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聚四氟乙烯—橡胶复合补偿器的结构特性及其应用

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补偿器是化工、石油、冶炼、电热等工程管道中不可缺少的挠性元件。尤其在强腐蚀的条件下,聚四氟乙烯补偿器更能发挥优越性。我国制造聚四氟乙烯补偿器的起步较晚,80代初试验成功小口径聚四氟乙烯波纹补偿器(由聚四氟乙烯薄膜缠绕烧结成型),直至90年代初,大口径的聚四氟乙烯补偿器一直依赖进口。

二、结构特点

1.橡胶层

该橡胶层阿夹有纱筋或玻璃纤维带,其作用类似汽车轮子外胎 它一方面具有很强的耐正压能力,另一方面具有一定的柔软性,并能有效防止聚四氟乙烯层受外来物理性破坏。

2.外金属加强环

它由不锈钢制作,既有很好的强度又能耐腐蚀,其作用是进一步提高补偿器耐正压妁能力。

由于采取上面两个措施,明显提高了补偿器耐正压能力 以DNS00mm 补偿器为例,耐正压能力从0.03MPa提高到1MPa。

3.聚四氟乙烯层

主要功能是防腐蚀,特别是防强腐蚀。

4.内金属支撑环

该金属环的外部包复聚四氟乙烯层,主要是用来提高补偿器的耐负压能力。未采用内金属支撑环的补偿器,基本上不能耐负压。采用内金属支撑环后,DN1 O00mm 的补偿器,可耐0.9MPa负压。

5.法兰

用于连接和密封。80年代初期,我国的聚四氟乙烯补偿器是二次烧结成型的,即将聚四氟乙烯薄膜缠绕成所需直径的管子.然后进行烧结。烧结后的聚四氟乙烯管子再放入所需规格的补偿器模型中加压并加温,以得到所需形状的成品。这种补偿器经二次加温烧结后,聚四氟乙烯材料性能受到损伤.柔性下降.脆性上升,并易老化,使用一段时间后,会出现破裂。特别在制造大口径补偿器时.就难能用这种工艺实现。

为了解决这个关键技术问题,我们参考了国外同类产品实样和有关资料后.开始琢磨探索新的路子。国外太口径补偿器是使用聚四氟乙烯板材连接法制作的。到目前为止,国外连接聚四氟乙烯板材主要使用两种方法。一种是搭接法;另一种是焊接法。这两种方法各有其优点,也同时存在不同程度的缺陷。我们经 多次研究和试验,创造了~ 种新的连接法一聚四氟乙烯板材熔融连接法 这种方法的连接效果搬佳,接头外观完整,几乎没有接缝痕迹,其强度已超出国外现有的连接方法。聚四氟乙烯板材熔融连接法的试验成功不仅使我们生产高质量、大口径补偿器成为现实,而且为制造大型设备的防腐衬里开拓了崭新的路子。经过近几年的不断努力,该产品已系列化。公称直径从DN25mm 到DN6 500mm。

三、技术性能

由于该补偿器采用波纹结构,它除了具有良好的吸振,隔振效果外,还具有较强的轴向伸缩补偿和角向弯曲补偿能力。它能够为管路与管路,设备与设备,管路与设备连接的相对位差以及设计和施工中的误差提供一定的补偿量。因聚四氟乙烯材质柔软,故变形应力小,抗疲劳性能好。我们生产的聚四氟乙烯一橡胶复合补偿器在工作压力小于1MPa、工作温度为-1。0~180℃ 的条件下,连续疲劳试验的最大循环次数可达4 500次之多。

聚四氟乙烯补偿器具有良好的抗老化性能。它可以长期在200"C温度条件下工作.甚至在260~C温度条件下仍不会出现老化现象。因此,氯碱工程中酸蒸汽也不会对它构成威胁。在自然气候条件下,即使在外暴露几十年,其材质也不会产生物理性劣化。

该补偿器的最大特点就是耐强腐蚀。由于聚四氟乙烯材料的碳氟键的氟原子外壳具有特殊结构,使得它对几乎所有常用的化学品和溶剂都呈现惰性。在一般有机溶剂中,它还表现不溶解性。除了全氟代氟碳化合物能在它的溶点温度下溶胀外,几乎没有一种溶剂或化台物能在低于300"C的温度条件下溶解它。其突出的耐腐蚀性能超过铂、金等贵金属。在常用的超低碳不锈钢波纹补偿器无法胜任的盐酸、稀硫酸和氢氟酸的管道工程中,它更能显示出独特的优越性。

该补偿器正是由于具备上述优良的技术性能.近几年来,它在我国的有色冶炼和石化工业以及钢铁和电力工业中碍到越来越广泛的应用。

四、应用情况

80年代后期,我厂生产的第一只聚四氟乙烯一橡胶复合补偿器是***厂试用成功的。该厂硫酸车问净化工序的稀酸管道(材质为AV和PVA)和烟道(材质为FRD)上原设计使用大量日本产的补偿器(其通径为DN50mm~2 500mm)。但是。这些80年代引进的设备相继面临着配件更换的问题。由于进口补偿器的价格高昂而且供货不及时,所以配件的国产化是摆在我们面前急需要解决的问题。为了解决用户的燃眉之急,我厂组织技术力量.在贵溪厂的大力1办助下进行攻关。在分析

消化了进口补偿器的技术资料后,着手研制有自己特色的产品 该产品研制出来后,首先在空塔稀酸循环泵出口处使用(此处液体压力约为0,32MPa),替换了日本的产品(DN350mm)而首获成功。从此以后,开始在稀酸管道上使用其规格从DN5Omm 扩大到DN450mm。后来在DN1 700mm和DN 2 500mm 的烟道上使用该厂在酸管道上使用的补偿器现场条件是:硫酸浓度为15左右,温度6l℃ ,压力0.32MPa。烟道上使用条件是;63"C含SO2饱和湿烟气,压力为0.01MPa。实践证明,我厂生产的补偿器使用寿命已达到甚至超过日本同类产品,而价格仅是进口产品的十分之一,较好地解决了该产品的国产化问题。