膨脹節(jié)的分類及管道變形計算

1、膨脹節(jié)的分類：一、按材質(zhì)分為：金屬膨脹接、非金屬膨脹節(jié)。   非金屬膨脹節(jié)A、非金屬柔性補償器（膨脹節(jié)）可補償軸向、橫向、角向，具有無推力、簡化支座設(shè)計、耐腐蝕、耐高溫、消聲減振等特點，特別適用于熱風管道及煙塵管道。B、非金屬柔性補償器（膨脹節(jié)）的特點：1、補償熱膨脹：可以補償多方向，大大優(yōu)于只能單式補償?shù)慕饘傺a償器。2、補償安裝誤差：由于管道連接過程中，系統(tǒng)誤差再所難免，纖維補償器較好的補償了安裝誤差。3、消聲減振：纖維織物、保溫棉體本身具有吸聲、隔震動傳遞的功能，能有效的減少鍋爐、風機等系統(tǒng)的噪聲和震動。4、無反推力：由于主體材料為纖維織物，無力的傳遞。用纖維補償器可簡

2、化設(shè)計，避免使用大的支座，節(jié)省大量的材料和勞動力。5、耐腐蝕性：選用的氟塑料、有機硅材料具有較好的耐溫和耐腐蝕性能。不耐高溫，比金屬差。6、體輕、結(jié)構(gòu)簡單、安裝維修方便。8、價格低于金屬補償器。  金屬波紋補償器（膨脹節(jié)）的特點及應(yīng)用：A、金屬波紋補償器是用于吸收管線、導管或容器、設(shè)備由熱脹冷縮等原因而產(chǎn)生的尺寸變化的裝置，它的金屬波紋管是主要的補償元件，廣泛用于石油化工、電力 供熱、鍋爐煙風道、鋼鐵冶金、水泥、船舶、機械等管線及設(shè)備的軟連接，波紋管（補償元件）材質(zhì)：不銹鋼、碳鋼、不銹鋼內(nèi)襯聚四氟乙烯等。B、耐高溫、耐壓 一、按材質(zhì)分為：金屬膨脹接、非金屬膨脹節(jié)。 

3、;  非金屬膨脹節(jié)A、非金屬柔性補償器（膨脹節(jié)）可補償軸向、橫向、角向，具有無推力、簡化支座設(shè)計、耐腐蝕、耐高溫、消聲減振等特點，特別適用于熱風管道及煙塵管道。B、非金屬柔性補償器（膨脹節(jié)）的特點：1、補償熱膨脹：可以補償多方向，大大優(yōu)于只能單式補償?shù)慕饘傺a償器。2、補償安裝誤差：由于管道連接過程中，系統(tǒng)誤差再所難免，纖維補償器較好的補償了安裝誤差。3、消聲減振：纖維織物、保溫棉體本身具有吸聲、隔震動傳遞的功能，能有效的減少鍋爐、風機等系統(tǒng)的噪聲和震動。4、無反推力：由于主體材料為纖維織物，無力的傳遞。用纖維補償器可簡化設(shè)計，避免使用大的支座，節(jié)省大量的材料和勞動力。5、耐腐蝕性：選

4、用的氟塑料、有機硅材料具有較好的耐溫和耐腐蝕性能。不耐高溫，比金屬差。6、體輕、結(jié)構(gòu)簡單、安裝維修方便。8、價格低于金屬補償器。  金屬波紋補償器（膨脹節(jié)）的特點及應(yīng)用：A、金屬波紋補償器是用于吸收管線、導管或容器、設(shè)備由熱脹冷縮等原因而產(chǎn)生的尺寸變化的裝置，它的金屬波紋管是主要的補償元件，廣泛用于石油化工、電力 供熱、鍋爐煙風道、鋼鐵冶金、水泥、船舶、機械等管線及設(shè)備的軟連接，波紋管（補償元件）材質(zhì)：不銹鋼、碳鋼、不銹鋼內(nèi)襯聚四氟乙烯等。B、耐高溫、耐壓 補償器1 補償器簡介補償器的功能及工作原理波紋管補償器習慣上也叫膨脹節(jié)、伸縮節(jié)，由構(gòu)成其工作主體的波紋管（一種彈性元件

5、）和端管、支架、法蘭、導管等附件組成。是用以利用波紋管補償器的彈 性元件的有效伸縮變形來吸收管線、導管或容器由熱脹冷縮等原因而產(chǎn)生的尺寸變化的一種補償裝置，屬于一種補償元件?？蓪S向，橫向，和角向位移的的吸收， 用于在管道、設(shè)備及系統(tǒng)的加熱位移、機械位移吸收振動、降低噪音等.在現(xiàn)代工業(yè)中用途廣泛。2.補償器執(zhí)行標準：金屬波紋管采用GB/T12777-2008并參照美國EJMA標準，優(yōu)化設(shè)計，結(jié)構(gòu)合理，性能穩(wěn)定，強度大，彈性好、抗疲勞度高等優(yōu)點，材料采用1Cr18Ni9Ti,OCr19Ni9奧氏體不銹鋼，兩端接管或法蘭采用低碳鋼或低合金鋼。金屬波紋管-補償器選用U形波，分單層和多層制成，有較大的

6、補償量，耐壓可高達4Mpa，使用溫度-1960C一450度，結(jié)構(gòu)緊湊， 使用成本低，耐腐蝕，彈性好，鋼度值低，允許疲勞度壽命1000次，解決了管道熱脹冷縮，位移和機械高頻振動與管道之間的柔性聯(lián)接，廣泛用于石油、熱力、 電力、煤氣、化工等管路上安裝。3.補償器連接方式：補償器連接方式分為法蘭連接和焊接兩種。直埋管道補償器一般采用焊接方式（地溝安裝除外）4.補償器類型：補償器分為軸向型、橫向型、角向型三大類型二十多個品種。軸向型補償器主要包括：內(nèi)壓式、外壓式、復式、平衡式、直埋式補償器等。橫向型補償器包括：大拉桿橫向補償器、萬向鉸鏈橫向型補償器等。角向型補償器包括：鉸鏈補償器、萬向鉸鏈補償器等。二

7、.補償器作用：補償器也稱伸縮器、膨脹節(jié)、波紋補償器。補償器分為：波紋補償器、套筒補償器、旋轉(zhuǎn)補償器、方形自然補償器等幾大類型，其中以波紋補償器較為常用，主要為保障管道安全運行，具有以下作用：1.補償吸收管道軸向、橫向、角向熱變形。2. 波紋補償器伸縮量，方便閥門管道的安裝與拆卸。3.吸收設(shè)備振動，減少設(shè)備振動對管道的影響。4.吸收地震、地陷對管道的變形量。方形自然補償器有兩個作用：1.在管道穿越基礎(chǔ)梁或地下室墻的時候，為了避免基礎(chǔ)的沉降對管道的壓力，需要安裝方形補償器。2.在熱力管道過長的情況下，需要安裝方形補償器來減小熱脹冷縮對管道的拉伸。三.管道的熱變形計算：計算公式：X=a*L*Tx 管

8、道膨脹量a為線膨脹系數(shù)，取0.0133mm/mL補償管線（所需補償管道固定支座間的距離）長度T為溫差（介質(zhì)溫度-安裝時環(huán)境溫度）三.關(guān)于軸向型、橫向型和角向型補償器對管系及管架設(shè)計的要求（一）軸向型補償器1、安裝軸向型補償器的管段，在管道的盲端、彎頭、變截面處，裝有截止閥或減壓閥的部們及側(cè)支管線進入主管線入口處，都要設(shè)置主固定管架。主固定管架要考慮波紋管靜壓推力及變形彈性力的作用。推力計算公式如下：Fp=100*P*AFp-補償器軸向壓力推（N），A-對應(yīng)于波紋平均直徑的有效面積（cm2），P-此管段管道最高壓力（MPa）。軸向彈性力的計算公式如下：Fx=f*Kx*XFX-補償器軸向彈性力（N

9、），KX-補償器軸向剛度（N/mm）；f-系數(shù)，當“預變形”（包括預變形量X=0）時，f=1/2，否則f=1。管道除上述部位外，可設(shè)置中間固定管架。中間固定管架可不考慮壓力推力的作用。2、在管段的兩個固定管架之間，僅能設(shè)置一個軸向型補償器。3、固定管架和導向管架的分布推薦按下圖配置。補償器一端應(yīng)靠近固定管架，若過長則要按第一導向架的設(shè)置要求設(shè)置導向架，其它導向架的最大間距可按下計算：LGmax-最大導向間距（m）；E-管道材料彈性模量（N/cm2）；i-tp 管道斷面慣性矩（cm4）；KX-補償器軸向剛度（N/mm），X0-補償額定位移量（mm）。當補償器壓縮變形時，符號“+”，拉伸變形時，符

10、合為“-”。當管道壁厚按標準壁厚設(shè)計時，LGmax可按有關(guān)標準選取。（二）橫向型及角向型補償器1、裝在管道彎頭附近的橫向型補償器，兩端各高一導向支座，其中一個宜是平面導向管座，其上、下活動間隙按下式計算：-活動間隙（mm）；L-補償器有效長度（mm）；Y-管段熱膨脹量（mm）；X-不包括L長度在內(nèi)的垂直管段的熱膨脹量（mm）；2、角向型補償器宜兩個或三個為一組配套使用，用以吸收管道的橫向位移，對Z形和L形管段兩個固定管架之間，只允許安裝一個橫向型補償器或一組角向型補償器。此時平面鉸鏈銷的軸線必須垂直于彎曲管段形成的平面（萬向鉸鏈補償器不受此限制）。裝有一組鉸鏈補償器的管段，其平面導向架的間隙亦

11、可按上式計算。但是L長度應(yīng)為兩補償器鉸鏈軸之間的距離，X是整個垂直管段的熱膨脹量。3、補償器兩側(cè)的導向支座應(yīng)接近補償器，支座的型式應(yīng)使補償器能定向運動。三.供熱管道直埋式補償器安裝要求（一）用途：直埋式波紋補償器主要用于直埋管線的軸向補償，具有抗彎能力，所以可不考慮管道下沉的影響，產(chǎn)品具有補償量大，壽命長的特點。（二）使用說明：直埋式波紋補償器主要適用于軸向補償，同時具有超強抗彎能力，所以不考慮管道下沉的影響。直埋式波紋補償外殼及導向套筒保護下實現(xiàn)自由伸縮補償，其它性能跟普通波紋補償器相同。（三）選用與安裝：3.1管道最大安裝長度計算有補償直埋的管道應(yīng)在二處高固定點，一是在直管段的端部，二是在

12、管道的分支處。長的無分支的直線管道兩補償器之間可以不設(shè)固定點，靠管道自然形成的“ 駐點”即可發(fā)揮固定點的作用。駐點是兩補償器之間管道的那個不動點，在管徑相同，埋深一致時，駐點與兩補償器間的距離相等。褡補償器（包括轉(zhuǎn)角處自然補償 器）至固定點之間的距離不得超過管道的最大安裝長度Lmax，管道最大安裝長度的定義是固定點至自由端（補償器）的長度，在此長度下產(chǎn)生的摩擦力不得超過 管道許用應(yīng)力下相應(yīng)的彈性力。Lmax按下式計算：常用管道的最大安裝長度Lmax。應(yīng)考慮16kgf/cm2內(nèi)壓力所產(chǎn)生的環(huán)向應(yīng)力的綜合影響。3.2固定支座的設(shè)計計算具有2個管道分支并在主干線上有一處轉(zhuǎn)角管道平面，補償器的布置應(yīng)滿

13、足LnLmax的條件。駐點G1、G2的推力為零，所以，此點處不必設(shè)置固定 支座，但為了防止回填土的不均勻，埋深的不一致和預制保溫管外殼粗糙度的不規(guī)則等可能會造成駐點的漂移，所以，對處于駐點位置的管道分支處G1、G2需設(shè) 置支座，以G1為例其軸向推力可按下式計算：F1=Pb2+L2f-0.8(Pb3+L2f)式中F1-固定支座G1的水平推力，kgf； f-管道單位長度摩擦力，Kgf/mPb2-B2膨脹節(jié)的彈性力，Kg； Pb3-B3膨脹節(jié)的彈性力，Kgfk2-B2膨脹節(jié)的剛度，Kgf/mm；L2-B2膨脹節(jié)的補償量，mm；L2-膨脹節(jié)至G1的距離，m；假如某一分支如自G2接出的分支帶有補償器B。

14、那么，G2還受到一側(cè)向推力的作用，如圖中的F2（y），當L5很短（實際布置時L5也應(yīng)很短），那么，側(cè)向力F2（y）的大小為：F2(y)=Pn*A5+Pb5式中Pn-管道工作壓力，Kgf/cm2A5-B5膨脹節(jié)的有效面積，cm2；Pb5-B5膨脹節(jié)的彈性力kgf。固定支座G3也駐點位置，從管道和土壤的摩擦力來講，該點也受到大小相等，方向相反的兩個時作用，但應(yīng)注意到該點同時又受到轉(zhuǎn)角處的盲板力的作用，考慮駐點漂移的影響，固定支座G3的推力F3=1.2Pn*A4式中F3-作用在固定支座G3的水平推力，Kgf；Pn-管道工作壓力，Kgf/cm2；A4-B4膨脹節(jié)的有效面積，cm2。3.3補償器的選用計

15、算直埋管道由于土壤摩擦力的影響,實際熱伸長量要比架空和地溝敷設(shè)的管道熱熱伸長量要小。架空和地溝敷設(shè)時的伸長量：·t·L直埋敷設(shè)時，因土壤摩擦力影響的熱伸長減少量：實際熱伸長量為：式中E-鋼管彈性模理，kgf/cm2；-鋼管的線膨脹系數(shù)，取0.0133mm/m；t-管道溫差；A、f-同公式；L-兩固定點之間的距離（最大安裝長度）m。在實際工作中，直埋管道的熱伸長量，采用丹麥摩勒公司的簡化算法。式中符號同以上公式相同。按或式計算出實際熱伸長量后，按系列表選用相應(yīng)的補償器。3.4安裝直埋式膨脹節(jié)（不包括一次性直埋式）安裝時應(yīng)有兩個后年度護圈（如下圖），且護圈的壁厚不應(yīng)小于管道的壁

16、厚，設(shè)置護圈1的目的是為管道受熱膨脹時，A尺寸范圍內(nèi)有土、砂等進入，圖中的各尺寸為：直埋式波紋補償器出廠時，所有外露表面已刷防銹漆兩遍，直埋式波紋補償器及其直埋管道的其它要求為：（1）保溫管埋于地下時，四周需用粒度小于20毫米的砂子填充，然后再覆蓋原土，填充砂子的厚度不小于200毫米。（2）保溫管頂?shù)穆裆钜话悴怀^1.2米，但也盡量不要小于0.7米，保溫管可直接埋在各種管道下面。（3）如圖，除A處外，其余均保溫，因管道膨脹時A處不保溫并不會造成顯著的熱損失。也是由于護圈的作用，直埋補償器可以直埋處于車行道下面。（4）直埋式補償器安裝不必冷緊，也不必按全線鋼管接好后再割下和膨脹節(jié)等長管道之后再焊

17、接的方法。使用直埋型膨脹節(jié)，不必設(shè)導向支架。（5）安裝時要注意保證導流套筒的方向與流動方向的一致。（6）補償器內(nèi)介質(zhì)應(yīng)進行除游離氧和除氯離子處理，氯離子含量不得超過25PPm。（7）補償器允許不超過1.5倍公稱壓力的系統(tǒng)水壓試驗。（8）補償器安裝完畢進行系統(tǒng)水壓試驗前，要將管道兩端固定，防止內(nèi)壓推力拉伸補償器。四.補償器安裝和使用要求1、補償器在安裝前應(yīng)先檢查其型號、規(guī)格及管道配置情況，必須符合設(shè)計要求。2、對帶內(nèi)套筒的補償器應(yīng)注意使內(nèi)套筒子的方向與介質(zhì)流動方向一致，鉸鏈型補償器的鉸鏈轉(zhuǎn)動平面應(yīng)與位移轉(zhuǎn)動平面一致。3、需要進行“冷緊”的補償器，預變形所用的輔助構(gòu)件應(yīng)在管路安裝完畢后方可拆除。4

18、、嚴禁用波紋補償器變形的方法來調(diào)整管道的安裝超差，以免影響補償器的正常功能、降低使用壽命及增加管系、設(shè)備、支承構(gòu)件的載荷。5、安裝過程中，不允許焊渣飛濺到波殼表面，不允許波殼受到其它機械損傷。6、管系安裝完畢后，應(yīng)盡快拆除波紋補償器上用作安裝運輸?shù)狞S色輔助定位構(gòu)件及緊固件，并按設(shè)計要求將限位裝置調(diào)到規(guī)定位置，使管系在環(huán)境條件下有充分的補償能力。7、補償器所有活動元件不得被外部構(gòu)件卡死或限制其活動范圍，應(yīng)保證各活動部位的正常動作。8、水壓試驗時，應(yīng)對裝有補償器管路端部的次固定管架進行加固，使管路不發(fā)生移動或轉(zhuǎn)動。對用于氣體介質(zhì)的補償器及其連接管路，要注意充水時是否需要增設(shè)臨時支架。水壓試驗用水清

19、洗液的96氯離子含量不超過25PPM。9、水壓試驗結(jié)束后，應(yīng)盡快排波殼中的積水，并迅速將波殼內(nèi)表面吹干。10、與補償器波紋管接觸的保溫材料應(yīng)不含氯離子。補償器產(chǎn)品分類：QB型球補償器，DSB-I、II型、單向自導式伸縮補償器，JTW型通用軟管，不銹鋼減震波紋補償器，直埋式波紋補償器，F(xiàn)UB風 道補償器，軸向型外壓式波紋補償器JZW型，鉸鏈橫向型JJH、萬向鉸鏈JWJ型補償器，軸向型內(nèi)壓式波紋補償器JDZ型，三維補償器。補償器淺析波紋管補償器失效原因 波紋管補償器之所以能夠在許多行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用，除具有良好的補償能力之外，高可靠性是主要原因。其可靠性是通過設(shè)計、制造、安裝、運行管理等多個環(huán)節(jié) 來保證的，任何一個環(huán)節(jié)的失控都會導致補償器壽命的降低甚至失效。作者經(jīng)過多年統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，造成波紋管補償器失效的原因：設(shè)計占10%，制造廠家偷工減料占 50%，安裝不符合設(shè)備說明要求占20%，其余由運行管理不當引起。2、波紋管補償器的失效類型及原因分析2.1 失效類型波紋管的失效在管線試壓和運行期間均有發(fā)生。管線試壓時出現(xiàn)問題主要有三種類型：由于管系臨時支撐不當，或管系固定支架設(shè)置不合理，導致支架破壞，波 紋管過量變形而失效；