一种超低温金属膨胀节
阅读说明：本技术 一种超低温金属膨胀节 (Ultralow-temperature metal expansion joint ) 是由 齐金祥 陈广斌 陈四平 于 2021-08-16 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种超低温金属膨胀节,包括：左端接管、波纹管以及右端接管,所述左端接管、波纹管和右端接管焊接后构成所述金属膨胀节主体。所述左端接管、所述右端接管外分别设置左环板、右环板。所述波纹管外部、所述左环板和右环板之间填充陶瓷纤维毯。所述陶瓷纤维毯外部设置对插的左保护罩和右保护罩,导向套管穿过所述左环板的导向孔后与所述右环板间焊接固定。所述左端接管外侧包覆三层左保温管和左保温环板,所述右端接管外侧包覆三层右保温管和右保温环板。左环板、左保温环、左保护罩外侧包覆三层左导向保温管,所述右环板、所述右保温环、右保护罩外侧包覆三层右导向保温管；每层左导向保温管、右导向保温管膨胀缝交错布置。(The invention discloses an ultralow temperature metal expansion joint, which comprises: the metal expansion joint comprises a left end connecting pipe, a corrugated pipe and a right end connecting pipe, wherein the left end connecting pipe, the corrugated pipe and the right end connecting pipe are welded to form the metal expansion joint main body. And the left end connecting pipe and the right end connecting pipe are externally provided with a left annular plate and a right annular plate respectively. And ceramic fiber blankets are filled outside the corrugated pipe and between the left ring plate and the right ring plate. The ceramic fiber blanket is externally provided with a left protective cover and a right protective cover which are oppositely inserted, and a guide sleeve penetrates through the guide hole of the left ring plate and then is fixedly welded with the right ring plate. The left end joint pipe is coated with three layers of left heat preservation pipes and a left heat preservation ring plate, and the right end joint pipe is coated with three layers of right heat preservation pipes and a right heat preservation ring plate. The outer sides of the left ring plate, the left heat-insulating ring and the left protective cover are coated with three layers of left guide heat-insulating pipes, and the outer sides of the right ring plate, the right heat-insulating ring and the right protective cover are coated with three layers of right guide heat-insulating pipes; and expansion joints of the left guide heat-insulation pipe and the right guide heat-insulation pipe on each layer are arranged in a staggered manner.)
技术领域
本发明属于管道补偿技术领域，尤其涉及一种超低温金属膨胀节。
背景技术
-100℃～-196℃的超低温液化天然气管道一般选用奥氏体不锈钢钢管，钢管外部包覆很厚的保冷材料进行保冷。由于奥氏体不锈钢的线膨胀量很大，介质的温度又十分低，因此该工况的超低温管道的位移量很大。为了吸收该位移一般管道上会设置π型弯等利用管系自身柔性去吸收该位移量，有些管道采用金属波纹管膨胀节去吸收该位移。当采用π型弯等利用管系自身柔性去补偿时，由于位移量很大，不锈钢管的壁厚很薄，强度很低，极易造成管道的焊缝开裂。而采用金属波纹管膨胀节去补偿位移时，由于保冷层的设置，无法监测到整个膨胀节的工作状态。而且当管道产生位移时，管道外侧设置的保冷层也会发生位移变化，极易造成保冷层产生微小的泄露，从而对内部介质的流动产生影响，同时由于保冷层的变化，水蒸气会从外界透过保冷层产生结露，进而结冰，随着冰粒的不断增大会破坏保冷材料，影响保冷效果。
现阶段超低温管线中膨胀节的选用一直是空白状态，如何保证膨胀节既能吸收位移，又能保证保冷层的保冷效果是目前本领域技术人员亟待解决的问题。现有的处理方式为通过设置π型弯采用管道自身补偿来吸收热位移，但受空间限制，受力限制和位移限制，有些位置无法满足位移和受力要求。同时管线变形后保冷层开裂的问题时有发生。
发明内容
本发明要解决的技术问题为：现有的超低温管线存在的膨胀位移问题。
为了解决上述技术问题，本发明公开了一种超低温金属膨胀节，包括：左端接管、波纹管以及右端接管，所述左端接管、波纹管和右端接管焊接后构成所述金属膨胀节主体；
所述左端接管、所述右端接管外分别设置左环板、右环板；所述波纹管外部、所述左环板和右环板之间填充陶瓷纤维毯；
所述陶瓷纤维毯外部设置对插的左保护罩和右保护罩，导向套管穿过所述左环板的导向孔后与所述右环板间焊接固定；
所述左端接管外侧包覆三层左保温管和左保温环板，所述右端接管外侧包覆三层右保温管和右保温环板；
所述左环板、所述左保温环、所述左保护罩外侧包覆三层左导向保温管，所述右环板、所述右保温环、所述右保护罩外侧包覆三层右导向保温管；每层左导向保温管、右导向保温管膨胀缝交错布置。
可选的，所述左保护罩外侧、所述右保护罩外侧均设置有位移传感器和温度传感器。
可选的，最外层所述导向保温环、最外层所述保温管、最外层所述保温环外侧均设置防护层。
可选的，所述防护层材质为碳钢。
可选的，所述波纹管依次经过不锈钢钢板下料、焊接、套合以及模具压制成型工艺得到。
可选的，所述左端接管、右端接管均依次经过不锈钢板下料、卷制、焊接车床机械加工得到。
可选的，所述左环板的环板下料成圆环，所述圆环环板上采用钻床加工有导向孔，所述左环板套入到所述左端接管定位后进行焊接，焊接后对连接焊缝进行着色探伤，组成左端接管组件。
可选的，所述右环板套入到右端接管定位后进行焊接，焊接后对连接焊缝进行着色探伤，组成右端接管组件。
本发明具有以下优点：
本发明实施例公开的金属膨胀节，一方面，通过导向套管的设置，可以保证膨胀节按照预计的位移方向进行膨胀；第二方面，通过设置保冷结构，能够对初始状态以及运行状态下金属膨胀节进行的有效保冷。
附图说明
图1为本发明实施例的一种金属膨胀节的结构示意图。
具体实施方式
下面根据具体的实施例，结合附图针对本发明进行详细说明。应当理解，此处所述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明的金属膨胀节，包括：左端接管、波纹管以及右端接管，左端接管、波纹管和右端接管焊接后构成金属膨胀节主体；左端接管、所述右端接管外分别设置左环板、右环板；所述波纹管外部、所述左环板和右环板之间填充陶瓷纤维毯；陶瓷纤维毯外部设置对插的左保护罩和右保护罩，导向套管穿过左环板的导向孔后与右环板间焊接固定；该导向套管起到对位移导向作用，防止膨胀节吸收位移时发生偏转导致保冷层破坏。左端接管外侧包覆三层左保温管和左保温环板，右端接管外侧包覆三层右保温管和右保温环板；左环板、左保温环、左保护罩外侧包覆三层左导向保温管，右环板、右保温环、右保护罩外侧包覆三层右导向保温管；每层左导向保温管、右导向保温管膨胀缝交错布置，从而达到保冷效果和吸收位移的作用。左保护罩外侧、右保护罩外侧均设置有位移传感器和温度传感器，通过导向套管内部将接在左、右保护罩外侧的位移传感器和温度传感器信号传导中控室中，全程监控保冷层效果和膨胀节的工作状态。最外层导向保温环、最外层保温管、最外层保温环外侧均设置防护层，起到保护保温层的作用。在一种可选的实施例中，防护层材质为碳钢。
本发明提供的金属膨胀节，可以达到吸收管线位移和保冷的效果，通过导向套管的设置，可以保证膨胀节按照预计的位移方向进行膨胀。同时通过设置合适的保冷结构，保证膨胀节在初始状态以及运行状态下的保冷效果，还可以通过导向套管内部将接在左、右保护罩外侧的位移传感器和温度传感器信号传导中控室中，全程监控保冷层效果和膨胀节的工作状态。
下面结合附图1对本发明实施例的金属膨胀节进行详细说明。
如图1所示，本发明实施例的金属膨胀节包括：左端接管1、左环板2、左保护罩3，陶瓷纤维毯4、波纹管5、右保护罩6、右环板7、右端接管8、左外一层保温管9、左外二层保温管10、左外三层保温管11、导向套管12、左外防护套13、左外三层保温环14、左外二层保温环15、左外一层导向保温管16、左外二层导向保温管17、左外一层保温环18、左外三层导向保温管19、传感器20、右外三层导向保温管21、右外二层导向保温管22、右外一层导向保温管23、右外一层保温环24、右外二层保温环25、右外三层保温环26、右外防护套27、右外一层保温管28、右外二层保温管29以及右外三层保温管30。
在一种可选的实施例中，波纹管5依次经过不锈钢钢板下料、焊接、套合以及模具压制成型工艺得到。模具压制成型工艺具体可以为：将不锈钢钢板下料、焊接、套合后，放置到专用成型模具上进行波纹管成型。
在一种可选的实施例中，左端接管1、右端接管8均依次经过不锈钢板下料、卷制、焊接车床机械加工得到，加工得到的左端接管、右端接管表面的光洁度可达到Ra12.5。
在一种可选的实施例中，左环板2的环板下料成圆环，圆环环板上采用钻床加工有导向孔，左环板2套入到左端接管1定位后进行焊接，焊接后对连接焊缝进行着色探伤，组成左端接管组件。在实际实现过程中，可对连接焊缝按照NB/T47013.5-2015标准进行着色探伤，使其满足I级合格。
在一种可选的实施例中，右环板7套入到右端接管8定位后进行焊接，焊接后对连接焊缝进行着色探伤，组成右端接管组件。在实际实现过程中，可对连接焊缝按照NB/T47013.5-2015标准进行着色探伤，使其满足I级合格。
左端接管组件右端插入到波纹管5左端，左端右端接管组件左端插入到波纹管5右端，采用氩弧焊对上述连接周向焊缝进行焊接，焊接后对连接焊缝按照NB/T47013.5-2015标准进行着色探伤，I级合格。波纹管外侧包裹陶瓷纤维毯4，并固定牢固。左保护罩3、右保护罩6由两瓣半圆组成，将左保护罩3两瓣扣合在一起，再将左保护罩3左端与左环板2进行焊接，将右保护罩6两瓣扣合在一起，再将右保护罩6右端与右环板进行焊接。导向套管12采用钢管制作，前端开两个φ8mm圆孔，将导向套管12穿过左环板2的导向孔，导向套管12右端与右环板7焊接，温度和位移传感器20布置于左保护罩3、右保护罩6外壁，传感器20接线通过导向套管12前端φ8mm圆孔穿入导向套管12内，用于接到中控室中，组成波纹管组件。
波纹管组件通过专用模具发泡制作左外一层保温管9、左外一层保温环18、右外一层保温管28、右外一层保温环24，保温层固化后，再在左外一层保温环18、右外一层保温环24外采用专用模具发泡制作左外三层导向保温管19、右外三层导向保温管21。左外三层导向保温管19和右外三层导向保温管21之间预留膨胀间隙；待左外三层导向保温管19、右外三层导向保温管21固化后，再通过专用模具发泡制作左外二层保温管10、左外二层保温环15、右外二层保温管29、右外二层保温环25，保温层固化后，再在左外二层保温环15、右外二层保温环25外采用专用模具发泡制作左外二层导向保温管17、右外二层导向保温管22。左外二层导向保温管17和右外二层导向保温管22之间预留膨胀间隙；待左外二层导向保温管17、右外二层导向保温管22固化后，再通过专用模具发泡制作左外三层保温管11、左外三层保温环14、右外三层保温管30、右外三层保温环26，保温层固化后，再在左外二层保温环14、右外二层保温环26外采用专用模具发泡制作左外一层导向保温管16、右外一层导向保温管23。左外一层导向保温管16和右外一层导向保温管23之间预留膨胀间隙；左外三层导向保温管19和右外三层导向保温管21之间预留膨胀间隙、左外二层导向保温管17和右外二层导向保温管22之间预留膨胀间隙、左外一层导向保温管16和右外一层导向保温管23之间预留膨胀间隙相互错开。最后在保温层外层包裹左外防护套13、右外防护套27，左外防护套13、右外防护套27采用镀锌碳钢板进行制作。
本发明实施例公开的金属膨胀节，一方面，通过导向套管的设置，可以保证膨胀节按照预计的位移方向进行膨胀；第二方面，通过设置保冷结构，能够对初始状态以及运行状态下金属膨胀节进行的有效保冷；第三方面，通过导向套管内部将接在左、右保护罩外侧的位移传感器和温度传感器信号传导中控室中，可全程监控保冷层效果和膨胀节的工作状态。
需要说明的是，以上所述，仅为本发明最佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
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