波纹管制造及设计页PPT文档

根据工况确定材料
包括波纹管、补偿环（座）、非补偿环（座）、辅 助密封圈以及轴套、压盖等其它基体材料的选择
根据使用工况选择适合的结构型式
Ⅰ型密封：内装式，波纹管组件 为旋转型，辅助密封为O形圈
Ⅱ型密封：内装式，波纹管组件为旋转型， 辅助密封为柔性石墨
Ⅲ型密封：内装式，波纹管组件为静止型， 辅助密封为O形圈
封环座（带密封环）焊接而成的组合件。 焊菇：波片焊接形成的环形焊缝，其截面呈蘑菇
状。
公司焊接金属波纹管机械密封发展过程
发展早（八十年代）
波纹管品种多：内 径20~208，总共60 种规格的模具
开发了2种液压型 波纹管
2019年生产波纹管 1883支
2019年：2904支
1600 1400 1200 1000
Ⅳ型密封：内装式，波纹管组件为静止型， 辅助密封为柔性石墨
日机公司标准波纹管机封结构
选型指导
对于急骤蒸发装置，焊接金属波纹管有疲劳 失效的倾向，故一般不推荐使用焊接金属波 纹管密封，如必须选用金属波纹管密封，则 应采用特殊的结构和材料
典型介质：锅炉水 其密封环应设计开动 压槽，密封辅助系统应使用强制循环冲洗+ 换热（API方案23），并要求有一个小间隙 的喉部衬套，正向自冲洗+换热（API方案 21）也可以采用，但从工作效率上看不如 强制循环冲洗+换热。
四、热时效处理
焊接波纹管材料目前主要采用316L、TA2、177PH、哈C、Inconel718
热处理的目的：将奥氏体转变成马氏体，并使 马氏体中析出金属化合物，沉淀出硬化相，从 而使钢获得高强度、较高的塑性及屈强比。
经过热处理的波片维氏硬度为HV0.2375～ HV0.2475；不经过热处理的冷轧波片维氏硬度 为HV0.2255～HV0.2330。
考虑以下原则：
（1）对自润滑性好的组对（FH82A/SiC、YG6/ SiC、 FH82A/YG6） 可以取稍大值(因液膜不易被破坏，摩擦系数 不易增加。)。
焊接金属波纹管机械密封设计（尺寸选择）
焊接金属波纹管机械密封设计（参数计算）
(OD2 BD2 )
内装式 平衡系数：K= (OD2 ID2 )

外装式
平衡系数：K式中
OD是密封端面外径； ID是密封端面内径； BD是密封有效直径（即波纹管中径）。
金属波纹管焊接属于自熔焊，不用焊条，工 作气体是H2，保护气是Ar，采用微束等离子 焊接。
波纹管内圆焊接
波纹管外圆焊接
波纹管截面图（焊菇大小、焊菇对称性）
汉菇形状、尺寸要求：焊菇凸边R两边应匀称；单、双层波片 焊菇宽度W分别按式⑴和式⑵计算：
单层波片：W=(2.2～3)×波片厚度 双层波片：W=(4.2～5)×波片平均厚度
对于粘稠的介质，为保证波纹管保持良好的弹性，应选 用旋转型密封 ：旋转式金属波纹管密封在旋转离心力作 用下可以自身清洗波纹管，减少波纹管外围沉积和内侧 结焦 。
对于高温、低温、高速、轻微抽真空等工况推荐静止型。 静止型金属波纹管，不存在轴旋转时出现的离心力的影 响，起动、停止时的惯性影响，液体搅拌时的影响等， 故可适应高速旋转，也不存在密封环摆动现象，补偿贴 合性十分稳定。对密封腔体的热变型态（垂直度偏差、 静止环不正）振动有较好的吸收作用，密封端面的密封 效果极佳。此外如果介质受强烈搅动易结晶时，或者介 质易聚合、气化时，也推荐采用静止式机械密封，以避 免介质变化时波纹管补偿环端面产生过大摩擦力，破坏 液膜产生干摩擦，继而产生过大扭矩损坏波纹管或摩擦 副端面加速机封失效
800 600 400 200
0 95
98 2001 2004
普通机封与波纹管机封的对比
波纹管机封与弹簧机封结构上对比
波纹管机封的补偿环密封圈改至波纹管座处，去 掉了摩擦阻力，补偿环追随性提高，而且避免了 补偿环密封圈因轴串、振动所产生的磨损。
波纹管机封结构连贯，安装方便。
波纹管机封失效形式
动压槽示意图
机封示意图
安庆石化丙烯晴部反 应器冷却水泵
介质：锅炉水 温度：310 压力：5.6MPa API 682 Plan23+62
华北石化 介质：热水 温度：256 出口压力：4MPa API 682 Plan 23+62
在介质中有颗粒存在时，应使用硬对硬的端面配对，并 推荐选用旋转型密封
波纹管压缩量：一般3mm~6mm，一般占波纹管最大可 压缩量的30%~60%
弹簧比压：一般0.2左右
端面比压：与弹簧机封类似
端面比压的选取原则：
（1）必须高于弹簧比压；
（2）必须大于介质在端面温度升高时的饱和蒸汽压；

在保证以上条件下，尽量取小值，以防端面发热，破坏
液膜，加剧磨损，功率消耗增大，密封使用寿命减短。同时
五、最终定型处理 六、气密性检查 七、组焊 八、气密性检查
焊接金属波纹管机械密封设计
设计前期准备工作
了解使用条件。（压力、温度、介质、转速）对于 有腐蚀的特殊介质，最好要了解泵体使用的材料或 叶轮的材料，以便作为选择波纹管材料的参考
腔体结构尺寸 确认压缩量（寻问、查图） 确认波数 测量焊菇的厚度 使用情况、最好看看波纹管的失效情况
焊接金属波纹管机械密封基础知识
2019/8/16
波纹管的分类
波纹管分为橡胶波纹管、聚四氟 乙烯波纹管、金属波纹管
其中，金属波纹管又分为焊接金 属波纹管和液压成型金属波纹管
焊接金属波纹管术语和定义
单层波片：由一对波片焊接成组。 双层波片：由两对波片叠合焊接成组。 焊接金属波纹管组件：由波纹管与波纹管座及密
1。失弹 2。端面磨损 3。辅助密封
失效 4。断裂、爆
裂 5。腐蚀 6。冲刷
焊接金属波纹管制造过程
一、制片
波片钢模及聚胺脂模具
二、清洗
进行焊接的波片要求必须洁净、干燥， 尤其是内外焊缝处，这是生产出优质波 纹管的重要条件之一。
三、焊接
金属波纹管焊接属于精密焊接，要求操作室 内恒温、恒湿、无尘埃