金属波纹管在真空检漏过程中的变形控制

2010-07-09 魏晓涛中国舰船研究院

　　金属波纹管在真空检漏过程中容易失稳变形，从而导致漏率检查无法正常进行，甚至导致零件被破坏。针对几种典型的波纹管结构形式，本文提出了相应的解决方案，给出具体检漏工装的设计方法和其强度校核的原则，这对实际工程应用具有一定的指导意义。

1、问题的提出

　　在真空试验中，被抽空的系统虽然一般认为是不危险的，其实仍然隐含有两种危险，一种是被压碎（内爆），一种是人们进入即使已经与大气相通的容器中可能发生的危险，因为大多数真空试验使用了包含像氦、氮和氢气这些不能维持生命的气体，导致容器内不含有足够可吸入的空气而引起窒息^[1] 。

　　“内爆”指的是被检对象由于自身刚度不足以支撑大气压而发生变形、扭曲、爆裂等情况，从而导致被检工件不能正常密封，检漏工作无法进行或工件报废、仪器损毁甚至威胁到检漏人员的人身安全，故对这类被检对象在检漏时应采取相应的预防措施。

　　金属波纹管作为补偿元件在低温真空系统中应用极为广泛，安装使用前需对其进行真空检漏，因其刚性不足，检漏时必须采取相应的预防措施（尤其是对于单层、元件厚度≤1.0 mm 的金属波纹管）。笔者在日常工作中经常接触到波纹管真空检漏，积累了一些经验，简要介绍如下：

2、解决措施

　　金属波纹管结构大致划分为以下几种类型：

　　①无法兰结构，②内接法兰结构，③外接法兰结构。针对不同的金属波纹管结构类型，本着经济、实用和稳定、可靠的原则，提出相应的解决方案。

2.1 衬环约束

　　因波纹管壁厚与接口法兰厚度相差很大，焊接时受热不均，使波纹管易被烧穿，接头成形困难^[2]，故通常在波纹管口加装衬环，以改善焊接时热传递的不平衡，则可以利用衬环做检漏支撑端，如图1 所示，卡盘卡住波纹管两端衬环，因为衬环较薄，故卡盘尺寸和波纹管直管部分需吻合，卡盘中间放置支撑，支撑的高度一般比波纹管在常压下的自由尺寸略小即可。当检漏仪对波纹管抽气时，波纹管受到负压收缩，衬环与卡盘贴合形成一个整体，由于支撑作用，使波纹管的变形受到抑制，从而顺利完成检漏。

利用衬环检漏