波纹管的膨胀分2 个步骤,首先是完全作用于内管壁的均布内压使其膨胀; 再就是用尺寸为圆管内径的胀管器对波纹管整。内压膨胀和胀管器的膨胀结果如图7 和图8 所示。经过胀管器形定径后波纹管的不圆度有很大改善,从而达到提高波纹管强度的目的。在模拟波纹管的膨胀过程中,首先在波纹管的内表面施加16 MPa 左右的内压,之后采用一定直径的膨胀器进行膨胀。用直径为245 mm 的胀管器膨胀后波纹管的Mises 应力云图如图9 所示。在安装过程中,将管道两端抬起并传给槽底的施工人员,然后施工人员再利用绳索、钻机等工具进行安装。膨胀后的大直径为271. 4 mm,小直径为261. 1mm,不圆度为3. 8%。
与普通的压力容器相比, 波纹管的工作状况更恶劣, 除了要承受工作温度、压力、介质的作用, 还会产生较大的变形。波纹管通过变形来提供管道补偿所需要的位移, 位移导致波纹管产生较高的轴向应力和弯曲应力, 使得裂纹以横向裂纹为主, 并存在一些与横向裂纹呈一定角度的斜裂纹。在很多情况下, 波纹管还会受到机械振动以及管道内介质流动时所引起的振动作用, 同时管道、介质、保温材料的自重作用会引起波纹管产生一定的弯矩, 因此波纹管在工作时的应力状态十分复杂。同时,应用方面也非常广泛,公路与铁路领域应用:涵洞、通道、小桥、隧道、涵隧大修、临时便道、渗水井。
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