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隨著現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展和各門(mén)學(xué)科的互相滲透，金屬軟管在機(jī)械制造、石油化工、儀器儀表和各類(lèi)工程上得到廣泛應(yīng)用。近三十年來(lái)，它已擴(kuò)展應(yīng)用于航天、航空、核能、造船、電子及新型建筑業(yè)等工業(yè)部門(mén)，成為現(xiàn)代工程技術(shù)中*的配件，發(fā)揮著顯著的作用。

            在中國(guó)，五十年代初才出現(xiàn)zui原始的金屬軟管，它是以帶材纏繞的波紋管為本體的。但是，它發(fā)展得很快，經(jīng)過(guò)五十年左右的時(shí)間，就走過(guò)了其他國(guó)家近一百年時(shí)間走過(guò)的路程。目前，我們已經(jīng)能夠生產(chǎn)一些達(dá)到先進(jìn)水平的金屬軟管。但由于技術(shù)交流和標(biāo)準(zhǔn)化等方面的問(wèn)題，不少技術(shù)領(lǐng)域中的設(shè)計(jì)人員對(duì)現(xiàn)代金屬軟管的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、性能指標(biāo)等還不十分清楚，致使不少應(yīng)當(dāng)使用新型金屬軟管的場(chǎng)合至今仍然使用著那些結(jié)構(gòu)形式較為陳舊的金屬軟管、橡膠管和塑料管。普及金屬軟管的技術(shù)知識(shí)，就是為了使更多的人熟悉和掌握現(xiàn)代金屬軟管的知識(shí)，以便更廣泛、更合理地使用它。同時(shí)，本資料也為有關(guān)人員提供必要的設(shè)計(jì)參數(shù)和制造工藝方面的經(jīng)驗(yàn)，以利于它的進(jìn)一步發(fā)展。

            在世界范圍內(nèi)，金屬軟管仍屬于一門(mén)年輕的工業(yè)，對(duì)于它的理論研究，至今尚未系統(tǒng)化。我們對(duì)于這方面的工作，也是剛剛開(kāi)始，由于水平限制，難免有不妥之處，希望各位朋友批評(píng)指正。

            金屬軟管發(fā)展簡(jiǎn)史

            金屬軟管在現(xiàn)代工業(yè)中占據(jù)著極其重要的位置。那么，它是怎樣發(fā)展起來(lái)的呢？

            zui初，人們用獸皮縫合成管狀的結(jié)構(gòu)，以適應(yīng)生產(chǎn)斗爭(zhēng)之需要。經(jīng)過(guò)了相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期，到十七世紀(jì)末葉，荷蘭的萬(wàn)?德?tīng)柹w金兄弟制成了縱向縫合的帆布軟管，在當(dāng)時(shí)的消防業(yè)務(wù)中被廣泛采用。后來(lái)，隨著橡膠在市場(chǎng)上的出現(xiàn)及其硫化工業(yè)的發(fā)展，膠管和用金屬絲或麻繩等織物鎧裝的膠管問(wèn)世了。但是，工程上一些蒸氣、熱風(fēng)類(lèi)的高溫介質(zhì)；液氫、液氧、液氦類(lèi)的低溫介質(zhì)；汽油、煤油、酸、堿等腐蝕性的介質(zhì)……，若用膠管來(lái)輸送，當(dāng)然不行。特別是在高溫條件下，它的安全可靠性就更難保證了。

            因此，人們漸漸地把注意力集中到金屬管方面，改變金屬管的幾何形狀，使其內(nèi)外表面產(chǎn)生相應(yīng)的波紋。這樣，它既具有同膠管一樣的撓性；同時(shí)，又具有耐高溫、耐低溫、耐老化、耐腐蝕性能。于是，作為金屬軟管本體的金屬波紋管就這樣產(chǎn)生了。

            一八五五年，德國(guó)zui先發(fā)表了制造波紋管的。它是利用當(dāng)時(shí)已有的制造首飾的原理來(lái)制造波紋管的。三十年以后，法國(guó)的E?Levavasseur與德國(guó)的H?Witzenmann合作研制新型金屬波紋管，于一八八五年八月獲得了法國(guó)和德國(guó)的權(quán)。這是用截面為s形的金屬帶在設(shè)備上繞制而成的螺旋紋管，它們用橡膠帶、棉織物或石棉繩填墊在相鄰兩匝的咬口處，以利于波紋管內(nèi)腔的密封。

            一八九四年，這類(lèi)波紋管的結(jié)構(gòu)得到了改進(jìn)；人們用兩根金屬帶按不同直徑，向相反方向卷繞。這樣，金屬帶在受力狀態(tài)下達(dá)到相互平衡，克服了自開(kāi)發(fā)展開(kāi)的弊病。

            一九二九年，在波紋管的結(jié)構(gòu)上進(jìn)行了又一次技術(shù)革命，即*解決了波紋管由于彎曲時(shí)填墊橡膠帶或石棉繩的凹槽發(fā)生不均勻變化而喪失密封性的問(wèn)題，從而開(kāi)辟了波紋管發(fā)展的廣闊前景。人們用鋼和銅鋅合金材料制成了整體波紋管，即用無(wú)縫的或有焊縫的管材制成的波紋管，它依靠波紋側(cè)壁的彈性變形來(lái)保持一定的可壓縮性或可拉伸性；同時(shí)，保證可靠的密封。

            從二十世紀(jì)五十年代開(kāi)始，雙層、三層、多層的波紋管，特別是極薄壁不銹鋼材波紋管發(fā)展得很快。為了滿足使用要求，人們采用焊接、電鑄、機(jī)加、液壓和機(jī)械旋壓等各種工藝方法來(lái)制造波紋管。zui小公稱(chēng)通徑為2毫米，zui大公稱(chēng)通徑可達(dá)400~500毫米，甚至有通徑為10米的巨型波紋管。波紋數(shù)zui少1~2個(gè)。zui多可達(dá)連續(xù)幾百、幾千，甚至幾萬(wàn)個(gè)。

            從波紋管作為金屬軟管本體的重要意義來(lái)講，金屬波紋管的發(fā)展，也就意味著金屬軟管的發(fā)展。

            隨后，人們?cè)诓y管外表面包覆上橡膠、塑料管或者尼龍等材料，鎧裝有金屬絲或金屬帶所構(gòu)成的網(wǎng)套，變換各種各樣的接頭形式，為適應(yīng)各種使用條件下的不同要求創(chuàng)造了各種形式的金屬軟管。

            目前，金屬軟管的類(lèi)別有：專(zhuān)有的輸氣軟管、輸液軟管、波導(dǎo)軟管、屏蔽軟管、真空絕熱軟管和長(zhǎng)度、溫度或角度的補(bǔ)償管等。在許多國(guó)家，金屬軟管的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化。能夠使用或必須使用金屬軟管的場(chǎng)合越來(lái)越多。它將在現(xiàn)代工業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域中成為*的重要配件。

            金屬軟管的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

            金屬軟管大體上由波紋管、網(wǎng)套及接頭三大部分構(gòu)成。波紋管是金屬軟管的本體，起著撓性的作用；網(wǎng)套起著加強(qiáng)、屏蔽的作用；接頭起著連接的作用。對(duì)不同的使用要求，它們之間相互連接的方式各不相同：波紋管、網(wǎng)套與接頭三部分以焊接的形式連接，叫做焊接式；以機(jī)械夾固的形式連接，叫做機(jī)械夾固式；除此，還有把上述兩種方法聯(lián)用的，叫做混合式。

            波紋管

            波紋管在美洲習(xí)慣稱(chēng)作波形管（Corrugated Tube）或波紋囊（Corrugated Box），在歐洲一般稱(chēng)作金屬囊（德Metallbulgen，英Metal Bellows）。這種命名來(lái)源于老式的手工操作的鼓風(fēng)氣囊，在我國(guó)俗稱(chēng)它為“皮老虎"。

            它是一種具有橫向波紋的圓柱形的薄壁殼體，在軸向拉力或壓力作用下，可以伸長(zhǎng)或者縮短；如果給它施加一個(gè)產(chǎn)生彎曲力矩的橫向力，則可以沿軸平面得到相應(yīng)的位移。由于它在特性接近于現(xiàn)性和有效面積幾乎不變的情況下能夠產(chǎn)生相當(dāng)大的位移，因此，在各個(gè)不同的技術(shù)領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用。

            波紋管的性能取決于它的結(jié)構(gòu)形式，而結(jié)構(gòu)形式根據(jù)其制造方法的不同而異：電鑄法可以獲得壁厚均勻和高精度的波紋管；焊接法可以獲得彈性*的波紋管；機(jī)械旋壓法可以獲得特大公稱(chēng)通徑的波紋管；機(jī)加切削法可以獲得作彈性支承的波紋管；液壓法可以獲得綜合性較好的波紋管。

            目前，除用于儀器儀表中的彈性元件、敏感元件、測(cè)量元件以外，廣泛地用作金屬軟管本體的波紋管，主要是以焊接成型、機(jī)械旋壓成型和液壓成型這三種方法制造的。它們有螺旋形和環(huán)行兩大類(lèi)，共八種。

            螺旋形波紋管，這類(lèi)波紋管一般壁厚為0.15~0.50毫米，通徑為2~100毫米。環(huán)形波紋管，這類(lèi)波紋管一般壁厚為0.15~1.0毫米，通徑為6~500毫米；對(duì)特殊使用場(chǎng)合，還有制成壁厚為10毫米、通徑為4000~5000毫米的巨形波紋管，它們以單層為主，也有雙層、三層或多層結(jié)構(gòu)的形式；常以不銹鋼材為主，也有用碳鋼、銅、鋁、鈦、銅鋅合金、銅鎳合金及其它金屬材料制造的。

            金屬軟管

            從結(jié)構(gòu)上來(lái)看，金屬波紋管的培料有帶材和管材兩鐘，它們都可以成型出環(huán)形波紋管和螺旋形波紋管。只是因?yàn)閹Р某尚偷牟y管總是有一定長(zhǎng)度的釬焊或熔焊的搭扣和接頭，這些地方常常積聚有工作介質(zhì)的殘?jiān)?，并沉淀有清洗試?yàn)和工作介質(zhì)中的機(jī)械雜質(zhì)污染內(nèi)腔。因此，它的使用可信賴(lài)度要相對(duì)差一些。

            環(huán)形波紋管是若干圓環(huán)膜片外緣與若干凹面向心的半圓環(huán)相切接，內(nèi)緣與若干凹面背心的半圓環(huán)相切接的特殊幾何形狀的管子。

            它的坯料以管材為主，這類(lèi)波紋管具有撓性大、彈性好、制造簡(jiǎn)單、剛性小等特點(diǎn)。適宜用來(lái)制作承受一般工作壓力，對(duì)撓性要求較高的大、中通徑的金屬軟管。

            螺旋形波紋管是一定長(zhǎng)度的繞簧狀的膜片外緣與繞簧狀的凹面向心的半圓環(huán)相切接，內(nèi)緣與繞簧狀的凹面背心的半圓環(huán)相切接的特殊幾何形狀的管子。這類(lèi)波紋管具有強(qiáng)度高、剛性大、制造簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，適宜用來(lái)制作對(duì)撓性要求一般，強(qiáng)度要求較高的高、中壓力，中、小通徑的金屬軟管。

            網(wǎng)套

            網(wǎng)套是由相互交叉的若干股金屬絲或若干綻金屬帶按一定順序編織而成的，以規(guī)定的角度套裝在金屬波紋管的外表面，起著加強(qiáng)和屏蔽的作用。

            網(wǎng)套不僅分擔(dān)金屬軟管在軸向、徑向上靜負(fù)荷，還在流體沿著管道流動(dòng)產(chǎn)生脈動(dòng)作用的條件下能夠保證金屬軟管安全可靠地工作，同時(shí)，還能保證軟管波紋部分不直接地受到相對(duì)摩擦、撞擊等方面的機(jī)械損傷。編織了網(wǎng)套的波紋管，其強(qiáng)度可以提高十幾倍至幾十倍。zui高屏蔽能力可以達(dá)到99.95%。網(wǎng)套的材料一般與波紋管材料相同，也有以兩種材料聯(lián)用的。普通金屬軟管僅用一層網(wǎng)套；特殊使用場(chǎng)合，也有編織兩層、三層的。根據(jù)波紋管通徑大小及使用要求的不同，它常以直徑為0.3~0.8毫米的線材或厚度為0.2~0.5毫米的帶材來(lái)制作。線材每股4~15根，帶材每錠一條。目前，生產(chǎn)的鋼絲網(wǎng)套多為24股、36股、48股、64股的，特大通徑的波紋管，還有96股、120股和144股的。網(wǎng)套主要編織參數(shù)除了（線材）股數(shù)m、絲徑φ，（帶材）錠數(shù)m’、厚度δ以外，還有覆蓋面積A、編織距t0、編織角度φ等。它們都是決定金屬軟管性能的重要依據(jù)。

            接頭

            接頭的作用首先是將網(wǎng)套與波紋管聯(lián)接為一體，同時(shí)，接頭又是金屬軟管與金屬軟管或其它管件、設(shè)備相聯(lián)接的部件。它保證介質(zhì)在管路系統(tǒng)中正常地工作。接頭的材料通常與波紋管、網(wǎng)套的材料相同，多以不銹鋼為主。為降低生產(chǎn)成本，一些通徑較大的金屬軟管在輸送腐蝕性不強(qiáng)或無(wú)腐蝕性的介質(zhì)時(shí)，接頭可用碳鋼制作；對(duì)于腐蝕性介質(zhì)工作情況下的金屬軟管的接頭，若設(shè)計(jì)上采取相應(yīng)措施，避免與介質(zhì)的接觸，也可以采用碳鋼來(lái)制作。接頭的結(jié)構(gòu)形式大體上分為螺旋式、法蘭盤(pán)式和快速式三大類(lèi)：

            螺紋式 通徑為50毫米以下的金屬軟管的接頭，在承受較高工作壓力的情況下，多以螺紋式為主，當(dāng)擰緊螺紋以后，兩個(gè)接頭上的內(nèi)、外錐度面緊密配合，實(shí)現(xiàn)密封。錐角一般為60度，也有用74度的。該結(jié)構(gòu)密封性好，但安裝時(shí)必須保證兩個(gè)對(duì)接件的同心度。為了解決實(shí)際工程中經(jīng)常見(jiàn)到的反復(fù)拆、裝和不易同心等問(wèn)題，也可以將接頭設(shè)計(jì)成錐面與球頭的配合。

            法蘭盤(pán)式 通徑為25毫米以上的金屬軟管的接頭，在承受一般工作壓力的情況下，以法蘭盤(pán)式為主。它以榫槽配合的形式進(jìn)行密封?？裳貜较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，也可沿軸向滑動(dòng)的活套法蘭盤(pán)在緊固螺栓拉力的作用下連接兩體。該結(jié)構(gòu)密封性能良好，但加工難度大，密封面容易碰傷。在需要快卸的特殊場(chǎng)合，可以將固緊螺栓通過(guò)的孔劃開(kāi)，制成快卸式法蘭盤(pán)。

            快遞式 通徑為100毫米以下的各種金屬軟管的接頭，在要求快速裝卸的使用條件下，一般采用快速式。它常用氟塑料或特種橡膠制成的“O"形密封圈密封。當(dāng)手把搬動(dòng)一定的角度以后，相當(dāng)于多頭螺紋的爪指被鎖緊；“O"形密封圈被壓得越緊，其密封性能越好。該結(jié)構(gòu)在火場(chǎng)、戰(zhàn)地及其它必須快裝快卸的場(chǎng)合zui為適宜。在幾秒鐘的時(shí)間內(nèi)，不需配用任何工具，就可以對(duì)接或拆開(kāi)一組接頭。

            當(dāng)然，管螺紋連接、錐管螺紋連接是zui常用的連接形式，人們都很熟知，在這里就不作介紹了。