冶金行業(yè)金屬波紋管補(bǔ)償器的介紹

1、波紋管補(bǔ)償器一.概述補(bǔ)償器又稱膨脹節(jié)，在管系中采用波紋補(bǔ)償器可以在承受系統(tǒng)壓力的同時(shí)吸收因溫差引 起的熱膨脹。補(bǔ)償器由波紋元件及接管（筒節(jié)）、導(dǎo)流筒、外護(hù)管、端板等相關(guān)結(jié)構(gòu)件構(gòu)成。 在冶金、石油、化工、電力、供熱和制冷系統(tǒng)以及低溫設(shè)備中獲得了成功的應(yīng)用，可吸收對(duì) 軸向、橫向和角向位移。其典型的工作條件為：壓力從真空至6.4MPa,溫度從-200C至1350c .與一般的管道元件不同，波紋管是用相當(dāng)薄的材料制作而成， 以便使它具有足夠的柔性， 可以吸收在使用中預(yù)期出現(xiàn)的機(jī)械位移和熱位移，也能起到吸振降噪的作用。在設(shè)計(jì)、制造、 運(yùn)輸、安裝和測(cè)試等各個(gè)環(huán)節(jié)都必須注意這種產(chǎn)品的獨(dú)特之處。二.波紋管設(shè)計(jì)

2、與主要性能參數(shù)波紋管是波紋管補(bǔ)償器的核心部件，是其關(guān)鍵功能元件。波紋管補(bǔ)償器的性能主要取決 于波紋管元件。2.1 波紋管波形結(jié)構(gòu)的分類波紋管的波形結(jié)構(gòu)分為U形、。形、S形、C形等，不同的波形有不同的性能特點(diǎn)。2.1.1 U形波紋管的特點(diǎn)U形波紋管是目前應(yīng)用最多的一種波形。其特點(diǎn)是：在同等壁厚條件下承壓能力較高，補(bǔ)償能力較大，應(yīng)力分布均勻，疲勞壽命較高，綜合性能好。 U形波紋管的性能主要取決于 壁厚、波高、波距、層數(shù)等。2.1.2 。形波紋管的特點(diǎn)。形波紋管特點(diǎn)是截面能耐高壓，但補(bǔ)償能力低，剛度值低。適用于壓力高、位移量小、 撓曲小的場(chǎng)合使用，制造工藝復(fù)雜。2.1.3 C形波紋管的特點(diǎn)C形波紋管

3、特點(diǎn)是承壓能力較高，補(bǔ)償能力低，剛度值高，制造工藝簡(jiǎn)單。一般情況下 不米用。2.1.4 S形波紋管的特點(diǎn)_rvm_S形波紋管特點(diǎn)是承壓能力較高，但補(bǔ)償能力略低， 工藝性較差，制造比較復(fù)雜，但不易 產(chǎn)生應(yīng)力集中，波紋管受力狀態(tài)較好，剛度值低于 U形。在既要耐壓高，又要求較大位移時(shí), 可采用S形波紋管。目前，波紋管補(bǔ)償器絕大多數(shù)采用 U形波紋管。U形波紋管工藝性好，便于加工，耐壓 能力和補(bǔ)償能力較好，無(wú)增強(qiáng) U型波紋管一般適用于壓力2.5MPa以下場(chǎng)合。2.2 U形波紋管按層數(shù)分類可分為單層波紋管和多層波紋管。單層波紋管由一層管壁組成，容易制造，但補(bǔ)償能力一般。多層波紋管由多層管壁組成, 如同多個(gè)

4、薄片彈簧，因而剛度小。與單層波紋管相比，在總的管壁厚度和波形相同條件下， 多層波紋管容易變形，補(bǔ)償能力大。變形所產(chǎn)生的應(yīng)力較小，疲勞壽命高。因此，它可滿足 大補(bǔ)償量與高壓力沖擊的要求（單層波紋管要求管壁薄，波紋深；多層波紋管要求管璧厚， 波紋淺）在一定的工作條件下，即一定的壓力、補(bǔ)償量與疲勞壽命下，多層波紋管比單層波 紋管外徑較小，長(zhǎng)度較短。使得多層波紋膨脹節(jié)結(jié)構(gòu)緊湊，可節(jié)省材料，制造時(shí)成形容易。 由于波高小，設(shè)置外套筒保護(hù)容易，安裝支撐和間隔方便。當(dāng)波紋膨脹節(jié)用于腐蝕環(huán)境時(shí)， 多層波紋管只需在內(nèi)、外層用耐腐蝕材料制造，因而可節(jié)省貴重金屬。有時(shí)為了防腐，內(nèi)、 外層可用較大板厚的材料制造。止匕外

5、，如果管壁內(nèi)層由于某一原因，如腐蝕、缺陷、疲勞、 安裝等而出現(xiàn)裂紋，雖然內(nèi)層已經(jīng)泄漏，但其它層仍能起密封作用，這樣多層波紋膨脹節(jié)不 易出現(xiàn)突發(fā)性破壞，可延長(zhǎng)檢修周期。2.3 U形波紋管主要幾何參數(shù)與主要性能的關(guān)系2.3.1 承壓能力壁厚越厚，承壓能力越高。波高越高，承壓能力越低。波距對(duì)承壓能力影響不大。2.3.2 單波補(bǔ)償能力在工作壓力、疲勞壽命確定的條件下，一個(gè)波能吸收的位移能力，在確定的疲勞壽命、 滿足工作壓力、工作溫度的條件下，波紋壁厚越厚，補(bǔ)償能力越差，波高越高補(bǔ)償能力越大, 波距大小是一個(gè)雙重變化。波距越大，有可能補(bǔ)償能力增大，但增大到一定量時(shí)，補(bǔ)償能力反而下降。在同等壁厚、波高、波

6、距，滿足同等工作壓力的條件下，多層波紋管的補(bǔ)償能力比單層大。2.3.3 剛度是指波紋管產(chǎn)生單位位移所需要的力。對(duì)于相同口徑相同壓力的波紋管，剛度大小是衡 量波紋管性能好壞的參數(shù)之一。壁厚越厚，剛度值越大。波高越高，剛度值越低。波距越小剛度值越低。波數(shù)越多，剛度值越低。在同等總壁厚的情況下，層數(shù)越多，剛度值越低。如，壁厚2mm單層波紋管的剛度值比2層1mm多層波紋管的剛度值要高出4倍。2.3.4 疲勞壽命是指在正常工作條件下，波紋管能正常工作的最小循環(huán)次數(shù)。波數(shù)越多，疲勞壽命越高。位移量越小，疲勞壽命越高。工作壓力越低，疲勞壽命越高。一般說(shuō)，多層波紋管疲勞壽命比單層高。波高、波距對(duì)疲勞壽命的影響

7、比較復(fù)雜，是一個(gè)綜合影響。2.3.5 穩(wěn)定性一平面失穩(wěn)多指一個(gè)或多個(gè)波紋平面發(fā)生偏轉(zhuǎn)或翹曲，即這些波紋所在的平面不再與管軸線保持垂一般，波數(shù)越多、波高越高、層數(shù)越多、使用壓力越高的波紋管越容易發(fā)生平面失穩(wěn)現(xiàn) 象，是受綜合因素影響的。主要的力學(xué)因素是由于內(nèi)壓引起的沿徑線作用的彎曲應(yīng)力過(guò)大， 在波峰與波谷處形成塑性較。這種情況一般產(chǎn)生于通徑較大的波紋管。一柱狀失穩(wěn)是一種類似于細(xì)長(zhǎng)壓桿失穩(wěn)的現(xiàn)象。這種情況多發(fā)生于波紋管長(zhǎng)度與直徑之比相對(duì)較大的波紋管。出現(xiàn)失穩(wěn)時(shí)，波紋管中部 突然出現(xiàn)側(cè)向大變形，而兩端仍保持固定。一般，波數(shù)越多、剛度值越低、通徑越小的波紋 管容易發(fā)生柱狀失穩(wěn)。2.4 波紋管常用材料與波

8、紋管性能之間的關(guān)系波紋管材料選用主要取決于波紋管的工作條件與環(huán)境。其材料對(duì)波紋管壽命影響很大。制造波紋管的常用材料有：低碳鋼、不銹鋼、銅或銅合金（一般用于化工行業(yè)）、鋁或鋁合金、鈦或鈦合金等還有其它高分子材料如聚四氟乙烯。2.4.1 低碳鋼材料波紋管用于腐蝕性不強(qiáng)，壓力不高的煙風(fēng)管道上，一般很少采用。2.4.2 不銹鋼材料波紋管多用奧氏體不銹鋼薄板制造，管道用波紋管的厚度一般在0.43mm。這是因?yàn)椴y管在 壓力和位移作用下，壓力水平相當(dāng)高，波峰和波谷部分基本上處在塑性范圍內(nèi)工作，如果處 于腐蝕環(huán)境，則高應(yīng)力部位是很危險(xiǎn)的。若壁厚太厚，在同樣位移作用下波紋管的應(yīng)力反而 會(huì)升高，波紋管材料更加容

9、易產(chǎn)生腐蝕作用。所以，波紋管宜采用較薄的耐蝕材料。常用的奧氏體不銹鋼有304、304L、316、316L、321等，這些材料在一般的工況條件下， 都具有優(yōu)良的耐蝕性，適用于很多行業(yè)。波紋管常用材料的化學(xué)成分見(jiàn)表1,機(jī)械性能見(jiàn)表2loy8255LS316L管道補(bǔ)償器通常選用 SUS316L SUS304不銹鋼，當(dāng)溫度大于600 C,則多用鍥基合金、鉆基合金，但其物價(jià)很高。300系列不銹鋼也可用于高溫環(huán)境，如 SUS316 SUS316LM用于450600C, SUS321可用于 450650C ,對(duì)高溫腐蝕環(huán)境可選用Incoloy800H、825或Inconel600、625。三、波紋管補(bǔ)償器常

10、用的制造方法及特點(diǎn)波紋管補(bǔ)償器的制造工藝主要是由管坯制造， 波紋管制造和補(bǔ)償器組裝焊接三部分組成。3.1 波紋管管坯制造工藝波紋管的管坯有無(wú)縫管坯和焊接管坯，無(wú)縫管坯一般采用旋壓拉伸和軋制等壓力加工方 法制造，適用于直徑較小的管坯制造；而波紋膨脹節(jié)的直徑較大，因此大多采用焊接管坯。 波紋管管坯的焊接可采用鴇極直流氫弧焊、鴇極脈沖氫弧焊、微束等離子焊、熔化極氮弧焊 等方法。根據(jù)管坯單層厚度不同來(lái)選擇適當(dāng)?shù)暮附臃椒ǎ话銌螌雍穸仍?.51mm可選用鴇極直流氫弧焊；1mm以上可選用熔化極氫弧焊；2mm以上也可用手工電弧焊；單層厚度在 0.5mm以下，可采用鴇極脈沖氮弧焊和微束等離子焊。不論采用哪種焊

11、接方法，都應(yīng)采用硬 規(guī)范（即大電流、高焊速）焊接，使焊接時(shí)接頭的熱影響盡量的小，提高焊接接頭的力學(xué)性 能。多層波紋管的管坯，單層厚度一般都小于 2mm,而在通徑小于lm的波紋管中，大量采 用） 0.5mm 厚的板材制造管坯。焊接時(shí)通常采用自動(dòng)焊，這樣有利于保證管坯焊接的質(zhì)量。對(duì)于薄壁焊接，焊接缺陷主要是外部缺陷，如燒穿、未焊透、過(guò)燒、咬邊、焊縫凹陷等。所以焊縫通常只進(jìn)行外觀檢驗(yàn)， 而不進(jìn)行X射線檢測(cè)。壁厚為0.5mm的管坯焊縫用X射線檢 測(cè)必要性不大，因?yàn)檫@么薄的板材焊縫內(nèi)部不可能有大于6 0.5mm的缺陷（氣孔、夾雜），即使存在這么小的缺陷，由于 X 射線檢測(cè)的靈敏度關(guān)系也難以確定。波紋管管

12、坯材料大都采用SUS300系列不銹鋼，焊接性較好，另外，薄壁材料焊接時(shí)焊接接頭的拘束度小，不易產(chǎn)生裂紋。對(duì)于壁厚為 12mm 的管坯焊縫，如果采用鎢極氫弧焊或熔化極氬弧焊，并且是自動(dòng)焊，采用單面焊雙面成形工藝， 焊接層數(shù)為一層時(shí)， 也可以不進(jìn)行X 射線檢測(cè)。 對(duì)于壁厚大于2mm的管坯焊縫根據(jù)使用要求，供需雙方可協(xié)議決定是否對(duì)焊縫進(jìn)行X 射線檢測(cè)。管坯的縱焊縫條數(shù)應(yīng)盡量少，相鄰縱焊縫的間距應(yīng)大于 25Omm。管坯制造工序：板材剪切卷筒焊前清理管坯焊接管坯校圓管坯套裝3.1.1 板材剪切按工藝排版圖和工藝卡的要求，調(diào)整剪切機(jī)的定位擋板（或在板材上劃線） ，然后剪切板材。 第一張剪切后， 應(yīng)進(jìn)行尺寸

13、檢查， 合格后再進(jìn)行批量剪切， 并每間隔一定數(shù)量（5 10 張）抽檢一次。檢查項(xiàng)目有圓周展開長(zhǎng)度和高度、切口直線度、相鄰兩邊的垂直度。3.1.2 卷筒將剪切好的板材按直徑大小用卷板機(jī)卷制成圓筒。對(duì)于直徑與壁厚比值較大，能夠自由彎曲成圓簡(jiǎn)的管坯可以不進(jìn)行卷筒。3.1.3 焊前清理為了保證焊接質(zhì)量，必須進(jìn)行焊前清理，焊接接頭處不得有油污和灰塵，可用無(wú)水乙醇或丙酮清洗待焊處表面，晾干后盡快進(jìn)行焊接，焊工在焊接裝配操作時(shí)不要用手直接接觸待 焊處表面。3.1.4 管坯焊接按工藝卡上的焊接規(guī)范參數(shù)調(diào)整好管坯焊機(jī)，將管坯在焊接夾具上裝夾好，然后進(jìn)行焊接。焊接后逐件進(jìn)行檢查，不得有燒穿和未焊透等焊縫缺陷，焊縫

14、凹陷（或余高）和對(duì)口錯(cuò)邊量應(yīng)小于板厚的10%。3.1.5 管坯校圓 在卷板機(jī)上對(duì)管坯進(jìn)行校圓。3.1.6 管坯套裝多層波紋管在制造過(guò)程中，各層間的間隙應(yīng)小于或等于單層板厚。公稱通徑小于或等于1500mm時(shí)，層問(wèn)間隙小于或等于 0.5mm；公稱通徑大于1500mm時(shí)，層問(wèn)間隙小于或等于 lmm 。管坯套裝前應(yīng)將管坯端口的毛刺清理干凈，以免劃傷管坯表面。應(yīng)認(rèn)真清洗每一層管坯的內(nèi)外表面，不得有油污、水、灰塵。套裝時(shí)各層管坯的縱焊縫應(yīng)相互均勻錯(cuò)開。3.2 波紋管制造工藝目前，波紋管成形主要方法有液壓成形、機(jī)械脹形和滾壓成形。波紋管制造工藝方法較多。不同工藝制造的波紋管性能差異較大，對(duì)波紋管性能影響較

15、大。目前國(guó)內(nèi)外波紋管的主要制造工藝有整體液壓成型工藝、脹壓工藝、滾壓工藝，此三種 成型工藝中整體液壓成型工藝制造波紋管質(zhì)量最好，脹壓工藝次之，滾壓工藝最差。同時(shí)制 造成本也是整體液壓成型工藝最高，脹壓工藝次之，滾壓工藝最低。波紋管制造工序如下：波紋成型一波紋管端邊縫焊一波紋管端口剪切3.2.1 波紋成型3.2.1.1 液壓成型工藝及特點(diǎn)利用模具和水介質(zhì)壓力成型的一種方法。其特點(diǎn)是：波紋管集合尺寸準(zhǔn)確，表面無(wú)損傷 因此，該方法制造的波紋管抗腐蝕能力強(qiáng)，疲勞壽命高，是目前波紋管制造最先進(jìn)、質(zhì)量最 可靠的工藝方法。但模具成本較高，成型速度較慢。液壓成型可生產(chǎn)多層波紋管。3.2.1.2 脹壓成型工藝及

16、特點(diǎn)是利用內(nèi)模撐出波紋的一種工藝方法。成型時(shí)無(wú)需充液體介質(zhì)，因此成型簡(jiǎn)便、速度快、 工藝成本低。但該波紋管內(nèi)表面的損傷也很嚴(yán)重，抗腐蝕性能較低，疲勞壽命較低。所成型 的波紋管不是一個(gè)理論上的圓形，幾何尺寸不準(zhǔn)確。只能制作一些使用場(chǎng)合要求不高的波紋 管。3.2.1.3 滾壓成型工藝及特點(diǎn)是利用一組工作滾輪研展出波紋的一種工藝方法， 其特點(diǎn)是可制造大口徑尺寸的波紋管, 工藝成本低，只能成型單層波紋管。該工藝生產(chǎn)的波紋管，表面損傷嚴(yán)重，因此抗腐蝕性能 差，疲勞壽命低，只能制作一些使用場(chǎng)合要求不高的波紋管。3.2.1.4 焊接成型、爆炸成型、電沉積成型、機(jī)械旋壓成型方法因使用較少，只用于一些特種 波紋

17、管的制造。綜上，在冶金行業(yè)如高爐系統(tǒng)、熱風(fēng)爐系統(tǒng)、冷風(fēng)系統(tǒng)、煤氣系統(tǒng)用波紋管最好選用液 壓成型工藝方法制造，如煙風(fēng)道用波紋管可選用機(jī)械脹壓或滾壓成型工藝制造。3.2.2 波紋管端邊縫焊由于多層波紋管是由多層薄壁圓筒組成，為了保證波紋管與連接件(法蘭或接管)的焊 接質(zhì)量，應(yīng)采用電阻縫焊，將端邊熔成單層，這樣使波紋管與連接件的焊接工藝性變好.焊 接質(zhì)量可靠，不易出現(xiàn)層間滲漏。按工藝卡規(guī)定的直邊段長(zhǎng)度定位，根據(jù)壁厚和層數(shù)選定焊 接規(guī)范進(jìn)行焊接。一般在電阻縫焊時(shí)普遍采用水冷卻，但在波紋管端邊縫焊中禁止采用水冷 卻，因?yàn)槔鋮s水如果進(jìn)入波紋管層間，兩端被焊后，波紋管層間是一個(gè)密封空間.在波紋管 使用過(guò)程中

18、，如果使用溫度較高，殘留在波紋管層間的水就會(huì)急劇汽化，使波紋管層間由于 水的汽化產(chǎn)生非常大的壓力，造成波紋管破壞。3.2.3 波紋管端口的剪切按圖樣或工藝卡要求的直邊段長(zhǎng)度進(jìn)行端口剪切，剪切方法有以下幾種：(1)采用手動(dòng)或電動(dòng)剪進(jìn)行端口剪切，此方法投資小，切口質(zhì)量也較好，但生產(chǎn)效率低、 勞動(dòng)強(qiáng)度大，且不能剪切較厚的材料。(2)采用專用的滾剪機(jī)，此方法生產(chǎn)效率高，切口質(zhì)量好。但是，此設(shè)備不是通用設(shè)備， 需生產(chǎn)廠家自行設(shè)計(jì)和制造。(3)采用空氣等離子切割的方法，此法簡(jiǎn)單易行，設(shè)備已形成系列，價(jià)格適宜，生產(chǎn)效 率高，但切口質(zhì)量不如前兩種方法，并且切口表面有氧化物，切割后需用角向砂輪進(jìn)行修磨, 在切割

19、和修磨過(guò)程中產(chǎn)生的金屬粉塵，使得作業(yè)環(huán)境很差。3.2.4 波紋管在制造過(guò)程中的檢驗(yàn)3.2.5 管允許有輕微的模痕，不得有大干鋼板厚度負(fù)偏差的劃痕，凹坑或凸凹不平。(2)波紋管的波高、波距、波紋總長(zhǎng)的公差應(yīng)符合 GB 1804中Js18級(jí)要求。(3)波紋管兩端同軸度公差值，當(dāng)公稱通徑小于等于 500mm時(shí)，為5mm；當(dāng)公稱通徑 大于500mm時(shí)，為公稱通徑的1%,且小于等于10mm。(4)波紋管兩端口平面應(yīng)與主軸線垂直，垂直度偏差為公稱通徑的1%,且小于等于3mm ：量o a a(b)橫向變形示意圖4.7復(fù)式萬(wàn)向較鏈型波紋補(bǔ)償器(8)彎管(三通)壓力平衡型波紋補(bǔ)償器彎管壓力平衡型補(bǔ)償器由兩組工作

20、波、一組平衡波、彎頭、封頭、連接管、拉桿裝置組成的補(bǔ)償器。特點(diǎn)：可吸收軸向和橫向組合位移，補(bǔ)償能力強(qiáng)。一般用于壓力較高的L型或Z”型管道的位移補(bǔ)償。軸向剛度值為工作波和平衡波值之和，軸向剛度較大，因此軸向彈反力較大。三通壓力平衡型補(bǔ)償器由兩組工作波、一組平衡波、三通、中間接管及端管、封頭、拉桿裝置組成。特點(diǎn)：能吸收軸向和橫向組合位移，補(bǔ)償能力強(qiáng)。一般用于壓力較高的T型、 門型管道的位移補(bǔ)償。軸向剛度值等同彎管壓力平衡型補(bǔ)償器。如圖 4.8所示:1 一端管 2一端板 3中間管4 一工作波紋管5三通6-平衡波紋管 7拉桿 8一封頭(a)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖(b)組合變形示意圖(c)彎管/三通壓力平衡型補(bǔ)償器照

21、片圖4.8彎管(三通)壓力平衡型波紋補(bǔ)償器(9)直管壓力平衡型波紋補(bǔ)償器由位于兩端的兩個(gè)波紋管和位于中間的一個(gè)平衡波紋管及拉桿和端板等結(jié)構(gòu)件組成，主 要用于吸收軸向位移并能平衡波紋管壓力推力的波紋補(bǔ)償器。如果讓一組工作波組成復(fù)式型 波紋管，并在相應(yīng)處拉桿端部設(shè)置球面、錐面墊圈，則這種波紋補(bǔ)償器既能吸收軸向位移， 也能吸收橫向位移，不能吸收角向位移。該補(bǔ)償器一般用于壓力較高的管道。剛度值較大， 其總剛度為三組波紋管的總剛度值和。因此，彈性反力較大，補(bǔ)償能力較小。主要用于直管 道的熱補(bǔ)償。如圖4.9、圖4.10】一玷管 2一工作波紋管 3-拉桿 4一平衡波紋管 5一端板(b)軸向變形示意圖直管壓力

22、平衡型補(bǔ)償器(內(nèi)拉式)照片(d)直管壓力平衡型補(bǔ)償器(外拉式)照片圖4.9直管壓力平衡型波紋補(bǔ)償器(a)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖(b)組合變形示意圖(c)復(fù)式型直管壓力平衡型補(bǔ)償器照片圖4.10復(fù)式型直管壓力平衡型波紋補(bǔ)償器(10)旁通壓力平衡型波紋補(bǔ)償器由多組工作波、盲板、拉板及外承壓筒組成的補(bǔ)償器。該形式的補(bǔ)償器特點(diǎn)是：主要吸 收軸向位移，不能吸收角位移和橫向位移。一組波紋管承受內(nèi)壓，一組波紋管承受外壓。介 質(zhì)通過(guò)一組波紋管外部流向另一端管內(nèi)，介質(zhì)流向走曲線。因此，該補(bǔ)償器流阻較大，只適 用于壓力高、介質(zhì)密度低、流速不太高的氣體管道。在同一條管道上不要過(guò)多裝此補(bǔ)償器。 否則，壓降很大。該補(bǔ)償器剛度值較大，

23、為兩組工作波剛度之和。因此，彈性反力較大，補(bǔ) 償能力較小。用于直管道的熱補(bǔ)償。如圖 4.11所示：(11)外壓軸向型波紋補(bǔ)償器由承受外壓的一組或多組波紋管及外管、內(nèi)管和端環(huán)等結(jié)構(gòu)件組成，只能用于吸收軸向 位移而不能承受波紋管壓力推力的波紋補(bǔ)償器。這種波紋補(bǔ)償器由于承受外壓的作用，工作 時(shí)波紋管處于拉伸狀態(tài)，可以由多個(gè)波紋管串聯(lián)使用而不會(huì)產(chǎn)生柱失穩(wěn)，所以吸收軸向位移1 一進(jìn)口端管 2-進(jìn)口端環(huán)3限位環(huán)4外管5一波紋管6出口端環(huán)7一出口端管(b)軸向變形圖4.12外壓軸向型波紋補(bǔ)償器(12)軸向用式波紋補(bǔ)償器軸向用式補(bǔ)償器是由兩組波紋管和一個(gè)中間管及可與相鄰管道、設(shè)備相接的端管、以及 穩(wěn)定用外套管

24、(或穩(wěn)定桿)等結(jié)構(gòu)件組成的撓性部件。這種補(bǔ)償器只能吸收軸向位移而不能 承受壓力推力。其軸向補(bǔ)償能力比外壓軸向型小，但比普通軸向型更大。穩(wěn)定用套管(或穩(wěn) 定拉桿)主要用于防止波紋管工作時(shí)產(chǎn)生柱失穩(wěn)，也可以作為補(bǔ)償器直埋時(shí)的外保護(hù)管。如 圖4.13所示：(a)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖(b)拉伸及壓縮變形圖4.13軸向用式波紋補(bǔ)償器(14)特殊結(jié)構(gòu)的波紋膨脹節(jié)一帶隔熱層：在導(dǎo)流筒和波紋管之間加絕熱材料層。在絕熱材料和波紋之間的氣體是死區(qū)，與在導(dǎo)流 簡(jiǎn)內(nèi)流動(dòng)的高溫介質(zhì)幾乎隔絕。高溫介質(zhì)的熱量只能通過(guò)絕熱層傳給波紋管，熱傳導(dǎo)緩慢。 波紋管外面是大氣溫度，大氣被加熱自然形成對(duì)流，起散熱作用，也可用人工強(qiáng)化對(duì)流。通 過(guò)設(shè)計(jì)

25、不同厚度的絕熱層，可以控制波紋管的溫度，使其不超過(guò)波紋管材料的允許使用溫度 根據(jù)介質(zhì)溫度的高低選用不同類型的絕熱材料。絕熱材料起隔熱作用，也可用由外部通入高 于管道的介質(zhì)壓力的蒸汽或空氣代替，導(dǎo)流筒端部與端管之間配合間隙相對(duì)要小些。由于連 續(xù)通人氣體，在導(dǎo)流筒端部與端管之間的間隙不斷噴出氣體到管道內(nèi)，使高溫介質(zhì)不能進(jìn)入 導(dǎo)流筒和波紋之間，波紋管的實(shí)際溫度不會(huì)高于汽或氣的溫度。一帶加強(qiáng)環(huán):在U型波紋的波谷加剛性圓截面的圓環(huán)，能提高抗柱失穩(wěn)和平面失穩(wěn)的能力，從而提高 耐壓能力。工作壓力在2.5MPa以上時(shí)應(yīng)用加強(qiáng)環(huán)比較合適，加強(qiáng)環(huán)截面可以是實(shí)心圓.也可 以是空心圓環(huán)。如果采用加穩(wěn)定環(huán)措施，其抗失穩(wěn)

26、能力更強(qiáng)。一焊接結(jié)構(gòu)：波紋管由焊接而成。特點(diǎn)是剛度小、補(bǔ)償量大、軸向尺寸小。缺點(diǎn)是耐壓強(qiáng)度低。為提 高耐壓也可以焊成多層。止匕外，其上藝技術(shù)要求高，成本高，它只適合在特殊場(chǎng)合使用。矩形：它用于低壓、通風(fēng)矩形管道。它的工作跟圓形波紋膨脹節(jié)相同，有軸向、角向、橫向及 它們的組合。波形一般為 U型和V型。它的拐角結(jié)構(gòu)型式常見(jiàn)的有三種，其中以圓弧轉(zhuǎn)角 受力狀態(tài)較好。五.波紋管補(bǔ)償器在管系中的配管設(shè)計(jì)與應(yīng)用波紋管補(bǔ)償器結(jié)構(gòu)形式很多，其功能是不一樣的。如何在管道補(bǔ)償設(shè)計(jì)中配管選用，是 一個(gè)非常復(fù)雜的問(wèn)題，其難度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)補(bǔ)償器本身的設(shè)計(jì)。 配管設(shè)計(jì)涉及到很多學(xué)科的問(wèn)題, 如力學(xué)、管網(wǎng)結(jié)構(gòu)、工藝條件、工程造價(jià)

27、等。管網(wǎng)設(shè)計(jì)需要遵循以下幾條原則：(1)保證管網(wǎng)安全可靠性要做到這一點(diǎn)，首先力學(xué)計(jì)算要準(zhǔn)確，補(bǔ)償器選型要正確，力和變形要協(xié)調(diào)。否則會(huì)造 成設(shè)計(jì)失誤。(2)保證管系安全可靠性的前提下要盡可能降低工程造價(jià)不同補(bǔ)償器價(jià)格相差很大，若不考慮土建工程的投資區(qū)選擇便宜的補(bǔ)償器比如選擇軸向 型補(bǔ)償。該補(bǔ)償器屬自由型補(bǔ)償器，其管道壓力推力要作用到固定管架上，這就造成土建投 資的增加可能得不償失。因此，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)仔細(xì)對(duì)比分析，綜合比較選擇投資最省的補(bǔ)償方式。(3)保證管網(wǎng)安全可靠性的前提下盡可能使官網(wǎng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、敷設(shè)協(xié)調(diào)美觀”仁型管段、平面Z任何一個(gè)管網(wǎng)系統(tǒng)，通過(guò)固定管架的合理設(shè)置可將其分?jǐn)酁橹惫芏巍?型管段、空間

28、Z”型管段、空間“門”型管段、平面“門”型管段，對(duì)于不同的管段可選擇不同結(jié) 構(gòu)形式的補(bǔ)償器進(jìn)行補(bǔ)償。圖5.1是采用單式膨脹節(jié)吸收管線軸向膨脹的一個(gè)良好的典型實(shí)例圖5.2是采用復(fù)式膨脹節(jié)吸收管線軸向膨脹的一個(gè)良好的典型實(shí)例圖5.3是采用膨脹節(jié)吸收帶支管的管線的軸向膨脹的一個(gè)良好的典型實(shí)例5.1軸向位移的補(bǔ)償圖5.4是采用膨脹節(jié)吸收具有異徑管的管線的軸向膨脹的一個(gè)良好的典型實(shí)例圖5.5表示一個(gè)包含z形管段的管線上使用膨脹節(jié)的方法圖5.6是采用彎管壓力平衡式膨脹節(jié)吸收管線軸向膨脹的一個(gè)良好的典型實(shí)例蜀得圖5.7表示如何采用直管壓力平衡式膨脹節(jié)吸收長(zhǎng)的直管段上的軸向位移圖5.8是采用彎管壓力平衡式膨脹節(jié)吸收汽輪機(jī)、泵、壓縮機(jī)等設(shè)備的熱膨脹的一個(gè)良好的典型實(shí)例5.2對(duì)橫向位移、角位移及其組合位移的補(bǔ)償在具有橫向位移、角位移及其組合位移的場(chǎng)合，正確選擇和使用膨脹節(jié)需要考慮到管道的 構(gòu)形、運(yùn)行條件、預(yù)期的循環(huán)壽命、管道和設(shè)備的承載能力、可用于支承的結(jié)構(gòu)物等多種因 素。在某些情況下，可能有幾種膨脹節(jié)都適合同一項(xiàng)應(yīng)用，這時(shí)可以單純根據(jù)經(jīng)濟(jì)性來(lái)考慮 選擇哪一種。然而，更為常見(jiàn)的是在各種可行的設(shè)計(jì)之中，應(yīng)考慮到這一種或那一種具有獨(dú) 到之處，特別適合在某些特定的場(chǎng)合下使用。(1)單式膨脹