ASME“U”钢印金属补偿器的设计验证

 　金属补偿器是压力容器和管道系统中的热补偿和位移补偿元件，其关键件是金属波纹管，金属补偿器用途本身决定了他必须具有一定的强度，较大的柔度和疲劳性能，华洁对金属补偿器的设计，制造做出了具体规定，必须通过必要的实验验证后，方可用其设计公式，下面我们来就如何实现试验验证做一些商讨。

　　一：试验策划
1：验证要求
1.1在按照规范进行疲劳计算时，必须用有关的试验或应变测试在同样基准设计（退火状态以及成形状态的波纹管应认为是分别的设计）相一致的膨胀节组件批上由制造厂加以证实以证明爆破压力以及循环寿命的可预测性。
1.2任何分析方法的证实应由同样基准设计波纹管的5次独立试验所得数据为基础。
1.3试验用波纹管应至少三波。
1.4当与有计算方法所得数据进行比较时，试验数据应证明波纹管的破坏压力等于或大于在室温时的3倍最大许用工作压力。
二：验证件要求的理解
上面的验证要求并未对5次独立试验做出具体规定，给试验验证带来了不可操作性和理解多样性。如何理解5次独立试验就有以下可能的答案：（1）可对同样规格尺寸的5件产品进行相同位移下的规定次数的疲劳试验；（2）可对同样规格尺寸的5件产品进行5个不同位移下的规定次数的疲劳试验；（3）也可对不同规格尺寸的5件产品进行疲劳试验等。
为了回答上述问题，不妨借鉴一下ASMEIII核设施部件建造规则，EJMA和UG-101。
首先，ASMEIII中的NC或ND分卷中3649.4及EJMA波纹管膨胀节设计中实验验证的要求：
2.1至少需要对波纹数目不少于3个，不同规矩尺寸的波纹管进行5次爆破试验；
2.2至少需要对直径、波数不同的波纹管进行10次屈曲失稳试验；
2.3至少需要对直径、厚度、波形不同的波纹管进行25次疲劳试验，来获得用于分析的S-N曲线。
另：从试验疲劳计算公式的角度来看，也应取不同的总应力范围St来验证N的适用性。
其次，ASME中UG-101（d）（2）确定最大许用工作压力的验证试验-几何形状相似中有以下规定：用一系列验证试验（该验证试验均匀覆盖了全部尺寸、压力或其他变素的范围）的结果做出平滑曲线用内插法来确定，具体要求为：应进行充分试验，提供至少5个点，点与点间的增量应为所覆盖范围的20％至30％；　曲线应按试验数据的较低值来绘制，不允许用外推法。
综合上述：5次独立试验应理解为至少对不同规格尺寸及设计压力的5件产品进行试验来覆盖所需要的目标产品。
三：试验方案
（1）总体方案
3.1方案一：用达到规定疲劳寿命试验次数的试验件继续进行爆破试验验证，试验条件较苛刻，试验件数量少，即对每件试验件而言，均要进行，水压试验、气密试验、疲劳寿命试验，爆破试验。
3.2方案二：疲劳寿命试验件与爆破试验的试验件分开，进行单独试验，即一部分试验件进行水压试验、气密试验、疲劳寿命试验；另一部分试验件进行水压试验、气密试验、爆破试验。
（2）疲劳寿命试验方案
a为了在位移情况下，满足试验件内部的水压基本保持不变，应将相联通（中间平板）的两试验件安装在试验台上，一端固定，另一端可随中间平板位移。
b向试验件内充以水压。
c调节试验台中的位移传感器及中间平板的位置，使其中间平板即试验件的位移量符合规定。
d调节试验台，使其中间平板的位移速度≤25mm/s。
e操作试验台，使试验件按上述位移和平稳的速度进行往返运动。
f往返运动并计数，试验期间，目视检查，试验件表面应无泄漏。
（3）爆破试验方案
将单件产品两端固定、密封，进行水压试验，逐级升压直至爆破。
                  

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