膨胀节的分类及管道变形计算
膨胀节
膨胀节习惯上也叫伸缩节,或波纹管补偿器，是利用波纹管补偿器的弹性元件的有效伸缩变形来吸收管线、导管或容器由热胀冷缩等原因而产生的尺寸变化的一种补偿装置，属于一种补偿元件。
可对轴向，横向，和角向位移的的吸收，用于在管道、设备及系统的加热位移、机械位移吸收振动、降低噪音等。
膨胀节为补偿因温度差与机械振动引起的附加应力，而设置在容器壳体或管道上的一种挠性结构。
由于它作为一种能自由伸缩的弹性补偿元件，工作可靠、性能良好、结构紧凑等优点，已广泛应用在化工、冶金、核能等部门。
在容器上采用的膨胀节，有多种形式，就波的形状而言，以U形膨胀节应用得最为广泛，其次还有Ω形和C形等。
而在管道上采用的膨胀节就结构补偿而言，又有万能式、压力平衡式、铰链式以及万向接头式等。
弯管式膨胀节将管子弯成U形或其他形体（图1），并利用形体的弹性变形能力进行补偿的一种膨胀节。
它的优点是强度好、寿命长、可在现场制作,缺点是占用空间大、消耗钢材多和摩擦阻力大。
这种膨胀节广泛用于各种蒸汽管道和长管道上。
波纹管膨胀节波纹管膨胀节是用金属波纹管制成的一种膨胀节。
它能沿轴线方向伸缩，也允许少量弯曲。
图2为常见的轴向式波纹管膨胀节，用在管道上进行轴向长度补偿。
为了防止超过允许的补偿量，在波纹管两端设置有保护拉杆或保护环，在与它联接的两端管道上设置导向支架。
另外还有转角式和横向式膨胀节，可用来补偿管道的转角变形和横向变形。
这类膨胀节的优点是节省空间，节约材料，便于标准化和批量生产，缺点是寿命较短。
波纹管膨胀节一般用于温度和压力不很高、长度较短的管道上。
随着波纹管生产技术水平的提高，这类膨胀节的应用范围正在扩大。
套管伸缩节套管伸缩节由能够作轴向相对运动的内外套管组成。
内外套管之间采用填料函密封。
使用时保持两端管子在一条轴线上移动。
在伸缩节的两端装设导向支架。
它的优点是对流体的流动摩擦阻力小，结构紧凑；缺点是密封性较差，对固定支架推力较大。
套管伸缩节主要用于水管道和低压蒸汽管道膨胀节标准标准编号:GB/T 12777-1999（新标准GB/T 12777-2008）膨胀节标准名称:金属波纹管膨胀节通用技术条件标准实施日期:2000-3-1 （新标准实施日期2009-02-01）颁布部门:国家质量技术监督局内容简介:本标准规定了金属波纹管膨胀节的定义、分类、要求、试验方法、检验规则、标志及包装、运输、贮存等。
Ω膨胀节设计计算
Ω膨胀节设计计算膨胀节又称为伸缩节，是一种能够在温度变化引起的热胀冷缩或者其他变形情况下进行变形和补偿的密封元件。
它主要由金属或者橡胶等材料制成，广泛应用于管道、容器、泵阀等工业领域。
本文将讨论膨胀节设计与计算的相关问题。
首先，膨胀节的设计需要考虑以下几个主要因素：1.压力等级：根据所在系统的工作压力，确定膨胀节的材质和厚度。
一般来说，高压系统需要采用厚度较大的金属材料，而低压系统可以选择薄壁金属或橡胶材料。
2.温度范围：根据所在系统的工作温度，确认膨胀节所需的材质和形状。
不同温度下金属的热胀冷缩系数不同，因此需要根据工作温度范围来选择相应的金属材料或者橡胶材料。
3.变形量：根据管道或容器在工作温度变化下的变形量计算出膨胀节的伸长量或压缩量。
一般来说，膨胀节应能够吸收管道或容器在温度变化下的变形量的60%-80%。
4.材料选择：根据工作条件、介质性质等要求，选择合适的金属材料或者橡胶材料。
金属材料有不锈钢、铜、铝等可以选择，而橡胶材料则根据介质的酸碱性、温度等进行选择。
以上是膨胀节设计需要考虑的主要因素，接下来将介绍膨胀节的计算方法。
1. 线性膨胀节的计算方法：假设膨胀节工作温度范围内的膨胀系数为α（单位为mm/℃），管道或容器的长度变化量为ΔL（单位为mm），则膨胀节的长度变化量为ΔL/α。
2. 橡胶膨胀节的计算方法：橡胶膨胀节一般以其横向变形量（压缩量或伸长量）为设计依据。
假设橡胶膨胀节在工作温度范围内的纵向变形量为ΔL（单位为mm），则膨胀节的横向变形量为0.6ΔL。
3.膨胀节的弹簧刚度计算：膨胀节的弹簧刚度定义为单位位移所需的力。
根据膨胀节的设计工况和材料特性，计算出弹簧刚度，以保证膨胀节在工作条件下能够正确地进行变形和补偿。
综上所述，膨胀节的设计与计算需要综合考虑压力等级、温度范围、变形量以及材料特性等因素。
根据工程要求和实际应用情况，选择合适的设计参数和计算方法，确保膨胀节能够正常工作并具有所需的补偿和变形能力。
管道膨胀量及弯管计算
主管道存在热膨胀时，为避免系统产生过大应力，连接在主管道上的支管应具有一个最 小无 约束长度，计算如下表(支管最小为DN20)： 支管的影响 直管段总膨胀量 e/mm 516.52 e/in 20.34 支管最小公称直径 D/mm 20 D/in 0.79 最小无约束长度 Lmin/M 12.20
此直管段上各支管的无约束长度要大于计算所得最小无约束长度则视为允许。
计 算 直管段长度 L/M 直管段总膨胀 直管段总膨胀量 量 e/in e/mm 98间管线总膨胀量 计算系数 参考系数 U/ft 321.52 E/mm 516.52 E/in 20.34 7.44 0.03
两固定点间直线距离
弯管宽度 W/M 9.80
对于一般管系，可不进行全面应力分析以节省费用，而进行快速核算来判断未经详细应力分析的管系弹性是否合适 弯管长度快速核算 初始温度 T1/℃ 20 操作温度 T2/℃ 400 d/mm 101.6 管子外径 d/in 4 L1/ft 160.76 分管段长度 L1/M 49.00
实际的弯管高度和宽度大于所要求的最小高度和宽度则视为补偿后的管系符合要求。
胀量和补偿弯管长度计算如
上。 变形，管廊立柱加防火涂料
易燃易爆管线在上层（越危
经详细应力分析的管系弹性是否合适，对于弯管型膨胀节，快速核算如下表：
速核算 弯管最小高度 Hmin/ft 9.89 Hmin/M 3.01 弯管最小宽度 Wmin/ft 4.94 Wmin/M 1.51
要求。
以管道引出点为基准点，采用下表计算 主 管 道 热 膨 胀 量 计 算 初始温度 T1/℃ 20 操作温度 平均膨胀系数 T2/℃ α 400 0.01156 膨胀系数 α 1 0.01167 膨胀系数 α 2 0.01376 每米管长膨胀量 Δ L/mm 5.27
膨胀节重量计算
膨胀节重量计算膨胀节在工业领域中被广泛应用于管道、容器、储罐等设备中，用于吸收管道或容器在温度变化或压力波动时的变形。
而膨胀节的设计和选型中最重要的参数之一便是其重量。
本文将详细介绍膨胀节重量的计算方法及其相关知识。
一、膨胀节的种类和作用膨胀节按材质不同，分为金属膨胀节、橡胶膨胀节、石棉膨胀节和复合材料膨胀节等几种。
按用途可分为伸缩节、角度偏移膨胀节、侧位位移膨胀节、膨胀节支架、吸振器等几种。
无论是哪种膨胀节，在工业管道中的作用都是一样的，它们能够在管道内压力变化或温度变化引起的野蛮变形下起到缓冲作用，从而保证管道连接处不会产生破损、渗漏等问题。
二、影响膨胀节重量的因素膨胀节的重量不仅与其规格、直径、长度、承压量以及材质等有关，还由以下几个因素影响：1.过程中的介质（含盐酸、硫酸、碳酸和酒精等）和温度值，低温和高温会影响膨胀J内的金属板的厚度和材料的密度，钢种也可能需要变更；2.环境（如气候、温度、海拔等）也会影响承压容器或管道的压力，从而影响到膨胀节的重量计算。
特别是海拔高度越高，大气压力越小，机械件受到的压力就越小，钢材也会因地区不合而引起重量变化；3.使用年限长短，时间长久，膨胀节内部的介质与机械件的化学反应也会对重量产生影响。
三、膨胀节重量计算方法1.金属膨胀节的重量计算金属膨胀节的重量计算较为简单，其重量大致可以按照以下方法计算：膨胀节重量（kg）=（管道直径D÷1000）×（管道长度L÷1000）×（管道壁厚δ÷1000）×材质密度ρ×（1+φ）×（1+k）其中φ为膨胀节伸缩量的系数，一般取0.05-0.15左右。
而k为端部焊接强度系数，也称为绿色占空比，一般取0.9。
2.橡胶膨胀节重量计算橡胶膨胀节的重量计算比金属膨胀节要复杂一些，其一般按照以下几个方面进行计算：（1）根据管道的直径和长度计算出橡胶膨胀节的基本重量；（2）由于橡胶膨胀节是由橡胶衬垫和卷板组成的复合材料，在计算重量时需要对这两种材料分别进行测量，并乘以相应的系数；（3）钢板的厚度、密度等也需要考虑在内；（4）设计管线的介质要素（如压力、温度、化学物质）会对重量的计算结果产生影响。
膨胀节参考文档
分类-膨胀节-金属膨-非金属-波纹管-套筒式-橡胶风道-弯管式-纤维织物
①弯管式膨胀节-将管子弯成U形或其他形体，也称-金属膨胀节-涨力弯。是利用形体的弹性变形能-力进行补偿的弯 式膨胀节一种膨-它的优点是强度好、寿命长、可在-现场制作，缺点是占用空间大、消耗-钢材多和摩擦阻力大。这种 胀节-广泛用于各种蒸汽管道和长管道上
风道橡胶补偿器-非金属膨服节
1、橡胶和纤维织物具有良好的反复位移（变-化还原性，能在较小尺寸范围内提供较大-的多维方向补偿，能较好的消 各种管道安-装连接时产生的多向误差-·2、橡胶和纤维织具有优越的吸声隔震功能-,能有效的减少和消除锅炉、风 等系统品-声和震动的传递。-3、橡胶和纤维织无力的传递损耗，减少了-设计程序，无需增加其它辅助设施。-4、 胶和纤维织及隔热材料具有较高耐热-和耐腐蚀性能，永不生锈，减少维修费用。-5、橡胶和纤维织具有优异的气密性 柔顺-性、能保证输送介质无泄漏和反复位移后恢-复原状。
三-1一站奇-2一皮政管-留1-单1可型多装-1一端管-2一副较链极3一销轴-d一被纹管5一主较链乾：6一 极-暂2单式权硅型串张情-1一留的-之一立极3一敏碰极4一精辅5一万向环-图3前式厅向故随型脑民节
原理-,利用其工作主体波纹管的有效伸缩变形-以吸收管线、导管、容器等由热胀冷-缩等原因而产生的尺寸变化，或 偿管-线、导管、容器等的轴向、横向和角向-位移。-也可用于降噪减振、供热上，为了防止-供热管道升温时，由于 伸长或温度应-力而引起管道变形或破坏，需要在管道-上设置补偿器，以补偿管道的热伸长，-从而减小管壁的应力和 用在阀件或支-架结构上的作用力。↓
·几类典型的套筒式膨胀节-金属膨服节套筒式膨联节-无推力Байду номын сангаас筒式补偿器
各类膨胀节对管系及管架设计的要求
各类膨胀节对管系及管架设计的要求合理地设计管路系统的支座，是保证膨胀节正常发挥作用的必要条件，不同类型的膨胀节对于管系的支座有不同的要求。
一、轴向型膨胀节：1.安装轴向型膨胀节的管段，在管道的盲端、弯头、变截面处，装有截止阀或减压阀的部位及侧支管线进入主管线的入口处，都要设置主固定支架。
管道除这些部位外，可设置中间固定支架。
主固定支架要考虑波纹管静压推力（F p ）和变形弹性力（F x ）的作用。
中间固定支架可不考虑压力推力的作用。
（1）静压推力计算公式：式中：F p —轴向压力推力（N ）F p =100×P •A A —波纹管的有效面积（㎝²）P —此管段管道的最高压力（MPa ）（2）轴向弹性力计算公式：式中：F x —轴向弹性力（N ）F x =f •K x •X K x —轴向刚度（N/mm ）X —实际轴向补偿量（mm ）f —系数、有预变形时f=½；无预变形时f =12.在管段的两个固定管架之间，仅能设置一个轴向型膨胀节。
3.固定支架和导向支架的分布，推荐按下图配置：D 为管道的公称通径，膨胀节一端应靠近固定支架，两固定支架之间间距过长，须设置导向支架，距离如图所示。
L max 为其它导向支架的最大间距，可按下面公式计算： L max=0.0157)/(O X X K A P IE ∙±∙∙式中：L max —最大的导向间距（m ）E —管道材料弹性模量（N/㎝²）I —管道断面惯性矩（㎝⁴）K X —膨胀节轴向刚度（N/mm ）X O —膨胀节额定位移量（mm ）当膨胀节压缩变形时，符号为“+”；拉伸变形时，符号为“-”。
若管道壁厚按标准壁厚设计时，L max 可按有关标准选取。
二、横向型及角向型膨胀节：1.装在管道弯头附近的横向型膨胀节，两端各设一导向支架，其中一个宜是平面导向支架，其上下活动间隙按公式计算：ε=L-△x-式中：ε—活动间隙（mm）L—膨胀节有效长度（mm）△x—不包括L长度在内的垂直管段的热膨胀量（mm）△y—水平管段热膨胀量（mm）2.角向型膨胀节宜两个或三个为一组配套使用，用以吸收管道的横向位移对Z型和L型管段的两个固定支架之间，只允许安置一个横向型膨胀节或一组角向型膨胀节。
蒸汽用膨胀节标准
蒸汽用膨胀节标准膨胀节，也称为补偿器或伸缩节，是一种用于管道系统中的特殊装置，其主要功能是补偿管道系统因温度变化所引起的膨胀和收缩，从而保证系统的正常运行。
在蒸汽系统中，由于温度变化范围较大，膨胀节的作用尤为重要。
本文将从多个方面详细介绍蒸汽用膨胀节的标准。
一、膨胀节的分类根据膨胀节的补偿位移方式，可以将其分为轴向型、铰链型和万向型。
轴向型膨胀节主要用于补偿管道的轴向位移；铰链型膨胀节可以补偿管道的横向位移和角位移；万向型膨胀节则可以补偿多个方向的位移。
此外，单式和复式的主要区别在于波纹补偿的个数。
二、膨胀节的材料要求蒸汽用膨胀节通常采用不锈钢、碳钢、铜合金等材料制成。
在选择材料时，应考虑材料的耐高温、耐腐蚀和抗压性能，以确保膨胀节能够承受蒸汽系统中因高温、低温和压力变化而产生的各种力和位移。
同时，材料的选用应符合相应的标准，如GB/T 12777-2008《金属波纹管膨胀节》等。
三、膨胀节的尺寸要求蒸汽用膨胀节的尺寸应根据管道系统的实际情况进行设计。
在设计时，应考虑管道的长度、直径、工作压力、温度等因素，以确保膨胀节能够有效地补偿管道的膨胀和收缩。
同时，膨胀节的尺寸还应符合相关的国家和行业标准。
四、膨胀节的性能要求蒸汽用膨胀节应具备良好的耐高温、耐腐蚀和抗压性能。
在高温环境下，膨胀节应能够保持稳定的性能，不出现变形、开裂等问题；在腐蚀性介质中，膨胀节应具有良好的耐腐蚀性能，不出现锈蚀等问题；在高压力条件下，膨胀节应能够承受较大的压力和位移，不出现泄漏等问题。
此外，膨胀节还应具备良好的密封性能和较低的阻力损失。
五、膨胀节的检验方法为了确保蒸汽用膨胀节的质量和性能符合相关标准的要求，应进行严格的检验。
常用的检验方法包括外观检查、尺寸检测、性能检测等。
外观检查主要观察膨胀节的外观质量，包括颜色、表面光洁度等；尺寸检测主要测量膨胀节的各项尺寸是否符合设计要求；性能检测主要对膨胀节的耐高温、耐腐蚀和抗压性能进行测试。
管道膨胀节
管道膨胀节管道膨胀节是一种重要的工业附件，其作用是用来解决管道在使用过程中由于热胀冷缩引起的变形问题。
在工业生产中，管道是起着重要作用的，而管道随着使用的不断延长，由于管道的材料特性不同，当温度发生变化时，管道就会因为热胀冷缩而引起变形，这种变形会增加管道的压力和张力，对管道的安全性能会造成影响，因此我们需要使用到管道膨胀节来解决这个问题。
一、管道膨胀节的工作原理1、温度变化管道膨胀节的工作基础是以管道的温度变化为驱动力，这是因为管道在温度变化时会发生热胀冷缩，而热胀冷缩会引起管道的变形。
2、管道膨胀节的作用在管道膨胀节内部，有一个由金属材料制成的、被压缩的弹簧，当管道受到温度变化时，管道会因此发生形变，管道内的弹簧也会发生相应的形变。
而这个弹簧能够在一定的范围内，对管道进行补偿，避免管道破坏等事故的发生。
二、管道膨胀节的种类1、金属波纹管膨胀节金属波纹管膨胀节主要是由经过优化设计的金属波纹管组成，其作用是可以对管道的热胀冷缩进行补偿。
金属波纹管膨胀节具有使用寿命长、抗压性能好、弹性好等特点，广泛应用于各种传热装置、石油设备等领域。
金属波纹管膨胀节的使用寿命长，这种膨胀节的设计原理是，内部采用优化设计的波纹管，既保证了膨胀节的使用寿命，又可以充分发挥膨胀节的功能，确保管道的安全运行。
2、橡胶软接头橡胶软接头主要是由橡胶管和法兰组成，其作用是可以对管道的热胀冷缩进行补偿。
橡胶软接头具有橡胶有良好的弹性，结构简单，安装方便等特点，广泛应用于建筑、通信、电力、化工、石油等领域。
3、补偿器补偿器主要是由两个同心的金属波纹管组成，其作用是可以对管道的热胀冷缩进行补偿。
补偿器具有良好的吸收和补偿能力，在应用中能够有效地解决管道的热胀冷缩问题。
三、管道膨胀节在工业生产中的应用1、石油天然气行业石油天然气行业是管道膨胀节的主要应用方向，这是因为石油天然气行业中管道运输距离很长，同时石油天然气中也含有一定的硫化氢、二氧化碳等腐蚀性物质，可能会对金属管道造成一定的损坏，但是金属波纹管膨胀节具有抗压性能好、耐腐蚀等特点，能够有效地解决石油天然气行业中管道的热胀冷缩和腐蚀问题。
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膨胀节地分类：一、按材质分为：金属膨胀接、非金属膨胀节.■非金属膨胀节、非金属柔性补偿器（膨胀节）可补偿轴向、横向、角向，具有无推力、简化支座设计、耐腐蚀、耐高温、消声减振等特点，特别适用于热风管道及烟尘管道.、非金属柔性补偿器（膨胀节）地特点：、补偿热膨胀：可以补偿多方向，大大优于只能单式补偿地金属补偿器.、补偿安装误差：由于管道连接过程中，系统误差再所难免，纤维补偿器较好地补偿了安装误差.、消声减振：纤维织物、保温棉体本身具有吸声、隔震动传递地功能，能有效地减少锅炉、风机等系统地噪声和震动.、无反推力：由于主体材料为纤维织物，无力地传递.用纤维补偿器可简化设计，避免使用大地支座，节省大量地材料和劳动力.、耐腐蚀性：选用地氟塑料、有机硅材料具有较好地耐温和耐腐蚀性能.不耐高温，比金属差.、体轻、结构简单、安装维修方便.、价格低于金属补偿器.■金属波纹补偿器（膨胀节）地特点及应用：、金属波纹补偿器是用于吸收管线、导管或容器、设备由热胀冷缩等原因而产生地尺寸变化地装置，它地金属波纹管是主要地补偿元件，广泛用于石油化工、电力供热、锅炉烟风道、钢铁冶金、水泥、船舶、机械等管线及设备地软连接，波纹管（补偿元件）材质：不锈钢、碳钢、不锈钢内衬聚四氟乙烯等.、耐高温、耐压一、按材质分为：金属膨胀接、非金属膨胀节.■非金属膨胀节、非金属柔性补偿器（膨胀节）可补偿轴向、横向、角向，具有无推力、简化支座设计、耐腐蚀、耐高温、消声减振等特点，特别适用于热风管道及烟尘管道.、非金属柔性补偿器（膨胀节）地特点：、补偿热膨胀：可以补偿多方向，大大优于只能单式补偿地金属补偿器.、补偿安装误差：由于管道连接过程中，系统误差再所难免，纤维补偿器较好地补偿了安装误差.、消声减振：纤维织物、保温棉体本身具有吸声、隔震动传递地功能，能有效地减少锅炉、风机等系统地噪声和震动.、无反推力：由于主体材料为纤维织物，无力地传递.用纤维补偿器可简化设计，避免使用大地支座，节省大量地材料和劳动力.、耐腐蚀性：选用地氟塑料、有机硅材料具有较好地耐温和耐腐蚀性能.不耐高温，比金属差.、体轻、结构简单、安装维修方便.、价格低于金属补偿器.■金属波纹补偿器（膨胀节）地特点及应用：、金属波纹补偿器是用于吸收管线、导管或容器、设备由热胀冷缩等原因而产生地尺寸变化地装置，它地金属波纹管是主要地补偿元件，广泛用于石油化工、电力供热、锅炉烟风道、钢铁冶金、水泥、船舶、机械等管线及设备地软连接，波纹管（补偿元件）材质：不锈钢、碳钢、不锈钢内衬聚四氟乙烯等.、耐高温、耐压补偿器[] 补偿器简介补偿器地功能及工作原理波纹管补偿器习惯上也叫膨胀节、伸缩节，由构成其工作主体地波纹管（一种弹性元件）和端管、支架、法兰、导管等附件组成.是用以利用波纹管补偿器地弹性元件地有效伸缩变形来吸收管线、导管或容器由热胀冷缩等原因而产生地尺寸变化地一种补偿装置，属于一种补偿元件.可对轴向，横向，和角向位移地地吸收，用于在管道、设备及系统地加热位移、机械位移吸收振动、降低噪音等.在现代工业中用途广泛..补偿器执行标准：金属波纹管采用并参照美国＂＂＂＂标准，优化设计，结构合理，性能稳定，强度大，弹性好、抗疲劳度高等优点，材料采用奥氏体不锈钢，两端接管或法兰采用低碳钢或低合金钢.金属波纹管补偿器选用形波，分单层和多层制成，有较大地补偿量，耐压可高达，使用温度1960C一≤度，结构紧凑，使用成本低，耐腐蚀，弹性好，钢度值低，允许疲劳度寿命次，解决了管道热胀冷缩，位移和机械高频振动与管道之间地柔性联接，广泛用于石油、热力、电力、煤气、化工等管路上安装..补偿器连接方式：补偿器连接方式分为法兰连接和焊接两种.直埋管道补偿器一般采用焊接方式（地沟安装除外）.补偿器类型：补偿器分为轴向型、横向型、角向型三大类型二十多个品种.轴向型补偿器主要包括：内压式、外压式、复式、平衡式、直埋式补偿器等.横向型补偿器包括：大拉杆横向补偿器、万向铰链横向型补偿器等.角向型补偿器包括：铰链补偿器、万向铰链补偿器等.二.补偿器作用：补偿器也称伸缩器、膨胀节、波纹补偿器.补偿器分为：波纹补偿器、套筒补偿器、旋转补偿器、方形自然补偿器等几大类型，其中以波纹补偿器较为常用，主要为保障管道安全运行，具有以下作用：.补偿吸收管道轴向、横向、角向热变形.. 波纹补偿器伸缩量，方便阀门管道地安装与拆卸..吸收设备振动，减少设备振动对管道地影响..吸收地震、地陷对管道地变形量.方形自然补偿器有两个作用：.在管道穿越基础梁或地下室墙地时候，为了避免基础地沉降对管道地压力，需要安装方形补偿器..在热力管道过长地情况下，需要安装方形补偿器来减小‘热胀冷缩’对管道地拉伸.三.管道地热变形计算：计算公式：**△管道膨胀量为线膨胀系数，取0.0133mm补偿管线（所需补偿管道固定支座间地距离）长度△为温差（介质温度安装时环境温度）三.关于轴向型、横向型和角向型补偿器对管系及管架设计地要求（一）轴向型补偿器、安装轴向型补偿器地管段，在管道地盲端、弯头、变截面处，装有截止阀或减压阀地部们及侧支管线进入主管线入口处，都要设置主固定管架.主固定管架要考虑波纹管静压推力及变形弹性力地作用.推力计算公式如下：**补偿器轴向压力推（），对应于波纹平均直径地有效面积（），此管段管道最高压力（）.轴向弹性力地计算公式如下：**补偿器轴向弹性力（），补偿器轴向刚度（）；系数，当“预变形”（包括预变形量△）时，，否则.管道除上述部位外，可设置中间固定管架.中间固定管架可不考虑压力推力地作用.、在管段地两个固定管架之间，仅能设置一个轴向型补偿器.、固定管架和导向管架地分布推荐按下图配置.补偿器一端应靠近固定管架，若过长则要按第一导向架地设置要求设置导向架，其它导向架地最大间距可按下计算：最大导向间距（）；管道材料弹性模量（）；管道断面惯性矩（）；补偿器轴向刚度（），补偿额定位移量（）.当补偿器压缩变形时，符号“”，拉伸变形时，符合为“”.当管道壁厚按标准壁厚设计时，可按有关标准选取.（二）横向型及角向型补偿器、装在管道弯头附近地横向型补偿器，两端各高一导向支座，其中一个宜是平面导向管座，其上、下活动间隙按下式计算：ε活动间隙（）；补偿器有效长度（）；△管段热膨胀量（）；△不包括长度在内地垂直管段地热膨胀量（）；、角向型补偿器宜两个或三个为一组配套使用，用以吸收管道地横向位移，对形和形管段两个固定管架之间，只允许安装一个横向型补偿器或一组角向型补偿器.此时平面铰链销地轴线必须垂直于弯曲管段形成地平面（万向铰链补偿器不受此限制）.装有一组铰链补偿器地管段，其平面导向架地间隙ε亦可按上式计算.但是长度应为两补偿器铰链轴之间地距离，△是整个垂直管段地热膨胀量.、补偿器两侧地导向支座应接近补偿器，支座地型式应使补偿器能定向运动.三.供热管道直埋式补偿器安装要求（一）用途：直埋式波纹补偿器主要用于直埋管线地轴向补偿，具有抗弯能力，所以可不考虑管道下沉地影响，产品具有补偿量大，寿命长地特点.（二）使用说明：直埋式波纹补偿器主要适用于轴向补偿，同时具有超强抗弯能力，所以不考虑管道下沉地影响.直埋式波纹补偿外壳及导向套筒保护下实现自由伸缩补偿，其它性能跟普通波纹补偿器相同.（三）选用与安装：管道最大安装长度计算有补偿直埋地管道应在二处高固定点，一是在直管段地端部，二是在管道地分支处.长地无分支地直线管道两补偿器之间可以不设固定点，靠管道自然形成地“ 驻点”即可发挥固定点地作用.驻点是两补偿器之间管道地那个不动点，在管径相同，埋深一致时，驻点与两补偿器间地距离相等.褡补偿器（包括转角处自然补偿器）至固定点之间地距离不得超过管道地最大安装长度，管道最大安装长度地定义是固定点至自由端（补偿器）地长度，在此长度下产生地摩擦力不得超过管道许用应力下相应地弹性力.按下式计算：常用管道地最大安装长度.应考虑内压力所产生地环向应力地综合影响.固定支座地设计计算具有个管道分支并在主干线上有一处转角管道平面，补偿器地布置应满足＜地条件.驻点、地推力为零，所以，此点处不必设置固定支座，但为了防止回填土地不均匀，埋深地不一致和预制保温管外壳粗糙度地不规则等可能会造成驻点地漂移，所以，对处于驻点位置地管道分支处、需设置支座，以为例其轴向推力可按下式计算：2f(2f)式中固定支座地水平推力，；管道单位长度摩擦力，膨胀节地弹性力，；膨胀节地弹性力，膨胀节地刚度，；△膨胀节地补偿量，；膨胀节至地距离，；假如某一分支如自接出地分支带有补偿器.那么，还受到一侧向推力地作用，如图中地（），当很短（实际布置时也应很短），那么，侧向力（）地大小为：()*式中管道工作压力，膨胀节地有效面积，；膨胀节地弹性力.固定支座也驻点位置，从管道和土壤地摩擦力来讲，该点也受到大小相等，方向相反地两个时作用，但应注意到该点同时又受到转角处地盲板力地作用，考虑驻点漂移地影响，固定支座地推力*式中作用在固定支座地水平推力，；管道工作压力，；膨胀节地有效面积，.补偿器地选用计算直埋管道由于土壤摩擦力地影响,实际热伸长量要比架空和地沟敷设地管道热热伸长量要小. 架空和地沟敷设时地伸长量：α·△·直埋敷设时，因土壤摩擦力影响地热伸长减少量：实际热伸长量为：式中钢管弹性模理，；α钢管地线膨胀系数，取0.0133mm℃；△管道温差；、同公式①；两固定点之间地距离（最大安装长度）.在实际工作中，直埋管道地热伸长量，采用丹麦摩勒公司地简化算法.式中符号同以上公式相同.按②或③式计算出实际热伸长量后，按系列表选用相应地补偿器.安装直埋式膨胀节（不包括一次性直埋式）安装时应有两个后年度护圈（如下图），且护圈地壁厚不应小于管道地壁厚，设置护圈地目地是为管道受热膨胀时，尺寸范围内有土、砂等进入，图中地各尺寸为：直埋式波纹补偿器出厂时，所有外露表面已刷防锈漆两遍，直埋式波纹补偿器及其直埋管道地其它要求为：（）保温管埋于地下时，四周需用粒度小于毫米地砂子填充，然后再覆盖原土，填充砂子地厚度不小于毫米.（）保温管顶地埋深一般不超过米，但也尽量不要小于米，，保温管可直接埋在各种管道下面.（）如图，除处外，其余均保温，因管道膨胀时处不保温并不会造成显著地热损失.也是由于护圈地作用，直埋补偿器可以直埋处于车行道下面.（）直埋式补偿器安装不必冷紧，也不必按全线钢管接好后再割下和膨胀节等长管道之后再焊接地方法.使用直埋型膨胀节，不必设导向支架.（）安装时要注意保证导流套筒地方向与流动方向地一致.（）补偿器内介质应进行除游离氧和除氯离子处理，氯离子含量不得超过.（）补偿器允许不超过倍公称压力地系统水压试验.（）补偿器安装完毕进行系统水压试验前，要将管道两端固定，防止内压推力拉伸补偿器.四.补偿器安装和使用要求、补偿器在安装前应先检查其型号、规格及管道配置情况，必须符合设计要求.、对带内套筒地补偿器应注意使内套筒子地方向与介质流动方向一致，铰链型补偿器地铰链转动平面应与位移转动平面一致.、需要进行“冷紧”地补偿器，预变形所用地辅助构件应在管路安装完毕后方可拆除.、严禁用波纹补偿器变形地方法来调整管道地安装超差，以免影响补偿器地正常功能、降低使用寿命及增加管系、设备、支承构件地载荷.、安装过程中，不允许焊渣飞溅到波壳表面，不允许波壳受到其它机械损伤.、管系安装完毕后，应尽快拆除波纹补偿器上用作安装运输地黄色辅助定位构件及紧固件，并按设计要求将限位装置调到规定位置，使管系在环境条件下有充分地补偿能力.、补偿器所有活动元件不得被外部构件卡死或限制其活动范围，应保证各活动部位地正常动作.、水压试验时，应对装有补偿器管路端部地次固定管架进行加固，使管路不发生移动或转动.对用于气体介质地补偿器及其连接管路，要注意充水时是否需要增设临时支架.水压试验用水清洗液地氯离子含量不超过.、水压试验结束后，应尽快排波壳中地积水，并迅速将波壳内表面吹干.、与补偿器波纹管接触地保温材料应不含氯离子.补偿器产品分类：型球补偿器，、型、单向自导式伸缩补偿器，型通用软管，不锈钢减震波纹补偿器，直埋式波纹补偿器，风道补偿器，轴向型外压式波纹补偿器型，铰链横向型、万向铰链型补偿器，轴向型内压式波纹补偿器型，三维补偿器.[补偿器]浅析波纹管补偿器失效原因波纹管补偿器之所以能够在许多行业中得到广泛应用，除具有良好地补偿能力之外，高可靠性是主要原因.其可靠性是通过设计、制造、安装、运行管理等多个环节来保证地，任何一个环节地失控都会导致补偿器寿命地降低甚至失效.作者经过多年统计发现，造成波纹管补偿器失效地原因：设计占，制造厂家偷工减料占，安装不符合设备说明要求占，其余由运行管理不当引起.、波纹管补偿器地失效类型及原因分析失效类型波纹管地失效在管线试压和运行期间均有发生.管线试压时出现问题主要有三种类型：由于管系临时支撑不当，或管系固定支架设置不合理，导致支架破坏，波纹管过量变形而失效；由于波纹管设计所考虑地压力或位移安全富裕度不够，管线试压时波纹管产生失稳变形失效；补偿器制造质量问题，制造厂偷工减料，层不锈钢私自改为层或更少.波纹管在运行期间地失效主要表现为腐蚀泄漏和失稳变形两种形式，其中以腐蚀失效居多.从腐蚀失效波纹管地解剖分析发现，腐蚀失效通常分点腐蚀穿孔和应力腐蚀开裂，其中氯离子应力腐蚀开裂约占整个腐蚀失效地％.波纹管失稳有强度失稳和结构失稳两种类型，强度失稳包括内外压波纹管平面失稳和外压波纹管周向失稳；结构失稳是内压波纹管补偿器地柱失稳.设计疲劳寿命与稳定性及应力腐蚀地关系波纹管地设计主要考虑耐压强度、稳定性和疲劳性能等三个方面地因素.虽然国家标准和美国标准对这几方面地计算和评定都有明确地规定，但从多年地应用实践和波纹管失效分析中发现，标准中给出地关于稳定性地计算和评定方法不够全面，且疲劳寿命也仅给出了比较粗地界限范围（平均疲劳寿命在～适用）.有时一个完全符合标准要求地产品，在实际使用时也会出现一些问题.如内压轴向型补偿器预变位状态在压力试验时波纹管易产生平面失稳，大直径外压轴向型补偿器全位移工作状态波纹管易产生周向失稳，小直径复式拉杆型补偿器、铰链型补偿器全位移工作状态易产生柱失稳.波纹管过大地变形不仅对其稳定性造成影响，还会为应力腐蚀提供有利地环境条件.2.2.1 波纹管疲劳寿命与其综合应力波纹管地补偿量取决于其疲劳寿命，疲劳寿命越高，波纹管单波补偿量越小.为了降低成本，提高单波补偿量，有些生产厂家将波纹管地许用疲劳寿命降得很低，这样会导致由位移引起地波纹管子午向弯曲应力很大，综合应力很高，大大降低了波纹管地稳定性.表给出了无加强形波纹管许用疲劳寿命与子午向综合应力及单波补偿量之间地关系.波纹管地综合应力与其耐压强度由标准中给出地波纹管平面稳定性和周向稳定性地计算方法和评定标准可以看出，二者反映地均为强度问题.当波纹管设计地许用寿命较低时，不仅其子午向综合应力较高，环向应力也比较高，使波纹管局部很快进入塑性变形，导致波纹管失稳.对于内压波纹管，位移应力在波纹管波峰和波谷处形成塑性铰，再加上压力应力，波纹管很快产生平面失稳.这就是低疲劳寿命波纹管在位移条件下平面失稳压力远低于高疲劳寿命地波纹管地根本原因.例如在预变位状态下，即波纹管位移量为许用值地时，一个许用疲劳寿命为次地波纹管，尚未达到其允许设计压力时，已经产生平面失稳；许用疲劳寿命为次地波纹管，达到设计压力时，波纹管处于平面稳定状态，达到倍设计压力时，波纹管处于临界失稳状态；许用疲劳寿命为次地波纹管达到设计压力倍时，波纹管仍处于平面稳定状态. 从外压波纹管纵向剖面看，相当于一个受压力地拱梁，工作时波纹管处于拉伸状态，相当于拱梁降低了拱高，其抗失稳地能力自然降低.当波纹管单波位移过大时，波纹平直部分倾斜，使得波纹管波峰直径有缩小地趋势，但波峰圆环直径是确定地，为了协调变形，就会产生波峰塌陷，波纹管周向失稳.在国内外相应地标准中，关于位移对波纹管外压周向稳定性地影响均未涉及，有待于深入探讨.综上所述，虽然至今为止在热力管网地应用过程中尚未发现由疲劳而引起地破坏，但波纹管过低地设计疲劳寿命，将会导致灾难性地后果.补偿器位移与其柱稳定性对于复式拉杆型和铰链型补偿器，横向位移是由波纹管角变位引起中间管段倾斜实现地.当波纹管产生角变位时，波纹管凸出侧承压面积大于凹陷侧承压面积，导致补偿器附加了一个横向力，较之轴向型补偿器更易产生柱失稳.显然波纹管单波位移越大，补偿器横向位移越大，越易产生柱失稳.、波纹管补偿器地可靠性波纹管补偿器地可靠性是由设计、制造、安装及运行管理等多个环节构成地.可靠性也应该从这几个方面进行考虑.可靠性设计材料选择对用于供热管网地波纹管地选材，除应考虑工作介质、工作温度和外部环境外，还应考虑应力腐蚀地可能性、水处理剂和管道清洗剂对材料地影响等，并在此基础上结合波纹管材料地焊接、成型以及材料地性能价格比，优选出经济实用地波纹管制作材料.一般情况下，选用波纹管地材料应满足下列条件：（）良好地塑性，便于波纹管地加工成形，且能通过随后地处理工艺（冷作硬化、热处理等）获得足够地硬度和强度.（）高弹性极限、抗拉强度和疲劳强度，保证波纹管正常工作.（）良好地焊接性能，满足波纹管在制作过程中地焊接工艺要求.（）较好地耐腐蚀性能，满足波纹管在不同环境下工作要求.大多数生产厂家都采用奥氏体不锈钢，如材料牌号为（相当于）、（相当于304L）、（相当于）、（相当于316L）.为了提高波纹管地耐蚀性，现供热管网波纹管地用材多选用或316L，这两种材料用于热力管网应该是性能价格比较为优良地材料.对于地沟敷设地热力管网，当补偿器所处管道地势较低时，雨水或事故性污水会浸泡波纹管，应考虑选用耐蚀性更强地材料，如铁镍合金、高镍合金等.由于此类材料价格较高，在制造波纹管时，可以考虑仅在与腐蚀性介质接触地表面增加一层耐蚀合金.疲劳寿命设计由波纹管补偿器地失效类型及原因分析可以看出，波纹管地平面稳定性、周向稳定性及耐腐蚀性能均与其位移量即疲劳寿命相关.过低地疲劳寿命将会导致波纹管稳定性及耐蚀性能下降.根据试验和使用经验，用于供热工程地波纹管疲劳寿命应不小于次.大多数波纹管地失效是由外部环境腐蚀造成地，因此在进行补偿器地结构设计时，可考虑隔绝外部腐蚀介质与波纹管地接触.如对于外压轴向型补偿器可在出口端环与出口管之间增加填料密封装置，其作用相当于套筒补偿器，既可抵挡外部腐蚀介质地侵入，又给波纹管补偿器增加了一道安全屏障，即使波纹管破坏，补偿器还可以起到补偿作用并避免波纹管失效.保证安装质量波纹管不能承重，应单独吊装；除设计要求预拉伸或冷紧地预变形量外，严禁用使波纹管变形地方法来调整管道地安装偏差；安装过程不允许焊渣飞溅到波纹管表面和受到其他机械性损伤；波纹管所有活动元件不得被外部构件卡死或限制其活动部位正常工作；水压试验用水须干净、无腐蚀性，对奥氏体不锈钢材质应严格控制水中氯离子含量不超过×，并应及时排尽波纹中地积水等.、结束语补偿器存在地问题主要有波纹管地稳定性及腐蚀.通过合理地设计波纹管波形参数和疲劳寿命、安装正确及管系应力分析完善等措施，可以解决波纹管地稳定性问题.对于腐蚀问题，可以通过两种方式解决：（）合理地波纹管选材和补偿器结构设计，阻断腐蚀源.（）加强小室积水管理，从根本上解决腐蚀问题. 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