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摘要：某厂浆液循环泵出口膨胀节因老化更换不足一个月后，新膨胀节又发生漏浆缺陷。通过对膨胀节进行受力分析及解体观察，认为由于安装工艺不正确，膨胀节橡胶体未被法兰压紧，缓冲流体冲击力的过程中，螺栓附近的橡胶体撕扯变形，失去密封作用，浆液从紧固螺栓与橡胶体之间的缝隙泄露。提出在安装大型管道膨胀节时，需保证与膨胀节连接的两端法兰处于自然状态，橡胶体被法兰均匀压紧，保证流体冲击力由管道方向橡胶体承受。
关键词：膨胀节；活套法兰；橡胶体
1 前言
某廠采用石灰石石膏湿法脱硫，安装有四台浆液循环泵，为缓冲浆液循环泵运行过程中液体的冲击力，在浆液循环泵进出口管道上均装有DN1200的膨胀节，膨胀节本体为橡胶材质，沿管路方向橡胶体起缓冲液体冲击力作用，垂直于管路方向橡胶体起密封垫片作用，二者相互连接为一个整体。垂直于管路方向的橡胶体由法兰压紧固定。浆液循环泵进出口膨胀节已使用近4年时间，出口膨胀节本体出现龟裂老化现象，于是利用机组调停机会将其更换，但更换后不足一月该膨胀节发生漏浆。经检查确认缺陷原因为安装工艺不正确，膨胀节橡胶体未被活套法兰压紧，缓冲流体冲击力的过程中，螺栓附近的橡胶体撕扯变形，失去密封作用，浆液从紧固螺栓与橡胶体之间的缝隙泄露。
2 浆液循环泵管道系统
浆液循环泵为离心泵，浆液通过大小头，DN1200的膨胀节后，再经由直管段和两个弯头段喷入吸收塔，系统图如下：
3 膨胀节受力分析
浆液在管道中流动时会对弯头产生冲击，根据动量定理可以计算浆液在弯头中产生的冲击力。
已知参数：浆液密度ρ=1048Kg/m3（十分钟平均值），浆液循环泵流量Q=10500m3/h，扬程H=25.68m，管道截面积S=1.1304m2 （管道直径为1.2m），拉杆螺栓截面积s=1.77×10-3m2
选取弯管壁面和进出口截面内的体积为控制体，建立坐标系，设弯管对控制体的约束力为F，其在x、y方向上的分力分别为Fx、Fy，受力图见图三。
4 膨胀节损坏原因分析
之前旧膨胀节使用寿命接近四年时间，而更换后膨胀节仅使用一个月左右就发生漏浆事故，经分析为安装工艺有问题，分析如下：
1）安装膨胀节时，膨胀节下部大小头及上部弯头需通过其他方式悬吊固定，在自然状态下与膨胀节进行连接。而此次更换膨胀节时仅对上部弯头进行悬吊，下部大小头通过螺栓初步与膨胀节连接后，再将螺栓上紧，此期间膨胀节作为大小头重力的主要受力部件，这就导致螺栓紧固时未将垂直于管道方向的橡胶体充分压紧。导致膨胀节在承受流体冲击力时，垂直于管道方向的橡胶体发生滑动，螺栓孔附近橡胶被撕扯变形，失去密封作用（见图四）。
2）由于更换的膨胀节为全新备件，垂直长度为标准的300mm。但旧膨胀节经过长时间使用，发生10mm左右形变，总长度变为310mm。新膨胀节安装后，长度不够，安装人员未增加垫片，而是希望通过紧固螺栓，将膨胀节拉长。在此拉伸过程中也导致螺栓孔附近橡胶被撕扯变形，失去密封作用。
5 总结
通过此次膨胀节漏浆缺陷，可以得出以下经验：
1）安装大型膨胀节时，需提前将与膨胀节连接管道悬吊固定好，在自然状态下与膨胀节对接。
2）管道与膨胀节法兰间的螺栓一定要上紧，避免橡膠体因未被压紧而发生滑动撕裂情况。
3）更换膨胀节时注意旧膨胀节的变形量，变形量应通过增加垫片来弥补，而不是通过紧固螺栓来强制拉伸新安装的膨胀节。
4）合理调整金属拉杆螺栓，确保其在允许变形量范围内调整。既避免流体冲击力全部作用于橡胶体，又防止影响膨胀节的补偿量。
参考文献：
[1] 杜广生 工程流体力学 北京：中国电力出版社. 2004：71-73.
[2] 苏逸 材料力学 北京：水利水电出版社，1989：18-19.
关键词：膨胀节；活套法兰；橡胶体
1 前言
某廠采用石灰石石膏湿法脱硫，安装有四台浆液循环泵，为缓冲浆液循环泵运行过程中液体的冲击力，在浆液循环泵进出口管道上均装有DN1200的膨胀节，膨胀节本体为橡胶材质，沿管路方向橡胶体起缓冲液体冲击力作用，垂直于管路方向橡胶体起密封垫片作用，二者相互连接为一个整体。垂直于管路方向的橡胶体由法兰压紧固定。浆液循环泵进出口膨胀节已使用近4年时间，出口膨胀节本体出现龟裂老化现象，于是利用机组调停机会将其更换，但更换后不足一月该膨胀节发生漏浆。经检查确认缺陷原因为安装工艺不正确，膨胀节橡胶体未被活套法兰压紧，缓冲流体冲击力的过程中，螺栓附近的橡胶体撕扯变形，失去密封作用，浆液从紧固螺栓与橡胶体之间的缝隙泄露。
2 浆液循环泵管道系统
浆液循环泵为离心泵，浆液通过大小头，DN1200的膨胀节后，再经由直管段和两个弯头段喷入吸收塔，系统图如下：
3 膨胀节受力分析
浆液在管道中流动时会对弯头产生冲击，根据动量定理可以计算浆液在弯头中产生的冲击力。
已知参数：浆液密度ρ=1048Kg/m3（十分钟平均值），浆液循环泵流量Q=10500m3/h，扬程H=25.68m，管道截面积S=1.1304m2 （管道直径为1.2m），拉杆螺栓截面积s=1.77×10-3m2
选取弯管壁面和进出口截面内的体积为控制体，建立坐标系，设弯管对控制体的约束力为F，其在x、y方向上的分力分别为Fx、Fy，受力图见图三。
4 膨胀节损坏原因分析
之前旧膨胀节使用寿命接近四年时间，而更换后膨胀节仅使用一个月左右就发生漏浆事故，经分析为安装工艺有问题，分析如下：
1）安装膨胀节时，膨胀节下部大小头及上部弯头需通过其他方式悬吊固定，在自然状态下与膨胀节进行连接。而此次更换膨胀节时仅对上部弯头进行悬吊，下部大小头通过螺栓初步与膨胀节连接后，再将螺栓上紧，此期间膨胀节作为大小头重力的主要受力部件，这就导致螺栓紧固时未将垂直于管道方向的橡胶体充分压紧。导致膨胀节在承受流体冲击力时，垂直于管道方向的橡胶体发生滑动，螺栓孔附近橡胶被撕扯变形，失去密封作用（见图四）。
2）由于更换的膨胀节为全新备件，垂直长度为标准的300mm。但旧膨胀节经过长时间使用，发生10mm左右形变，总长度变为310mm。新膨胀节安装后，长度不够，安装人员未增加垫片，而是希望通过紧固螺栓，将膨胀节拉长。在此拉伸过程中也导致螺栓孔附近橡胶被撕扯变形，失去密封作用。
5 总结
通过此次膨胀节漏浆缺陷，可以得出以下经验：
1）安装大型膨胀节时，需提前将与膨胀节连接管道悬吊固定好，在自然状态下与膨胀节对接。
2）管道与膨胀节法兰间的螺栓一定要上紧，避免橡膠体因未被压紧而发生滑动撕裂情况。
3）更换膨胀节时注意旧膨胀节的变形量，变形量应通过增加垫片来弥补，而不是通过紧固螺栓来强制拉伸新安装的膨胀节。
4）合理调整金属拉杆螺栓，确保其在允许变形量范围内调整。既避免流体冲击力全部作用于橡胶体，又防止影响膨胀节的补偿量。
参考文献：
[1] 杜广生 工程流体力学 北京：中国电力出版社. 2004：71-73.
[2] 苏逸 材料力学 北京：水利水电出版社，1989：18-19.