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非金属补偿器技术规范文本

来源：kmd 时间：2009/9/7 23:30:04

 

1、非金属补偿器产品性能说明
a.    产品特点：非金属膨胀节又称为非金属补偿器，其特点是：可多维补偿且补偿量大；无反推力可简化设计；具有较强的隔绝震动、吸声降噪能力；耐高温、耐腐蚀、密封性能优越；结构合理重量轻，易安装维修等。
b.    质保体系：我公司产品设计、生产全过程按ISO9001质量管理体系及企标标准，严格控制产品质量。
c.    产品组成：非金属膨胀节通常包括非金属伸缩节（胶布）、金属结构件（导流筒、压板等金属件）、防尘层、隔热层三大部分（参见产品样本），作为非标件根据其具体使用要求设计制造。
d.    补偿能力：非金属膨胀节补偿能力主要由其结构决定，膨胀节结构中各部件相关间距我们根据补偿量要求具体设计，使膨胀节在所有工作状态下，各部件均不产生相互约束，同时我们保证作为非金属伸缩节的胶布具备足够的尺寸满足伸缩、偏移的需要。我公司产品补偿量设计范围是：轴向-180—+200mm，径向±80mm。
e.    非金属伸缩节：它是非金属膨胀节的重要挠性元件，膨胀节的补偿、隔绝振动及密封等作用主要由它提供，其质量好坏直接影响膨胀节寿命。非金属伸缩节根据使用要求，选用合适的基材、恰当的骨架材料，设计先进的胶料配方、合理的胶布结构，以科学的工艺生产制造。胶布具有足够的物理机械性能（强度、变形及气密性）以满足压力及运动的需要，同时具备优异的耐介质腐蚀、耐高温、耐老化、耐候等性能以满足介质、温度及寿命的要求。
f.    导流筒：金属结构中的导流筒材质、厚度及层数我们根据其作用和使用的工况，做合理设计，导流筒的合理设置可以较好的保护膨胀节内部构成免受介质的侵害；同时导流筒在结构中采取恰当的位置，保证膨胀节有足够的补偿量。
g.    隔热层：高温非金属膨胀节的隔热层对补偿器性能有较大影响，该部分主要组成及结构根据介质的温度、成分等参数进行设计，通常其有防尘，隔热作用，需要防腐时加设防腐层，该层的存在进一步保护了非金属伸缩节，我公司产品使用时，外表温度一般控制在50℃以下，减少了对环境温度的影响，并有利于外层非金属伸缩节
的长期使用。
h.    连接方式：产品与其他设备连接可采用两种方式：焊接或法兰连接，法兰连接时提供反法兰及连接螺栓等配件。
i.    寿命：可保证产品正常使用条件下，寿命不低于六年。
j.    其它：非金属膨胀节最高使用温度达1600℃（唐钢锅炉系统），可满足变径及圆方转换等其它要求。
2技术方案
根据非金属膨胀节使用要求，我们提出了相应的技术方案。
考虑到烟气脱硫工程的烟道环境恶劣，介质中含有各种酸性物质，如SO2、SO3、HCl及HF等，对非金属的腐蚀性极强，同时有一定的飞灰及冲刷，加上对温度、压力及产品尺寸的考虑，我们在选材及结构设计方面做了如下方案。
2.1产品设计
根据膨胀节使用位置、介质成分（腐蚀及冲刷情况）、使用温度及压力、安装要求（安装长度、连接方式及尺寸限制等）诸多因素对非金属膨胀节进行整体设计。
选择结构后，根据补偿量的要求，设计内部结构（各部件的相对位置、组装方式等）；如需要防腐，确立膨胀节防腐方案，对膨胀节各部分进行设计，即：非金属伸缩节的选材及尺寸，金属构件的材质及尺寸，不同温度等级下，防尘隔热层的结构确立、材质选择等设计工作。
在结构设计上，考虑到耐磨性能，补偿器采用双直边导流筒，防止在补偿器部位内经发生变化，导致气体对导流筒的冲刷。
2.2非金属伸缩节
2.2.1伸缩节基材选择
根据工况条件，热、冷风道补偿器非金属伸缩节中采用硅橡胶胶布，烟道非金属伸缩节采用氟橡胶胶布。
由于不同的使用目的，非金属膨胀节的伸缩节部分可采用不同材料制成，通常使用橡胶织物。非金属膨胀节在高温环境下使用时，其伸缩节一般选用硅橡胶，由于硅橡胶的分子结构决定其有很高的热稳定性，其耐温性能大大优于除氟橡胶之外的其它胶种，而且价格也不贵，在国内不同领域使用较为广泛；因此对于介质为热空气的冷风道非金属伸缩节中采用硅橡胶胶布较为合适。
电厂烟气环境中含有大量如SO2、SO3、HCl及HF等酸性物质，而硅橡胶在微量的酸性物质作用下性能迅速下降，即使在其内部设置防腐层，运行中也易产生泄漏导致伸缩节性能迅速下降，产品很快损坏，因此在烟道的非金属伸缩节中选用硅橡胶是不合适的。
我们在介质为烟道的非金属伸缩节中采用氟橡胶胶布。氟橡胶是指主链或侧链的碳原子上含有氟原子的一种合成高分子弹性体，它具有耐高温、耐油及耐多种化学药品侵蚀的特性（可见于《橡胶工业手册》第一分册P598页）。氟橡胶可在200℃下长期工作（参见表1-3），是橡胶材料中耐腐蚀性能最佳的橡胶材料（参见表4），电厂烟气中含有的酸性气体对于氟橡胶几乎没有腐蚀，因此氟橡胶是电厂烟气环境中非金属膨胀节中伸缩节的首选材料，虽价格稍贵，但确保了质量，长远看来合适而且必要。

表1、氟橡胶与其他各类橡胶的耐热性

耐热等级
 胶种
70℃ 
天然橡胶、异戊橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶
100℃ 
丁腈橡胶、氯丁橡胶、聚硫橡胶
150℃
丁基橡胶、三元乙丙橡胶、氯磺化聚乙烯橡胶、氯醚橡胶
175℃
丙烯酸脂橡胶
200-250℃
氟橡胶、硅橡胶


表2、各种橡胶的耐热老化性

胶种
具有工作能力的极限温度℃
26型氟橡胶（Viton型）
320
硅橡胶
320
23型氟橡胶（Kel-F型）
 250
丁腈橡胶
180
天然橡胶
130


    
注：橡胶在该温度下经24-36小时老化后，拉伸强度>6.8MPa（70kgf/cm2），伸长率>100%，称为具有工作能力。
表3、氟橡胶在各种温度下的使用寿命（VitonA-HV）

温度，℃
使用寿命，h
200
很长
230
>2500
260
500
290 
140


表4、26型氟橡胶对各种介质的稳定性

介 质
浓度（%)
温度，℃
25
50
70
85
120
硫酸
0-40
V
V
V
V
V
 
60
V
V
V
O
O
 
95
V
V
V
O
O
 
100
V
V
O
 O
 
发烟硫酸
20 
O
O
X
 
 
 
 25 
O
X
 
 
 
硝酸
10-70 
V 
V 
V 
V 
 
 
70
O
#
 
 
 
 
>70
X
X
 
 
 
盐酸
0-30 
V
V
V
O
O
 
38 
O
O
O
O
O
 
50
O
 
 
 
 
磷酸
60
V
V
V
V
V
 
85
V
V
V
V
 
 
100
O
 
 
 
 


注：V：良好，腐蚀轻或无，        见《腐蚀数据手册》P866页
O：可用，但有明显腐蚀，
X：不适用，腐蚀严重，
#：同类材料由于配方等的不同，耐蚀性有差异，选用时要慎重。
一般说来，氟橡胶对于有机液体（燃油料、溶剂、液压介质等）、浓酸（硝酸、硫酸、盐酸）、高浓度过氧化氢和其它强氧化剂作用的稳定性方面，均优于其它各种橡胶（见《橡胶工业手册》第一分册P610页）。
世界上生产非金属膨胀节厂家在烟道上主要选用氟橡胶，如美国著名DYNEX及3M公司在其关于非金属膨胀节的资料（见下页）中明确指出，在电厂的介质含SO2、SO3、NOx等情况下只能选用氟橡胶制作非金属伸缩节。
我公司为电力行业提供大量非金属膨胀节，实践证明非金属伸缩节基材采用氟橡胶在电厂使用很好，1998年为广安电厂生产的非金属膨胀节即采用氟橡胶，至今使用状况良好。
2.2.2伸缩节制作工艺
氟橡胶的化学稳定性使其具有了优异的使用性能，但是这种稳定性为氟橡胶制品的成型加工造成相当困难。我所长期从事非金属研究工作，拥有大量科研技术人员，积累了丰富的研制经验，成功摸索出一套氟橡胶生产加工方案，我们设计出了科学先进的胶料配方、合理的生产工艺，采用特制的高强织物与氟橡胶复合，生产出符合膨胀节需要的非金属伸缩节圈带，使用该工艺制作的伸缩节圈带无机械搭接逢、无胶粘剂粘接缝，整体成型减少了伸缩节的缺陷，使其具有更好的强度、气密性及耐腐蚀性，提高了产品质量，有利于长期使用。
其结构为三布两胶，总厚度不小于13㎜。
2.3金属结构件
由于导流筒、焊管与烟道处于同一环境下，因此导流筒及焊管的材质、厚度参照烟道用钢，以满足介质的要求；并合理设计导流筒的位置，一方面满足补偿的要求，一方面能阻挡烟尘，对膨胀节内部的非金属部分起到保护和约束的作用。
金属构件的加工要求应严格保证焊接质量，构件平整无变形。
考虑到烟尘的冲刷，在设计中，结构设计采用双直边导流筒，保证在补偿器的部位不发生气流异常变化，导流筒材质选用耐磨性优良的Q345钢，厚度与风道相一致。
2.4隔热层
隔热层布置于导流筒与非金属伸缩节之间，根据使用工况，可采用不同隔热层进行隔热。根据每套膨胀节的使用温度要求、介质环境，具体设计隔热层材质、厚度及形式，一并考虑到电厂烟气对该部分的腐蚀，此次我们采用玻璃布包裹硅酸铝保温棉，外套不锈钢丝网，作为隔热层，最终使膨胀节外表温度小于50℃。
2.5防尘
由于烟气中存在大量的粉尘，经过一定时间使用后，在补偿器内部存积大量粉尘，从而造成补偿器的堵塞。本次设计中，在两直边导流筒中间，添加防尘密封部件。