3-54　三层波纹管焊接与制造技术

　　波纹管称为轴对称的带状壳体，由于它的几何特点，能承受轴向力、横向力、弯矩等作用，能产生较大的位移，能用于联接、密封、补偿和介质隔离等功能器件，具有使用寿命长，安全性高，可靠性好等优点，基本尺寸见表1。

表1焊接波纹管基本尺寸

　　采用宽度400mm、厚度0.2mm的1Cr18Ni9Ti软态不锈钢带为焊接波纹管的焊接材料。以外径f350mm，f230mm两种焊接波纹管为研究对象，通过工艺实验，选择合理的焊接工艺参数，完成对波纹管施焊。焊后对外形尺寸、稳定性、疲劳强度等进行检测，通过金相分析、真空检漏等，其综合技术指标均达到设计标的。通过对这两种焊接波纹管的研制，已掌握这两种焊接波纹管的制造技术，为其它类型焊接波纹管的开发提供了技术参考。

　　理论刚度的确定：刚度是焊接波纹管的重要参数之一，焊接波纹管的刚度取决于膜片的材料和几何参数，随着波纹深度的增加，膜片的初始刚度也增加，使膜片特性更呈线性。根据不同的刚度要求，选择不同的焊接材料和膜片的几何参数。要确定焊接波纹管的刚度，应首先计算出焊接波纹管理论刚度初始值K₁，再通过刚度实验对计算的理论刚度值进行验证，对理论初始刚度值进行修正。经过计算得到：外径f350mm的理论初始刚度K₁为320N/mm；外径f230mm的理论初始刚度K₁为520N/mm。

疲劳强度的确定：疲劳强度是衡量焊接波纹管的基本特性之一，是用来衡量在循环条件下的寿命指标。波纹管疲劳强度的计算方法，是确定波纹管危险点的应力和疲劳强度之间的联系。根据波纹管所受到的压力和位移，确定波纹管上产生应力s¹₁和s¹₂的循环参数，再确定波纹管的主应力，根据加载的条件，计算出危险点的等效应力s=(s²₁+s²₂-s_1s2)^1/2。

　　根据波纹管危险点主应力，计算合成等效应力值，确定波纹管疲劳强度lgN=a-mlgs。

　　外径f350mm焊接波纹管疲劳强度N_min＝10000次；外径f230mm焊接波纹管疲劳强度N_min＝14700次。焊接波纹管的制造工艺：通过焊接工艺试验，选择合理的焊接工艺参数，制定可行的工艺路线。焊后结果分析：焊缝通过宏观金相检测（见图1），未发现裂纹、夹渣、未熔合、过烧等焊接缺陷，焊缝表面平整、光滑，焊接数据为：熔池深度0.77~1.22mm，熔池表面宽度1.28~1.68mm，有效焊深0.74~1.00mm。通过对焊缝显微组织进行观察，未发现有明显的显微缺陷，焊缝顶部为胞状晶的显微组织、焊缝中心为胞状晶与柱状树枝晶的显微组织、熔合区为树枝晶的显微组织。波纹管的真空检漏：对波纹管采用罩氦法质谱检漏，其漏率<1´10-⁸Pa×m³/s。波纹管压缩位移：波纹管实际伸缩量能达到自由长度的50%。尺寸公差：波距9±1.1mm、波高40±1.65mm；（f230波纹管波高30±1.65mm）形位公差：同轴度£f5mm、垂直度£f2.3mm；理论初始刚度试验值为280~363N/mm，（f230波纹管理论初始刚度值为480~465N/mm），试验压力0.1MPa，加压前后波距变化比£1.05；（试验压力0.25MPa，加压前后波距变化比£1.01）。气密性试验：试验压力0.15MPa，保压10min，各部分无泄漏；稳定性试验：在压缩±12mm，压力0.15MPa下，波距变化比£1.02；疲劳强度试验：工作压力0.1MPa，行程±12mm，频率4次/min，寿命大于10⁴次；无损探伤达到GB3323的Ⅱ级要求（见图2）。