返料腿金属膨胀节的结构特点研究

返料腿金属膨胀节的结构特点研究

衡晓峰

大唐瑶池发电有限责任公司  陕西   彬州  713500

摘要：返料腿金属膨胀节是一种专门设计用于高温、高压环境的关键设备。本文通过对该膨胀节的性能特点、结构特点和用材特点进行详细分析。本文探讨了返料腿金属膨胀节在循环流化床发电机组中的卓越表现，强调其在延长设备使用寿命和提高运行效率方面的重要性。

关键词：返料腿金属膨胀节；结构；特点

引言：

在现代能源生产中，循环流化床发电技术因其高效、环保的特性而受到广泛应用。作为这一技术中的关键组件，返料腿金属膨胀节在高温、高压的工作环境中发挥着重要作用。其设计和材料的选择不仅影响设备的运行稳定性，还关系到整体发电效率。

1性能特点

返料腿金属膨胀节具有优越的耐高温性能，能够承受高达1050℃的介质温度，这一特性确保了其在高温环境中的稳定运行。此外，膨胀节的耐腐蚀能力使其在各种化学介质的作用下，依然能保持良好的结构完整性，避免因腐蚀而导致的失效。这种抗腐蚀性不仅延长了设备的使用寿命，也减少了维护成本，提升了设备的经济性。返料腿金属膨胀节的补偿能力显著。其轴向位移可达260mm以上，径向位移达到110mm以上，这意味着在热胀冷缩及机械振动等情况下，膨胀节能够有效吸收位移，减小对连接部件的应力。这种灵活的位移补偿能力确保了系统的稳定性和安全性，避免了因位移过大而可能引发的设备损坏。返料腿金属膨胀节的使用寿命长达6年以上。这一优异的耐用性得益于其独特的材料和设计，能够在高温、高压环境中长期稳定工作，减少了频繁更换和维修的需求。这不仅提高了系统的运行效率，也为企业带来了显著的经济效益。返料腿金属膨胀节凭借其耐高温、耐腐蚀、强补偿能力以及长使用寿命，成为了工业领域中不可或缺的关键组件，广泛应用于电力、化工等行业，为设备的稳定运行提供了保障[1]。

2结构特点

返料腿金属膨胀节在结构设计上体现出多层次、复杂而高效的特点，这些设计旨在提升其性能和使用寿命。返料腿金属膨胀节的结构由内到外可分为多个重要组件：浇注料、导流板、防灰填充、隔板、二层密封、内挡板、三层密封以及波纹管。每一层结构都发挥着独特的作用，确保膨胀节在高温、高压环境下的稳定性和密封性。浇注料提供了基础的支撑和隔热，而导流板则优化流体的流动，减少不必要的压力损失。返料腿金属膨胀节设计了五层及以上的迷宫或防灰密封结构。这种设计不仅有效防止了烟气和灰尘的渗透，也通过迷宫结构的多重屏障，提高了整体密封性能。中间填充的柔性防灰填充物与金属膨胀节紧密固定，确保在高温运行过程中不易脱落或被吹空。这种结构的稳定性意味着用户无需频繁地添加或更换隔热保温材料，降低了维护成本和停机时间。返料腿金属膨胀节的防灰填充物由陶瓷纤维布包覆的绝热材料构成，且该布料中含有不锈钢丝。这种设计不仅增强了填充物的强度，还有效阻挡了烟气和灰尘的侵入。外层陶瓷纤维布的厚度不小于2mm，确保在长期高温环境下依然能够保持其完整性和功能。这种耐高温材料的使用使得膨胀节在极端条件下依然能够发挥出色的防护作用。此外，返料腿金属膨胀节还具备防止物料磨损和耐火材料脱落的有效措施。通过合理的材料选择和结构设计，膨胀节能够抵御高温及磨损带来的损害，延长其使用寿命。这种可靠性使其成为高温工业设备中不可或缺的重要组成部分[2]。

3用材特点

3.1组件材料的选择

返料腿金属膨胀节内部各组件的材料设计满足工作温度在900℃至1050℃的要求。除了外部壳体及拉杆，所有直接接触高温介质的部位均选用06Cr25Ni20合金材料。这种材料因其优异的耐高温、耐腐蚀性而被广泛应用于热能设备中。06Cr25Ni20的成分中含有高比例的镍和铬，能够有效抵御高温氧化和腐蚀，使得膨胀节在极端工况下仍能保持良好的结构稳定性。在厚度方面，直接接触高温部位的材料及其他环板和侧面立板的厚度均不小于10mm。这种厚度设计不仅增强了膨胀节的机械强度，还提高了其在高温环境下的耐用性，确保其能够承受反复的热膨胀和收缩。

3.2交叉隔板的设计

在膨胀缝的中间，设置了第二层保护的交叉隔板，同样选用06Cr25Ni20材料，厚度不小于10mm。这一设计的目的在于进一步增强膨胀节的防护性能。交叉隔板的存在有效地隔绝了高温气体对其他组件的直接影响，防止高温造成的损害。这样的多层保护结构为膨胀节提供了更高的安全性，使其在长期使用中保持良好的性能。

3.3内挡板的功能

在波纹管侧绝热层与膨胀缝之间，设置了厚度不小于10mm的内挡板，材料同样为06Cr25Ni20。这一内挡板的设计意在阻隔少量泄露的高温烟气，确保膨胀节的密封性能和热绝缘性能。通过隔绝高温气体的泄漏，内挡板能有效防止设备内部温度的异常升高，从而提高整体设备的安全性和运行效率。

3.4波纹管材料的特性

返料腿金属膨胀节的波纹管采用06Cr18Ni11Ti材料，厚度不小于2.0mm。这种材料具有良好的耐热性和耐腐蚀性，适合在高温环境中长时间工作。波纹管的设计不仅允许热膨胀和收缩，还能有效地承受来自内部气体的压力变化。其许用循环次数满足3000次以上，能够承受至少100次的冷态启动和热态24000小时的连续运行而不失效。这种耐久性和可靠性使得返料腿金属膨胀节在各类工业应用中表现出色。

3.5抓钉材料与布置

在返料腿金属膨胀节的浇注料抓钉中，采用了06Cr25Ni20材料，并且抓钉的直径为φ10mm。这些抓钉沿防磨板和框架接管错位布置，间隔密度不大于150×150mm（Y型钉）。这种设计不仅增强了浇注料的固定效果，也有效防止了在高温环境下材料的滑移和脱落，确保膨胀节的整体结构稳定[3]。

4运行实例

返料腿金属膨胀节的实际应用展示了其在高温、高压环境中的卓越性能。某公司生产的这种膨胀节已成功应用于多个大型发电项目，包括广东华电坪石发电厂、神华福建龙岩发电厂和陕西华电瑶池发电厂。在广东华电坪石发电厂，2x300MW循环流化床发电机组的运行中，返料腿金属膨胀节有效地处理了系统内的热膨胀和收缩问题，确保了设备的稳定性和安全性。该机组在高温条件下运行，膨胀节凭借其优良的耐高温和耐腐蚀特性，表现出色，运行情况良好。同样，在神华福建龙岩发电厂的2x300MW循环流化床发电机组中，膨胀节的应用极大地提高了设备的运行效率和可靠性。该设备在长时间的高负荷运行中，膨胀节的多层密封结构有效防止了烟气和灰尘的渗透，降低了维护频率和成本，延长了使用寿命。此外，在陕西华电瑶池发电厂的2x200MW循环流化床发电机组中，返料腿金属膨胀节同样展现了其卓越的耐用性和高效性。该机组在经过多次冷态启动和长时间热态运行后，膨胀节依然保持良好的性能，未出现任何显著的磨损或失效现象，体现了其在严苛工作条件下的可靠性。

5结语

综上所述，返料腿金属膨胀节在高温、高压环境中的优越性能及其可靠性使其成为循环流化床发电技术中不可或缺的组件。通过成功应用于多个发电厂，验证了其设计和材料的有效性。随着行业的发展，返料腿金属膨胀节将继续在能源生产中发挥重要作用。

参考文献：

[1]杨志新, 于翔麟, 王雪, 刘宁, 孟宪伟, 李春, 谭佳林, 张海波, 李子俊, 李双, 赵强. 膨胀节用接管法兰和波纹管焊接的工艺分析[J]. 阀门, 2024, (08): 1027-1030.

[2]王记兵. 机器人在金属波纹膨胀节环缝焊接中的应用[J]. 中国化工装备, 2024, 26 (01): 37-40.

[3]郭学茂, 李龙. 返料腿金属膨胀节顺与导灰管碎裂问题分析及处理[J]. 机械管理开发, 2021, 36 (05): 274-275.