NB/T 47013.2 承压设备无损检测 第2部分:射线检测
NB/T 47013.3 承压设备无损检测 第3部分:超声检测
NB/T 47013.4 承压设备无损检测 第4部分:磁粉检测
NB/T 47013.5 承压设备无损检测 第5部分:渗透检测
NB/T 47014 承压设备焊接工艺评定
NB/T 47018 承压设备用焊接材料订货技术条件
TSGZ0004 特种设备制造、安装、改造、维修质量保证体系基本要求
TSGZ6002 特种设备焊接操作人员考核细则
YB/T 5354 耐蚀合金冷轧板
3 术语和定义
GB/T 35979-2018中界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1
波纹管 belows
由一个或多个波纹和直边段构成的柔性元件。
3.2
波纹 convolution
构成波纹管的基本柔性单元。
3.3
直边段 endtangent
波纹管端部无波纹的一段直筒。
3.4
套箍 colar
仅用于加强直边段的筒或环。
3.5
辅助套箍 assistingcolar
为方便焊接而箍住直边段的环。
3.6
加强件 reinforcingmember
适用于加强U形和Ω形波纹管,包含加强套箍、加强环和均衡环。加强套箍是用于加强直边段及
波谷的筒或环。加强环和均衡环是用于加强波纹管波谷或波峰的装置,均衡环还具有限制单波总当量
轴向位移范围的功能。
3.7
压力推力 pressurethrust
波纹管因压力引起的静态轴向推力。
3.8
中性位置 neutralposition
波纹管处于位移为零的位置。
3.9
无环向焊缝的波纹管。
4 资格与职责
4.1 资格
属于《特种设备目录》范围内的膨胀节,制造单位与人员应具有下列资格:
a) 制造单位应按TSGZ0004的规定建立适用的质量保证体系,并取得《特种设备制造许可证》;
b) 焊接人员应按TSGZ6002的规定持有相应项目的特种设备作业人员证;
c) 无损检测人员应按照国家特种设备无损检测人员考核的相关规定取得相应无损检测人员
资格。
4.2 职责
4.2.1 用户或系统设计方的职责
用户或系统设计方应以书面形式向膨胀节设计单位提出设计条件,并对其完整性和准确性负责。
4.2.2 膨胀节设计单位(部门)职责
4.2.2.1 设计单位(部门)应对设计文件的完整性和正确性负责。
4.2.2.2 膨胀节的设计文件至少应包括设计计算书和设计图样,必要时还应包括安装使用说明。
4.2.2.3 设计应考虑膨胀节在使用中可能出现的所有失效模式,采取相应的防止失效的措施,必要时向
用户出具风险评估报告。
4.2.2.4 设计单位(部门)应在膨胀节设计使用期内保存全部设计文件。
4.2.3 制造单位职责
4.2.3.1 制造单位应严格执行有关法规、安全技术规范及其相应标准,按照设计图纸制造、检验和验收
膨胀节。
4.2.3.2 制造单位应按设计图纸进行制造,设计文件的变更必须由原设计单位(部门)进行,制造单位对
原设计的修改以及对承压元件(见5.2.1中的A、B)的材料代用,应事先取得原设计单位(部门)的书面
批准。
4.2.3.3 每批膨胀节出厂时,制造单位至少应向用户提供以下技术文件和资料:
a) 竣工图;
b) 如果制造中发生了材料代用、无损检测方法改变、加工尺寸变更等,制造单位按照设计单位书
面批准文件的要求在竣工图上作出清晰标注,标注处有修改人的签字及修改日期;
c) 本标准规定的出厂资料,包括合格证、产品质量证明文件和安装使用说明书。
5 分类
5.1 膨胀节分类
5.1.1 按照自身能否承受压力推力分类
根据膨胀节自身能否承受压力推力将膨胀节分为非约束型和约束型两种型式,常用结构型式见
表1。
a) 非约束型:自身不能承受压力推力的膨胀节,称为非约束型膨胀节。
b) 约束型:自身能承受压力推力的膨胀节,称为约束型膨胀节。
5.1.2 按照吸收位移类型分类
根据膨胀节吸收位移的类型将膨胀节分为轴向型、角向型、横向型和万向型四种型式,常用结构型
式见表1。
a) 轴向型:主要用于吸收轴向位移。可以设计成非约束型或约束型。
b) 角向型:约束型膨胀节。用于吸收角向位移。当设置铰链时,用于吸收单平面角向位移;当设
置万向环时,用于吸收多平面角向位移。
c) 横向型:约束型膨胀节。用于吸收横向位移。当膨胀节中设置两根拉杆时,可用于吸收垂直于
两拉杆构成平面的角向位移;设置双铰链或双万向环的膨胀节也可用于吸收角向位移。
d) 万向型:用于吸收多个方向位移。可以设计成非约束型或约束型。
表1 常用膨胀节结构型式
自身能否
承受压力
推力类型
吸收位
移类型
型式 示意图
位移
轴向
横向 角向
单个
平面
多个
平面
单个
平面
多个
平面
非约束型
非约束型
轴向型
单式轴
向型
● ○ ○ ○ ○
外压轴
向型
● ○ ○ ○ ○
表1(续)
自身能否
承受压力
推力类型
吸收位
移类型
型式 示意图
位移
轴向
横向 角向
单个
平面
多个
平面
单个
平面
多个
平面
约束型
约束型
约束型
轴向型
直管压力
平衡型
● × × × ×
旁通直
管压力
平衡型
● × × × ×
弯管压力
平衡型
● ○ ○
只有
2根
拉杆
约束型
约束型
角向型
单式
铰链型
× × × ● ×
单式万向
铰链型
× × × ● ●
约束型 横向型
复式
拉杆型
× ● ●
只有
2根
拉杆
表1(续)
自身能否
承受压力
推力类型
吸收位
移类型
型式 示意图
位移
轴向
横向 角向
单个
平面
多个
平面
单个
平面
多个
平面
约束型
约束型
约束型
横向型
复式万向
铰链型
× ● ● ● ×
复式
铰链型
× ● × ● ×
复式万
向角型
× ● ● ● ●
非约束型
约束型
约束型
约束型
万向型
复式
自由型
● ● ● ● ●
弯管压
力平
衡型
● ● ●
只有
2根
拉杆
直管压
力平衡
拉杆型
● ● ●
只有
2根
拉杆
直管压
力平衡
万向铰
链型
● ● ● ● ●
注:●---适用;◎---有条件适用;○---有限范围适用;×---不适用。
5.2 膨胀节的元件分类
5.2.1 承压元件
5.2.1.1 主要承压元件(A)
组成压力边界的元件(含套箍及加强件),其失效会导致压力突发释放,见图1。
5.2.1.2 非主要承压元件(B)
承受压力推力的元件,见图1。
5.2.2 非承压元件
5.2.2.1 与主要承压元件及非主要承压元件连接的部件(C)
直接与A或B焊接的元件,见图1。
5.2.2.2 其他元件(D)
除A、B或C部件以外的其他元件,见图1。
a) 单式轴向型 b
) 外压轴向型
c) 单式铰链型 d
) 复式拉杆型
说明:
A---主要承压元件;
B---非主要承压元件;
C---与主要承压元件及非主要承压元件连接的部件;
D---其他元件;
1 ---预拉伸或运输拉杆;
a 如果是套箍或加强套箍,属A类元件。
图1 常用膨胀节元件分类示意图
5.3 焊接接头分类
典型膨胀节焊接接头分为:W1~W7七类,见图2所示:
---W1 承压管类、套箍及加强件纵向对接接头;
---W2 波纹管纵向对接接头;
---W3 承压管类环向对接接头、承压环类拼接对接接头;
---W4 波纹管与连接件的焊接接头(塞焊对接接头、搭接接头、端部熔焊对接接头);
---W5 除 W3、W4外的连接承压元件(A与A、A与B)间的焊接接头;
---W6 连接非主要承压元件(B与B)间的焊接接头;
---W7 非承压元件(C与D)的焊接接头。
图2 焊接接头分类
6 典型应用
膨胀节的典型应用见GB/T 35979-2018中第4章的规定。
7 材料
7.1 通用规定
7.1.1 选材应考虑材料的力学性能、化学性能、物理性能和工艺性能,应与其要实现的功能、工作条件
和预期制造技术相适应。
7.1.2 与承压元件相连接的元件,所使用的材料不应影响与其相连接的承压元件的使用,尤其是通过
焊接连接的各元件还应考虑材料的焊接性能。
7.1.3 膨胀节承压元件用材料的质量、规格与标志应符合相应材料标准的规定。
a) 膨胀节制造单位从材料制造单位取得膨胀节承压元件用材料时,材料制造单位应保证质量,并
符合下列要求:
1) 按相应标准规定提供材料质量证明书(原件),材料质量证明书的内容应齐全、清晰,并且
盖有材料制造单位质量检验章;
2) 按相应标准规定,在材料的明显部位作出清晰的标志。
b) 膨胀节制造单位从非材料制造单位取得膨胀节承压元件用材料时,应当取得材料制造单位提
供的质量证明书原件或者加盖材料供应单位检验公章和经办人章的复印件;膨胀节制造单位
应当对所取得的膨胀节用材料及材料质量证明书的真实性和一致性负责。
7.1.4 膨胀节制造单位应按材料质量证明书对材料进行验收。
7.2 波纹管
7.2.1 选用的材料应对系统生命周期内有可能遇到的所有腐蚀媒介有足够的耐腐蚀能力。通常波纹
管采用比系统中其他元件使用的更高耐腐蚀性能的材料制造。
7.2.2 所选用的材料应能满足波纹管成型和焊接工艺的要求。
7.2.3 波纹管选用多层结构时允许每层材料不一样,但材料不宜超过两种。
7.2.4 常用的波纹管材料参见附录A。
7.3 其他承压元件
7.3.1 与介质接触的元件选用的材料,应与安装膨胀节的管道中的管子的材料相同或不得低于管子材
料,与管子焊接连接时应有良好的焊接性能,常用的材料见GB/T 20801.2-2006。
7.3.2 非主要承压元件用材料应考虑其承压力推力等载荷下的安全性和可靠性,常用材料参见
附录A。
8 设计
8.1 设计条件
8.1.1 注意事项
用户或系统设计方应至少按表2的内容提供设计条件,并应注意以下事项:
a) 应按GB/T 35979-2018中第4章的规定,考虑管线支承型式、位置,以及所要吸收位移的方
向和大小,确定最适合使用的膨胀节的型式、位移及刚度,以满足管系及设备的受力要求。应
避免波纹管受扭,当扭转不可避免时,应提出扭矩的具体要求。
b) 波纹管的材料应与介质、外界环境和工作温度相适应,且考虑可能出现的腐蚀(特别注意应力
腐蚀)。所选用的材料也应能够适应水处理或清洗管道所使用的化学药剂。当有绝热层时,绝
热层中渗透出的具有腐蚀性的物质也可能引起腐蚀。
c) 如果介质的流速会引起波纹管共振,或对波纹产生冲蚀,应按B.5的规定设置内衬筒。
d) 应按实际情况给出和确定最高工作压力、设计压力和试验压力,不应随意提高。根据过高的压
力设计,会过度加大波纹管的厚度,反而会降低波纹管的疲劳寿命,增加膨胀节对管系的作
用力。
e) 应按实际情况规定最高工作温度和最低工作温度。在管线施工期间温度可能发生较大变化的
地方,安装膨胀节时可能需要进行预变位。
f) 应按实际情况规定位移值,采用过高的安全系数会提高膨胀节的柔性,降低膨胀节在承压状态
下的稳定性。膨胀节所要吸收的位移包括管道的伸缩量、与膨胀节相连接的设备、固定支架等
装置的位移,以及在安装过程中可能出现的偏差(应避免膨胀节的安装偏差超出设计允许值)。
如果位移是循环性的,还应规定预期的疲劳寿命。
g) 对于会积聚或凝固的介质,应采取措施防止其滞留凝结在波纹内损坏膨胀节或管线。
h) 内衬筒一般应顺着介质流动的方向设置。若要避免流动介质在内衬筒后部受阻滞留,应说明
需要在内衬筒上开设排泄孔或装设吹扫接管。当可能出现回流时,应规定采用加厚的内衬筒,
防止内衬筒屈曲。
i) 如果波纹管受到外来的机械振动(例如,往复式或脉动式机械所形成的振动),应说明振动的振
幅和频率。设计膨胀节应避免波纹管共振,以排除突然发生疲劳破坏的可能性。在现场可能
还必须对膨胀节或系统的其他部件进行修改。
表2 设计条件
序号 设计条件
1 膨胀节型式
2 公称尺寸DN、相关直径及安装尺寸
3 连接端
材料
尺寸
标准
4 压力(内压/外压)/MPa
设计压力(公称压力)
最高工作压力
试验压力
5 温度/℃
最高工作温度
最低工作温度
最高环境温度
最低环境温度
表2(续)
序号 设计条件
6 介质
名称
流速
流向
位移量及
疲劳寿命
安装
轴向(拉伸/压缩)/mm
横向/mm
角向/(°)
循环次数
工作
工况1
轴向(拉伸/压缩)/mm
横向/mm
角向/(°)
循环次数
工况2
轴向(拉伸/压缩)/mm
横向/mm
角向/(°)
循环次数
工况i
轴向(拉伸/压缩)/mm
横向/mm
角向(°)
循环次数
8 材料
波纹管材料(与介质、外界环境和工况适应)
其他材料(如内衬筒)
9 绝热层 绝热层的方式
10 附加载荷
膨胀节的内部载荷:
---膨胀节内衬重量;
---膨胀节内流动介质的自重;
---因介质流动产生的动态载荷。
相邻管道或设备产生的外部载荷:
---相邻管道/设备未经支撑的重量(如管道和内衬等);
---管道预应力;
---热载荷;
---环境载荷(即雪载荷、风载等);
---相邻设备的振动(即泵、压缩机、机器等);
---冲击载荷(即地震、爆炸载荷等);
---因介质流动产生的动态载荷。
表2(续)
序号 设计条件
11 刚度要求
轴向/(N/mm)
横向/(N/mm)
角向/(N·mm/°)
12 扭转 扭矩/(N·mm)
13 其他附加信息(如无损检测、外形尺寸、安装方位、压力试验产生的临时载荷等)
8.1.2 设计压力
8.1.2.1 设计压力应不低于设计条件中规定的最高工作压力,宜为最高工作压力;需按公称压力选取
时,设计压力取就近的公称压力。
8.1.2.2 当膨胀节同时承受内压和外压或在真空条件下运行时,设计压力应考虑在正常工作情况下可
能出现的最大内外压力差。
8.1.3 设计温度
8.1.3.1 最高设计温度应不低于设计条件中规定的最高工作温度,最高设计温度不高于设计条件中规
定的最低工作温度。
8.1.3.2 对于承力构件设计温度的确定,见B.7.3的要求。
8.1.3.3 在确定最低设计温度时,应充分考虑在运行过程中,大气环境低温条件对膨胀节金属温度的影
响。大气环境低温条件是指历年来月平均最低气温(当月各天的最低气温值之和除以当月天数)的最
低值。
8.2 焊接接头系数
焊接接头系数Φ 见表3。
表3 焊接接头系数Φ
焊缝类别 无损检测方法及检测范围 焊接接头系数Φ
W1、W3
不做无损检测 0.7
局部RT或UT 0.85
100% RT或UT 1
W2 100%PT或RT 1
W4 100%PT 1
W5、W6
不做无损检测 0.85
有无损检测 1
W7 - 1
8.3 许用应力
8.3.1 许用应力应符合相应材料标准规定。
8.3.2 波纹管设计温度低于20℃时,材料许用应力......
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