2.1客户的设计工艺参数及要求见表1。

2.2满足客户工艺要求的设计参数根据客户位移量及疲劳设计寿命要求，确定膨胀节成型前的厚度及设计波数。依据GB/T12777-2008《金属波纹管膨胀节通用技术条件》及ASTMB333《镍一钥合金板、薄板和带材》哈氏合金N10675材料的相关要求，合理确定膨胀节成型过程的弯曲半径，并按GB/T12777-2008《金属波纹管膨胀节通用技术条件》中的刚度及疲劳寿命计算公式进行校核。膨胀节的最终设计参数见表2∶

2.3膨胀节工艺参数的计算与校核

依据GB/T12777-2008《金属波纹管膨胀节通用技术条件》标准中无加强U型膨胀节的相应公式，对DN500膨胀节的各项应力、疲劳寿命、膨胀节的轴向刚度、轴向位移、平面失稳压力进行计算及校核，其结果详见表3～表8。

2.4膨胀节计算及校核结论

（1）膨胀节平面失稳压力0.74MPa>设计压力0.15MPa，满足膨胀节使用要求;

（2）膨胀节轴向整体位移20mm、横向位移10mm、角向位移1°状态下，计算疲劳寿命为7272次，满足标准及客户要求的疲劳寿命7000次;

2.5膨胀节的详细图

根据客户的条件图以及要求，最终膨胀节的结构设计详细图见图1;

3膨胀节制作技术方案

3.1UNSN10675哈氏合金B3材料该产品的波纹管和内衬筒组件材质均为ASTMB333，UNSN10675，ALLOYB3（以下简称为B3）。B3是一种以镍、钼、钴等元素组成的镍基高温合金，含镍量约为65%。B3镍基合金材料是在哈氏合金B2的基础上改进的新材料，提高了材料的热稳定性，从而提高了耐蚀性能，同时，改善了热成形与冷成形性能。近年来，已经越来越多地应用于化工装备的生产制造中。目前，国内暂无该材质波纹管的液压成型经验可供参考，且B3板材较为贵重，为保证膨胀节产品的成型率，制作过程中针对以下几个方面进行探讨。

3.2原材料性能

此膨胀节B3板材共有1mm（波纹管管坯用料）和3mm（内衬筒用料）两种规格。采购时应满足ASTMB333标准，且固溶状态交货，原材料到厂后，应复验原材料化学成分及力学性能，，确保板材性能符合标准要求。为保证膨胀节成型过程中不因应力产生裂纹，且消除管坯卷制时产生的应力，并对焊缝进行性能恢复，对原材进行固溶处理，表9为波纹管管坯用lmm的B3材料实测固溶前后力学性能值与标准值对比。

由上表可以看出，B3板材在固溶热处理后的抗拉强度和屈服强度变化不大，但延伸率有较为明显的提升，有利于波纹管的压制成型。建议在液压成型工序前增加了管坯的固溶热处理，以提升管坏的冷变形能力。

3.3热处理讨程中的注意事项

B3材料热处理敏感性较强，热处理的方式及温度不当，材料容易造成龟裂。在热处理之前和热处理过程中，应始终保持膨胀节清洁和无污染，这一点非常重要。在加热过程中，膨胀节不能接触硫、磷、铅及其他低熔点金属，否则会损害合金的性能，使合金变脆。加热炉最好为电炉，如采用燃气或燃油炉，燃料中的含硫量越低越好，根据材料厂家推荐，天然气和液化石油气中的硫的总含量不大于0.1%（V），城市煤气中硫的含量不大于0.25g/m³，燃油中硫含量应少于0.5%（W）为较好。图2为膨胀节成型后采用电炉固溶处理示意图。图3为固溶处理后膨胀节（未涂抹耐高温保护涂料），图4为表面涂抹KBC—12耐高温保护涂料，涂料与B3材料在高温时发生反应，B3表面被严重腐蚀见图5，导致的膨胀节最终报废。

炉气必须洁净并以微还原性为宜，应避免炉气在氧化性和还原性之间波动，加热火焰不能直接接触工件。膨胀节入炉前必须支撑，避免高温下发生不良变形。膨胀节升温速度尽可能快，必须待炉温达到热处理温度后膨胀节才能入炉。出炉后应快速水冷，用浸入法或全面积均匀喷淋，严禁采用水管浇注，以防冷热不均，导致发生异常变形或撕裂。

另一种方法就是热成形，热成型的优点是可一次成形，能避免加工硬化，如果成形温度能控制好，还可去热处理。但热成形过程中温度变化很大，目在每个区都有不同.其至与模具直接接角的表而可能要远低于金属内部的温度，很难测量和控制，一旦在加工过程中局部材料进入敏感温度区，产生微裂纹等缺陷，便很难在后期的固溶处理中消除。经过试验，最终选择了冷成型工艺，成型后整体固溶处理，压制方法优先选用模压。

冷成形过程中，变形率较大时要采用分步成形工艺。分步成型要进行中间热处理，宜选用固溶热处理，温度控制在1000℃以上。选择固溶热处理工艺，温度达到1060~1080℃。加工件最终压制成形后还要再进行一次固溶热处理，消除残余的应力，避免影响后续的焊接质量。

3.4焊接性能测试

B3材料的拼接焊缝，应采用钨极氩弧焊（GTAW）焊接方法，并采用纯度99.999%的氩气保护，保证煌缝及执影响区不被氧化。藏胀节焊接之前，必须采用利刀的方式夫除城口和母材表面的随着物和氧，化层，氧化膜和杂质的存在会影响焊缝和热影响区.的性能。焊接应选用小电流，避免过慢的速度，不摆动，层间温度控制在100℃以下，采用正、背两面氩气保护，避免合金元素高温氢化烧损。压制前应将焊缝表面打磨光滑，去除焊缝表面较厚的氧化层并辅以酸洗。B3材料焊缝的氧化层很坚硬，直接酸洗难以去除，在压制成型过程中很容易产生细微的裂纹，对焊缝的性能造成影响。

波纹管管坏纵向焊接接头经100%RT检测后合格，符合GB16749一1997中附录B合格要求。

3.5冷压成型性能测试

之前从未压制过B3材质的波纹管，国内也无参考先例证明B3波纹管是否可以冷压成型。为了避免浪费B3板材，我们在进行该任务号之前先行试压了一件DN200的单波波纹管来测试B3板材的冷恋形能力。经测试，B3板材的冷变形能力能满足此膨胀节的变形率，基本可以保证该产品的顺利成型为保证材料的使用性能及消除成型过程中的残余应力，成型后膨胀节应进行固溶处理。

3.6翻边结构的可行性

受客户对产品总长度的限制，该膨胀节的波纹管与法兰为直接翻边连接，无两端接管（如图1所示）。同时，为了避免波纹管波高过大干扰法兰的连接螺栓，该波纹管两个端波的波高小于中间波的波高，加大了波纹管的液压成型难度。鉴于B3板材的特殊性，先采用不锈钢的管坯进行试压，以测试模具的适用性及该波纹管型式的可行性。

经测试，成型后的不锈钢波纹管波形参数基本符合图纸要求，翻边情况良好，证明模具尺寸完全可以满足波纹管的压制需求。

3.7内衬筒翻边制作

此膨胀节的内衬筒为锥形翻边管（如图1所示），由于翻边量单边为125mm，B3材料的加工难度较大，为方便制造，将其拆分为翻边环板和锥管两部分，先冲压出翻边环板，再与锥管进行组焊，保证图纸要求尺寸。同时，为了确保冲压出的翻边环板尺寸符合要求，在用B3板材进行冲压前，先用不锈钢板材进行了冲压测试，并不断调整模具尺寸，以确保B3材质的翻边环板能—次冲压成功。经试验，最终翻边结构内衬筒制造后符合图纸要求。

3.8B3膨胀节表面处理工艺

在产品酸洗钝化前，先将试制的一件DN200的波纹管再含60%的HNO。溶液中进行了酸洗钝化.以验证两洗质量结果.波纹管在酸钝化过程中发生严重腐蚀现象，局部出现纸片式破损（如图6所示）.经反复酸洗试验发现B3材质不耐HNO3腐蚀，与HNO;发生反应。经过反复试验各种酸洗膏，试验证明应采用不含硝酸的氢氟酸酸洗营进行酸洗钝化，酸洗后表面如图7所示，能满足材料的使用要求。

4、结语

经过制作过程中各工序的反复试验，，甲基丙烯酸甲酯（MMA）项目多波B3材料膨胀节DZUF1.5一500-20/10/1试制成功，在试制的过程中技术难点总结如下，供大家参考、借鉴∶

4.1为保证膨胀节压制过程中的质量，成型前管坯需进行固溶处理。

4.2为保证波纹管的酸洗质量，应采用不含硝酸的氢氟酸酸洗膏进行酸洗钝化。

4.3为保证焊缝不被氧化，应采用纯度99.999%氩气进行保护，并采用氩弧焊、小电流焊接。

4.4为保证材料性能的均匀性，应采用冷成型，成型后固溶处理的方式。

4.5B3材料在热处理过程中，表面应洁净、无油污等杂质，且不应涂抹高温防氧化膏，以免与B3材料在高温下发生反应。