博尔森磁致伸缩位移传感器将加厚不锈钢精密管壁厚与高强度材质选型二者结合,形成“材质性能打底+壁厚结构强化”的双重耐压体系,可高效突破100MPa高压耐受目标,具体实施策略如下:
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一、协同设计逻辑与参数匹配 基于耐压计算公式 压力 = 2 × 壁厚 × (抗拉强度 × 40%) / 外径,优先选用抗拉强度更高的材质,再通过加厚壁厚进一步放大耐压上限,同时预留20%安全余量。以深海工况为例,两种核心材质组合的设计方案如下:
- 316L不锈钢厚壁管组合:316L抗拉强度485MPa,若选用外径12mm、常规壁厚1.5mm的管材,理论承压约58.2MPa;将壁厚加厚至3mm后,理论承压提升至116.4MPa,远超100MPa目标,且316L的抗腐蚀性能可适配海水环境;
- TC4钛合金厚壁管组合:TC4钛合金抗拉强度≥800MPa,选用外径12mm、壁厚2mm的管材,理论承压即可达 2×2×(800×40%)/12 ≈ 106.7MPa,满足100MPa耐压需求的同时,相比同耐压的不锈钢厚壁管,外径与重量更优,适配油缸内置的狭小安装空间。
二、工艺协同保障结构稳定性
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针对加厚壁厚与高强度材质的特性,定制专属成型与处理工艺:加厚管材采用一体冷拔成型工艺,避免分段焊接带来的应力集中,尤其适配钛合金的高韧性特性;成型后进行高温退火处理,消除冷拔与材质本身的内部残余应力,防止厚壁管材在高压下因应力不均开裂;对管材内外壁进行镜面抛光,既降低波导丝运动阻力,又提升表面致密性,减少高压介质渗透风险。
三、与其他耐高压措施的适配优化 二者结合后,传感器腔体结构刚度显著提升,需同步匹配其他耐压措施:内部充氮保压压力精准匹配外部水压,利用厚壁管的抗形变能力,进一步缩小内外压力差;焊缝处采用深熔激光焊接工艺,适配厚壁管材的焊接需求,焊缝强度与母材持平;搭配金属C形圈密封结构,压力越大密封面贴合越紧密,杜绝高压介质从接头、焊缝等薄弱部位渗漏。
四、出厂验证强化协同效果
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博尔森每台磁致伸缩位移传感器出厂前需在高压模拟舱中进行120MPa超压测试,持续保压48小时,通过超声波探伤检测管材与焊缝的形变、渗漏情况,同时校验高压环境下的测量精度漂移量,确保漂移≤±0.01%FS,验证“材质+壁厚”协同体系的实际耐压可靠性。
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