شبکه‌های وسیعی از خطوط لوله فولادی را تصور کنید که شبیه اژدهایان قدرتمند هستند و به‌طور خستگی‌ناپذیر بخار با دمای بالا و مایعات خورنده را در شرایط آب و هوایی شدید حمل می‌کنند. چگونه این سیستم ها در برابر فشارهای شدید ناشی از انبساط و انقباض حرارتی بدون پارگی یا فروریختن مقاومت می کنند؟ پاسخ در یک جزء مهم و در عین حال اغلب نادیده گرفته شده نهفته است: مفصل انبساط.

درزهای انبساط که مانند یک اتصال انعطاف پذیر عمل می کنند، به طرز ماهرانه ای تغییرات ابعادی در خطوط لوله ناشی از نوسانات دما را جذب و جبران می کنند و عملکرد ایمن و پایدار کل سیستم ها را تضمین می کنند. این مقاله تجزیه و تحلیل جامعی از اصول، انواع، معیارهای انتخاب و کاربردهای درز انبساط ارائه می دهد.

درز انبساط که به عنوان جبران کننده یا اتصال انعطاف پذیر نیز شناخته می شود، وسیله ای است که در سیستم های خط لوله، مجرا یا کانتینر برای جذب تغییرات ابعادی ناشی از انبساط حرارتی، انقباض یا عوامل دیگر نصب می شود. با تغییر شکل ساختار خود، استرس را در سیستم خط لوله خنثی می کند، از پارگی لوله، آسیب به تجهیزات و کاهش صدا و لرزش جلوگیری می کند.

جزء اصلی یک اتصال انبساط، دم فلزی است - مجموعه ای از پیچش های ساخته شده از لوله های فلزی با دیواره نازک که انعطاف پذیری و الاستیسیته عالی را برای مقاومت در برابر فشار و تغییر شکل فراهم می کند. ملاحظات طراحی و ساخت باید دما، فشار، مشخصات متوسط ​​و الزامات جابجایی را در نظر بگیرند تا عملکرد قابل اطمینان اطمینان حاصل شود.

دم فلزی به عنوان عنصر الاستیک حیاتی که عملکرد اتصال انبساط را تعیین می کند، عمل می کند. شکل، اندازه و تعداد پیچش دم‌ها که معمولاً از طریق فرآیندهای شکل‌دهی هیدرولیکی، شکل‌دهی مکانیکی یا جوشکاری ساخته می‌شوند، مستقیماً بر سفتی، ظرفیت فشار و قابلیت تغییر شکل آن تأثیر می‌گذارند.

انتخاب مواد:انتخاب مواد دم بسیار مهم است و به خورندگی متوسط، دما و فشار بستگی دارد. مواد متداول عبارتند از:

• فولاد ضد زنگ:مقاومت در برابر خوردگی عالی و استحکام در دمای بالا را برای اکثر کاربردها ارائه می دهد
• فولاد کربنی:مقرون به صرفه اما مقاومت در برابر خوردگی محدود، مناسب برای رسانه های غیر خورنده
• آلیاژهای مبتنی بر نیکل:برای شرایط شدید مقاومت در برابر درجه حرارت بالا و خوردگی را ارائه دهید
• آلیاژهای تیتانیوم:دارای نسبت استحکام به وزن استثنایی و مقاومت در برابر خوردگی برای کاربردهای هوافضا

تکنیک های ساخت:کیفیت و عملکرد دمپایی به شدت به روش های تولید بستگی دارد:

• شکل دهی هیدرولیک:از فشار سیال برای شکل دادن به لوله‌های فلزی استفاده می‌کند که برای دم‌های بزرگ و پرفشار ایده‌آل است
• شکل دهی مکانیکی:از قالب ها و غلتک ها برای دم های کوچک و کم فشار استفاده می کند
• جوشکاری:حلقه‌های فلزی را به هم می‌پیوندد تا شکل‌های تخصصی دم را ایجاد کند

سازه های دم چند لایه معمولاً برای کاهش سختی و افزایش ظرفیت تغییر شکل استفاده می شود که از دو یا چند لایه فلزی جدار نازک تشکیل شده است که تحت فشار با هم کار می کنند.

اتصالات انبساط بر اساس اصول عملیاتی، خصوصیات ساختاری و الزامات کاربردی بسیار متفاوت است. در زیر چندین نوع رایج وجود دارد:

ابتدایی ترین نوع، متشکل از یک دم و انتهای اتصال است که صرفاً برای حرکت محوری در تاسیسات با محدودیت فضا طراحی شده است.

دارای دو دم با یک قرقره مرکزی برای قرار دادن حرکات محوری، جانبی و زاویه ای به طور همزمان، ایده آل برای سناریوهای جابجایی پیچیده.

دارای یک یا دو مکانیسم لولا با دم برای جذب جابجایی زاویه ای در حالی که در سیستم های با فشار بالا و قطر زیاد مقاومت می کند.

از دو مجموعه لولای عمود بر هم با یک دم برای مدیریت حرکت زاویه ای چند جهته در پیکربندی های لوله کشی پیچیده استفاده می کند.

فشارهای داخلی و خارجی را برای از بین بردن نیروهای رانش بر روی تکیه گاه های لوله در کاربردهای فشار بالا، یکسان می کند، که در پیکربندی های خطی و زانویی موجود است.

طراحی شده با فشار اعمال شده خارجی برای افزایش پایداری و ظرفیت فشار در سیستم‌های با قطر کم و فشار بالا.

دارای دم مستطیل شکل برای کانال کشی و سیستم های دودکش است که نیاز به توجه ویژه طراحی به توزیع تنش و پایداری دارد.

ساخته شده از پارچه های لایه ای مقاوم در برابر درجه حرارت بالا که انعطاف پذیری و آب بندی را برای سیستم های اگزوز فشار پایین ارائه می دهد و برای نصب سبک وزن علی رغم تحمل فشار محدود ارزش دارد.

ساخته شده با فلزات گیج سنگین برای محیط های پرفشار و خورنده، از جمله طرح های عدسی و فلنج برای توزیع بهینه تنش.

درزهای انبساط اغلب از لوازم جانبی ویژه ای برای افزایش عملکرد و قابلیت اطمینان استفاده می کنند:

محافظت از دم در برابر فرسایش و خوردگی رسانه، به شرح زیر است:

• آسترهای کشویی برای نگهداری آسان
• آسترهای دو جهته برای معکوس کردن جریان ها
• آسترهای یکپارچه به طور دائم به دم جوش داده شده اند

• انتهای جوش برای اتصال مستقیم لوله
• فلنج برای اتصالات پیچ و مهره ای

• یقه برای جلوگیری از گشاد شدن بیش از حد
• پوشش هایی برای حفاظت از محیط زیست

• حلقه های ریشه برای تقویت پایه های دم
• حلقه های یکسان کننده برای توزیع فشار
• میله های کنترل برای محدود کردن محدوده حرکت
• پیوندهای پانتوگرافی برای حرکت پیچیده

انتخاب مناسب درز انبساط مستلزم تجزیه و تحلیل جامع از موارد زیر است:

• قطر لوله، فشار و درجه حرارت
• مشخصات متوسط ​​و شرایط جریان
• اندازه و جهت جابجایی
• طرح بندی سیستم و قابلیت های پشتیبانی
• استانداردهای قابل اجرا (EJMA، GB/T 12777، و غیره)

این مولفه‌ها نقش‌های حیاتی در صنایع از جمله:

• فرآوری پتروشیمی
• تولید برق
• عملیات متالورژی
• سیستم های گرمایش منطقه ای
• مهندسی دریا
• کاربردهای هوافضا

نصب صحیح و نگهداری معمول برای عملکرد بهینه و طول عمر ضروری است:

• قبل از نصب، مشخصات را بررسی کنید و از نظر آسیب بررسی کنید
• از جهت گیری مناسب و پیش کشش طبق الزامات طراحی اطمینان حاصل کنید
• از روش ها و مواد جوشکاری واجد شرایط استفاده کنید
• برای کنترل وزن و نیروهای رانش تکیه گاه های مناسب نصب کنید
• بازرسی های منظم برای سایش، نشتی، یا تغییر شکل انجام دهید

برای تسهیل انتخاب مناسب درز انبساط، مهندسان باید موارد زیر را ارائه دهند:

• پارامترهای اساسی سیستم (اندازه، فشار، دما)
• خواص متوسط ​​و ویژگی های جریان
• الزامات جابجایی (محوری، جانبی، زاویه ای)
• ترجیحات اتصال (جوش داده شده، فلنجی)
• استانداردها و گواهینامه های طراحی قابل اجرا
• برای جایگزینی: جزئیات مفصل موجود و پیکربندی

به عنوان اجزای ضروری در سیستم های لوله کشی مدرن، اتصالات انبساط نیاز به بررسی دقیق در هنگام مشخصات، نصب و نگهداری دارند تا از عملکرد قابل اعتماد و طولانی مدت در شرایط عملیاتی سخت اطمینان حاصل شود.