波紋管在控制閥上的應(yīng)用介紹

　　波紋管(Bellows)在石油、化工有著廣泛的應(yīng)用，發(fā)揮著壓力傳感器和隔離作用，對生產(chǎn)控制及安全有著重要作用，隨著我國石油、化工等行業(yè)的不斷發(fā)展創(chuàng)新，對生產(chǎn)設(shè)備提出了更高的要求，所以波紋管選擇的重要性也備受關(guān)注，本文主要討論的是波紋管在控制閥上的應(yīng)用。

1、波紋管的作用及分類

　　波紋管是指具有多個橫向波紋的圓柱形薄壁折皺殼體�？刂崎y上的波紋管所起的作用只有一個——隔離，主要分三種：一種是防止閥內(nèi)介質(zhì)擴散到外界，就是針對閥門內(nèi)所流介質(zhì)為化學性質(zhì)活潑或有毒有害的氣體、易揮發(fā)的液體及貴重的介質(zhì)，例如氯氣、硅粉等等。防止它們發(fā)生泄漏，對環(huán)境造成污染或者造成資源的流失；另一種是防止外界雜質(zhì)和空氣等進入閥內(nèi)，就是針對閥門所處的環(huán)境及介質(zhì)的純度要求，例如外界粉塵等顆粒狀物質(zhì)較多，隨著閥門的動作，閥桿會將這些物質(zhì)帶入閥內(nèi)或在閥桿填料處積留，容易造成閥門介質(zhì)的污染和閥門抱死；最后一種是保護閥門內(nèi)部部件，防止介質(zhì)對閥桿造成沖刷和腐蝕。

　　波紋管的安裝位置有兩種，一種安裝在閥體內(nèi)部，波紋管由聚四氟乙烯制成，上端與上閥蓋的襯氟為一體，其下端與閥芯相接，起到固定閥芯的作用，同時還保護閥桿不受侵蝕和沖刷；一種安裝在閥體外部，波紋管大多為金屬制成，一端在閥桿上部固定，一端為自由端，在波紋管外圍還有一層保護層，該保護層既起到保護波紋管的作用，又起到波紋管損壞時保證一定時間內(nèi)閥內(nèi)介質(zhì)不會污染環(huán)境的作用。

　　按照波紋管的材質(zhì)可分為兩類，分別是塑料波紋管和金屬波紋管。塑料波紋管又叫聚四氟乙烯波紋管，是由溶融狀態(tài)的管狀聚四氟乙烯和塊狀聚四氟乙烯加熱，加壓后成形制得。塑料波紋管的制法簡單，在有些情況下能夠代替金屬波紋管節(jié)約成本，價格便宜，伸縮性能等特點突出。但是塑料波紋管的應(yīng)用受三個因素的限制，一個是閥門所處環(huán)境的溫度及介質(zhì)的溫度，溫度太高容易造成波紋管的老化變形，所以它的長期使用溫度一般不超過180°C，低溫情況下沒有具體要求；二是受管道內(nèi)壓力限制(一般選擇塑料波紋管的工況壓力不高于12公斤)，壓力過高則會將閥門內(nèi)襯材料從閥門內(nèi)壁吸出，造成閥門堵塞；另一個因素就是介質(zhì)的化學性質(zhì)，塑料波紋管可應(yīng)用在甲酸、鹽酸、氯化物等強腐蝕性介質(zhì)上，但是當介質(zhì)是與其分子式相似的介質(zhì)時，就會發(fā)生相似相溶，此時不可應(yīng)用，例如四氯化硅。塑料波紋管的壽命一般為5年，能夠生產(chǎn)的廠家有RICHTER、福斯、薩姆森、費希爾等。塑料波紋管在各行各業(yè)有著廣泛的應(yīng)用，比金屬波紋管的應(yīng)用量大的多。

　　另外市場上開始出現(xiàn)一種襯四氟波紋管，就是金屬波紋管內(nèi)部襯一層四氟乙烯，而且賣的比較好，說明應(yīng)用還是不錯的，但是我認為這種波紋管還是會受到諸如塑料波紋管的因素限制，而且更重要的一點就是受溫度影響更加明顯，因為金屬和四氟乙烯的伸縮度不同，所以溫度變化大是不是會造成四氟乙烯的脫落，由于我司目前還沒有該類型閥門的應(yīng)用經(jīng)驗，所以這里就不多說了，至于塑料波紋管方面的不足，還望讀者補充指導。

2、金屬波紋管的分類及相關(guān)區(qū)別

　　因為塑料波紋管的使用有一定的局限性，一是受溫充、壓力影響較大，二是在閥體內(nèi)部會影響閥門的流通能力，相反金屬波紋管則不同，它不受溫度、壓力限制，材質(zhì)選擇上范圍較廣，不受介質(zhì)限制，所以在苛刻工況下的波紋管大多是金屬波紋管。

　　金屬波紋管并沒有具體的選型軟件，一般情況下，在對控制閥進行選型時順便進行波紋管的選擇，其材質(zhì)跟閥桿材質(zhì)相同(有時我們也認為閥桿與波紋管的厚度不同，受腐蝕的情況也會不同，所以波紋管的材質(zhì)有時也會比閥桿的好)，波紋管的伸縮量由控制閥的行程來決定，這些都是比較直觀的波紋管參數(shù)，至于其他的參數(shù)，例如體積變化率，軸向剛度、耐壓性等都是通過計算得出的，而這些參數(shù)的計算都是通過固定的公式(公式較多且繁瑣復(fù)雜，這里不一一列出)，并沒有其獨特的方式。

　　金屬波紋管根據(jù)加工形式的不同可分為成形波紋管和焊接波紋管兩種形式。成形波紋管也叫機械成形波紋管或一次性波紋管，是經(jīng)過機械拉伸加壓制得的；焊接波紋管是將兩片波紋管的部件依次焊接制得的。兩者的選型方式是一樣的，差別在選型材料，精度、價格等方面，詳情請參考下面表格1。

表1 分析表

　　焊接波紋管比成形波紋管和塑料波紋管應(yīng)用壽命長，其壽命可達10年以上，另外從上表中我們可以看出，成形波紋管比焊接波紋管性能上差點，但價格上有優(yōu)勢，焊接波紋管價格較高，尤其是特材的，若公司資金雄厚可選用焊接波紋管，若使用的時間較短可選擇成形波紋管，特殊工況下也是選擇焊接波紋管為宜。成形波紋管的生產(chǎn)廠家較多。價格也相關(guān)不大，而生產(chǎn)焊接波紋管的廠家非常少，據(jù)我的調(diào)查了解，焊接波紋管做的最好的大家一致認為是日本本山，其制作工藝一直對外保密。在氯氣、光氣等劇毒工況及一些特殊情況下(如多晶硅上的硅粉管道)必須使用金屬波紋管來保證安全，這是塑料波紋管無法取代的。

　　波紋管的選擇是至關(guān)重要的，一些波紋管損壞后并不只是更換波紋管，可能會導致整個閥門報廢，一般情況下則需要連閥桿一起更換，所以在日常工作中加強對波紋管的保養(yǎng)和檢查是必不可少的。