引言

压力元件波纹管的安全使用要求较高，设计、造作必须切合有关的技术尺度
。由于钛材自身拥有较高的化学活性和特殊的物理、力学机能，造作钛材波纹管与使用其他常用金属资料相比，必要选取特殊的出产工艺和过程节造
。

1、技术要求

(1)TA9资料波纹管的设计、造作、检验按GB16749-1997执行
。

(2)波纹管对接焊缝必须进行100％射线探伤，按JB／T4730.2-2005中Ⅱ级执行
。

(3)成型后的对接焊缝必须进行100％液体渗入，评定按JB／T4730.5-2005中I级执行
。

(4)波纹管表表不允许有划伤及显著的凹凸不和善大于钢板厚度负误差的划伤及焊接飞溅等其他缺点，允许轻微的成型分型面痕迹
。波纹管截面如图1所示

2、化学成分及力学机能

(1)资料成分
。对原资料(TA9)试样进行化学分析，重要成分中Pd含量0.18％，杂质中Fe含量0.18％，C含量0.07％，N含量0.01％，H含量0.005％，0含量0.1％
。

(2)力学机能
。原资料试样力学机能试验，得到退火状态3mm厚TA9板材横向室温力学机能：抗拉强度σb=520N／mm²，划定残存伸长应力σb0.2=265N／mm，伸长率σ5=32％
。

(3)弯曲机能
。原资料弯曲机能试验，得到退火状态3mm厚TA9板材弯曲角α=167°
。

3、下料尺寸

依照管坯中性层发展，得到坯料周向尺寸及波纹发展尺寸
。凭据TA9资料个性，波纹管液压成型时波纹部位的拉伸依附周围资料进行补充，故需相应加长波纹发展尺寸
。按经验公式L(波纹成型长度)=1.04×[波数×(0.5708~波距+2×波高)]推算，得到坯料尺寸为1011×400mm(其中波纹成型长度350mm，思考到模具厚度90mm，故坯料尺寸定为400mm)
。

4、焊接及热处置

(1)焊接
。选取氩弧焊方式焊接
。焊接熔池以及>400℃的扰装响区采取；ご胧，以免受空气中的气体传染
。圆筒形坯料选取高低；ず薪须财；ず蠛附
。焊接前算帐焊接坡口表表
。

(2)热处置
。去应力退火处置以解除TA9资料在焊接中产生的内应力，预防液压成型过程中出现开裂，退火还可降低资料强度，提高资料塑性
。为削减热处置过程中各类气体对TA9资料表表的传染，退火选择下限温度，在坯料表表涂刷防氧化涂料
。热处置工艺曲线见图2
。

5、液压成型

液压成型是目前最常用的金属波纹管造作步骤，成形方式分单波陆续成形和多波一次成形
。本设计采取多波一次成形工艺
。

(1)液压成型过程
。波纹管液成型分两个阶段，第一阶段管材在管内液体压力作用下进行约束胀形，胀形水平较幼，使各个成形中央模板定位
。第二阶段在管材内液体压力不变并蹬宗胀形压力的情况下，施加轴向力，管材在轴向力和内压力作用下轴向压缩胀形，造成金属波纹管
。选取轴向压缩胀形，使胀形区的应力、应变状态得到改善，有利于塑性变形，提高胀形系数
。

(2)压力节造
。成形第二阶段的胀形压力必须不变，压力值蹬宗约束胀形时的压力值
。若是胀形压力值较大，则坯料分裂
。

若是胀形压力过幼，则形成瘪波
。液压成形波纹管的尺寸和状态依成形凹？沙筛骼嗖ㄐ
。液压成形与其他胀形方式相比，利益是容易得到较高的压力，并且压力作用均匀，节造相对容易，所得工件表表光滑，质量好；弊端是成形装置必要严格密封，以防胀形时达不到胀形压力和液体泄漏
。

(3)压力推算
。波纹管液压成形时的成形力重要是胀形时液体单元压力P和轴向压缩力P
。在推算胀形压力P时，为简化推算只思考胀形时圆周方向拉应力σ1，，忽略较幼的母线方向的拉应力σ2取变形区内一圆环带进行分析，从图3所示半圆环的受力平衡前提可得简化后的胀形压力推算式p=2tσ1/d
。资料塑性变形的前提是σ1≥σB，思考到资料加工硬化的影响，推算时可用σd包办σB，得胀形压力推算式p=2tσb/d ，式中t是管壁壁厚mm)，d是波纹管内径(mm)，σb是资料强度极限(MPa)
。轴向压缩力P=p×F，式中F是波纹管有效面积
。凭据所用板材的厚度(实测厚度3．1mm)，推算得出成形所必要的内压为10.1MPa
。

(4)压造过程节造
。钛脊合金资料的压力加工与碳钢、不锈钢等常用金属相比，拥有屈服强度较高、屈服比大、伸长率和断面收缩率较低、拥有各向异性、对变形速度敏赣注表表缺点敏感及有冷加工硬化偏差等个性，冷压成型极度难题，出格是该波纹管波高是依照通常资料进行的选择，资料拉伸较大，增长了压造成型难度
。因而，TA9资料只能接受变形量不大的冷成型
。同时由于钛材的弹性模量幼，冷加工回弹量大，目前尚未获得较正确的赔偿推算公式
。加工变形量较大的波纹管，为复原波高拉伸后的塑性，预防产生裂纹(出格是焊缝及影响区部门)，必须选取分段压造并进行退火处置
。

6、压造了局

选取上述工艺造作的TA9资料波纹管，各项检验了局均达到尺度要求
。TA9资料波纹管的液压成型，焊接与热处置是工艺的关键
。只管钛材因其个性导致冷压成型难题，但只有凭据资料个性造订相应的成型工艺，做好各工序的过程节造，液压成型TA9资料波纹管能够实现设计使用要求
。

参考文件

[1]黄嘉琥，应路宴．钛造化工设备[M]．北京：化学工业出版社，2003．

[2]GB16749--1997，压力容器波形膨胀节[S]

[3]樊东黎，徐跃明，佟晓辉．热处置工程师手册[M]，北京：机械工业出版社
。2011．