波纹管膨胀节的设计与应用
金属波纹膨胀节
金属波纹膨胀节引言金属波纹膨胀节是一种用于管道、容器和设备中的一种特殊膨胀节。
它具有良好的耐压和耐温性能，并能够吸收管道在温度变化或压力变化时产生的热膨胀和冷缩。
本文将介绍金属波纹膨胀节的工作原理、结构特点、应用范围以及维护保养等内容。
工作原理金属波纹膨胀节的工作原理基于金属波纹进行变形实现的。
当管道受到热膨胀或冷缩的影响时，金属波纹将发生相应的变形，从而吸收或释放管道的应变。
膨胀节的工作原理可总结为以下几个方面：1.膨胀：当管道受到热膨胀的影响时，膨胀节会延展以吸收应力，并减少管道的受力。
2.收缩：当管道受到冷缩的影响时，膨胀节会收缩以弥补管道的变形，使其保持正常形状。
通过这种方式，金属波纹膨胀节可以有效地防止管道受到应力过大而引发的破裂，同时保证管道系统的正常运行。
结构特点金属波纹膨胀节的结构特点主要包括以下几个方面：1.波纹形状：金属波纹膨胀节的波纹呈现出波纹状，可根据具体需求设计为单波纹、双波纹或多波纹结构。
波纹的形状和数量可以影响膨胀节的柔韧性和承压能力。
2.材料选择：金属波纹膨胀节可以由不同材料制成，如不锈钢、碳钢等。
不同材料具有不同的耐压和耐温性能，从而满足不同的工作条件要求。
3.连接方式：金属波纹膨胀节可以通过法兰连接、卡箍连接、焊接连接等多种方式与管道或设备相连接。
连接方式的选择应根据实际工程情况来确定。
4.防护措施：为了防止膨胀节受到外界环境的侵蚀和损坏，可以在膨胀节表面进行防锈、防腐处理，并采取相应的防护措施。
应用范围金属波纹膨胀节广泛应用于各个领域的管道系统和设备中。
以下是金属波纹膨胀节的主要应用范围：1.石油化工：金属波纹膨胀节在石油化工领域中被广泛应用于管道系统中，用于吸收管道在高温、高压条件下的热膨胀和冷缩。
2.锅炉系统：金属波纹膨胀节在锅炉系统中的应用能够吸收锅炉管道由于温度变化引起的热膨胀和冷缩，从而保证锅炉的安全运行。
3.化工装备：金属波纹膨胀节还广泛应用于化工装备中，如反应釜、蒸馏塔等设备的连接处，用于吸收由于温度和压力变化引起的应力。
金属波纹膨胀节的设计、制造和安装
金属波纹膨胀节的设计、制造和安装M.1对管道设计者的要求M.1.1设计者应提供金属波纹膨胀节的设计工况及对设置膨胀节的管道的设计要求，并结合合金元素的含量、制造方法和最终热处理条件来确定材料产生应力腐蚀裂纹的敏感性。
M.1.2除膨胀节中流动介质的性能外，设计者还应考虑其外部环境和由于波纹管在低温下操作，可能在其外壁产生冷凝或结冰的工况。
M.1.3宜给出波纹管的单层最小厚度。
M.1.4应确认膨胀节检修维护的可达性。
M.1.5需要从膨胀节制造商处获得的数据应至少包括下列内容：1波纹管的有效面积；2横向、轴向和角向刚度；3特定设计条件下的设计疲劳寿命；4安装长度和重量；5在管道上附加支撑或约束的要求；6质量证明文件；7试验压力；8设计计算书；9总装配图。
M.1.6 管道设计提出的膨胀节设计条件应包括以下内容：1膨胀节正常操作状态下的压力、温度以及可能出现的压力、温度的波动上、下限。
若给出的膨胀节组件设计温度（不是介质温度），则该温度应通过适当的换热计算方法或试验方法来核实，或通过对在同样条件下服役的相同设备的测量来获得。
2操作期内同时作用的压力、温度、所施加的端点位移、膨胀节本身的热膨胀所对应的循环数。
由短时工况引起的循环数（如开车、停车和非正常操作）应单独说明，并应叠加累积疲劳效应。
3可能承受的动力荷载（如风荷载、地震荷载、热冲击、振动等）和重力荷载（如绝热材料、雪、冰等产生的重力荷载）。
4同设计要求相关的流体介质特性，如业主指定的介质类型、流体速率和方向、内部衬里等。
5影响膨胀节设计的其它条件，如保护罩的使用、内、外隔热层、限位装置、其它约束、膨胀节上的外加接管（如排气和排液管）等。
M.1.7 管道设计应符合下列规定：1在进行管道布置、固定点位置和管架设计时，应避免膨胀节承受过量或非预期的变形和作用力。
2膨胀节不宜承受扭转荷载，当扭转不可避免时，应给出具体的扭矩值，以便膨胀节设计时对受力结构件进行加强。
波纹管膨胀节在工程现场的使用
01
02
03
04
安装前检查
确保波纹管膨胀节在安装前没 有损坏，所有附件齐全且完好
。
安装位置
选择合适的安装位置，确保膨 胀节能够自由伸缩，不受其他
结构或设备的阻碍。
安装方向
按照设计要求正确安装膨胀节 ，确保其在使用过程中能够正
常工作。
维护与保养
定期对波纹管膨胀节进行检查 和维护，及时处理异常情况，
确保其长期稳定运行。
电力行业
电力行业是另一个广泛应用波纹管膨胀节的领域，主要用于 高温、高压蒸汽和热水的管道系统，以补偿和吸收管道的热 膨胀和机械振动。
在电力行业中，由于管道系统中的介质多为高温、高压的蒸 汽和热水，因此需要采用耐高温、耐高压、耐腐蚀的波纹管 膨胀节，以确保管道系统的正常运行和安全生产。
建筑行业
建筑行业中，波纹管膨胀节主要用于给排水、供暖、空调 等管道系统中，以补偿和吸收管道的热膨胀和机械振动， 提高管道系统的稳定性和使用寿命。
在建筑行业中，波纹管膨胀节需要具备较高的耐压能力和 耐腐蚀性能，以确保长期稳定的使用效果。
其他行业
01
除了石油化工、电力和建筑行业 外，波纹管膨胀节还广泛应用于 船舶、航天、冶金、制药等其他 行业中。
02
在这些行业中，波纹管膨胀节需 要根据具体的应用场景和需求进 行定制化设计和制造，以满足各 种复杂工况下的使用要求。
特性
具有结构紧凑、补偿量大、流动阻力 小、耐腐蚀、抗疲劳等优点，广泛应 用于石油、化工、航空航天、核工业 等领域的管道系统中。
工作原理
工作原理
波纹管膨胀节通过波纹管的伸缩 变形来吸收管道的位移量，从而 实现管道系统的柔性连接。
作用力
在波纹管膨胀节受到外力作用时 ，波纹管内部的压力和位移会产 生相互作用力，使波纹管发生形 变，吸收管道的位移量。
波纹管膨胀节的设计与应用
波纹管膨胀节的设计与应用膨胀节也称补偿器，是一种弹性补偿装置，主要用来补偿管道或设备因温度影响而引起的热胀冷缩位移(有时也称热位移)。
膨胀节的补偿元件是波纹管。
在操作过程中，波纹管除产生位移(变形)外，往往还要承受一定的工作压力，因此，膨胀节也是一种承压的弹性补偿装置，所以，保证其安全可靠地工作是十分重要的。
膨胀节除作为热位移补偿装置使用外，也常被用于隔振和降噪。
膨胀节波纹管的波形较多，常用的有U形、Ω形、S形等，在这里，主要介绍U形波纹管膨胀节的设计与应用中的有关问题。
1、膨胀节结构类型及其应用1.l U形波纹管膨胀节的结构类型U形波纹管膨胀节的结构类型较多，不同类型的膨胀节，适用的场合也各不相同。
主要的类型有单式轴向型、单式和复式铰链型、复式自由型、复式拉杆型、直管和弯管压力平衡型等。
各种类型的结构示意图见图l~图10。
为提高膨胀节的承载能力，可设计带加强环或稳定环的膨胀节，其纳构示意如图11所示。
(1) 单式轴向型膨胀节由一个波纹管及结构件组成、主要用于吸收轴向位移而不能承受波纹管压力推力的膨胀节(见图1)。
(2) 单式铰链型膨胀节由一个波纹管及销轴、铰链板和立板等结构件组成、受波纹管压力推力的膨胀节(见图2)。
(3) 单式万向铰链型膨胀节由一个波纹管及销轴、铰链板、万向环和立板等结构组成、能在任一平而内角位移并能承受波纹管压力推力的膨胀节(见图3）。
(4) 复式自由型膨胀节由中间管所连接的两个波纹管(及控制杆或四连杆)等结构件组成、主要用于吸收轴向与横向组合位移而不能承受波纹管压力推力的膨胀节(见图4)。
(5) 复式技杆型膨胀节由中间管所连接的两个波纹管及拉杆和端板等结构件组成、能吸收任一方向横向位移并能承受波纹管压力推力的膨胀节，(见图5)。
(6) 复式铰链型膨胀节由中间管所连接的两个波纹管及销轴、铰链板和立板等结构件组成、只能吸收单方向横向位移并能承受波纹管压力推力的膨胀节(见图6)。
波纹管膨胀节
波纹管膨胀节波纹管膨胀节是一种用于管道系统的重要设备，用于吸收由于温度变化引起的管道伸缩。
它具有很大的应用价值，并在各个领域得到广泛应用。
本文将详细介绍波纹管膨胀节的原理、结构、分类、工作原理以及使用注意事项。
波纹管膨胀节是一种用于管道系统的柔性连接器，其主要作用是吸收温度变化引起的管道伸缩。
由于金属材料的特性，当管道受热膨胀或受冷缩小时会产生应力。
而波纹管膨胀节通过其特殊的波纹结构，可以有效地吸收这些应力，保护管道系统的完整性。
波纹管膨胀节的结构相对简单，通常由两个法兰连接的金属波纹管组成。
金属波纹管的波纹结构能使其具有较大的伸缩量，同时保证了管道系统的密封性。
波纹管膨胀节的内部压力一般较低，但能够承受一定的外部压力，以保证管道系统的正常运行。
根据波纹管膨胀节的结构和材料的不同，可以将其分为多种类型。
常见的类型包括金属波纹管膨胀节、橡胶波纹管膨胀节等。
金属波纹管膨胀节具有耐高温、耐压力的特点，适用于一些高温、高压的管道系统；而橡胶波纹管膨胀节由橡胶和加固层构成，具有较好的柔性和密封性能。
波纹管膨胀节的工作原理是通过其波纹结构来吸收管道伸缩产生的应力。
当管道受热膨胀或受冷缩小时，波纹管膨胀节会自动伸缩，从而避免管道系统的破裂或漏水。
而当管道系统的温度恢复正常时，波纹管膨胀节也可以自动回到原始的状态，保持管道的紧密连接。
在使用波纹管膨胀节时，需要注意以下几点。
首先，选择合适的波纹管膨胀节型号和材料，以适应管道系统的工作环境和工作条件。
其次，安装时应注意波纹管膨胀节的方向和位置，以保证其正常工作。
最后，在使用过程中要定期检查波纹管膨胀节的密封性和波纹的状况，及时更换损坏的部件。
总的来说，波纹管膨胀节作为管道系统中的重要设备，具有重要的作用。
它能够有效地吸收由温度变化引起的管道伸缩，保护管道系统的完整性。
在选择和使用波纹管膨胀节时，我们需要根据实际需求作出合适的选择，并注意其安装和维护。
通过正确使用波纹管膨胀节，我们将能够确保管道系统的正常运行，达到预期的效果。
波纹管膨胀节在工程现场的使用(最新版)
常用膨胀节类型
1. 按是否能吸收管道内介质压力所产生 的压力推力（盲板力），可分为无约束 型波纹管膨胀节和有约束型膨胀节。
常用膨胀节类型
2. 按波纹管的波形结构参数，可分为U形、 Ω形、S形、V形；目前多数采用U形波纹。
常用膨胀节类型
3. 按波纹管的位移型式，可分为轴向型、横 向型、角向型及压力平衡型波纹管膨胀节。 这是目前通用分类,惯例是综合它的特 性分类的，没有严格的标准。“盲板力” Nhomakorabea念的理解
密闭管道内压力介质对管道的作用力：
如果在管段中加入柔性 连接件（波纹管膨胀节） ，这个力就会将连接件拉 伸
“盲板力”概念的理解
盲板力：
在管道系统中，压力介质对管道的作 用力在轴向的体现。
盲板力的粗略估算：
F=P × S
F:盲板力 Kgf P：压强 Kgf /cm2 S:管道截面积cm2
2、分析计算线性膨胀量； 3、对角依次紧固约束螺栓，使达到预补
偿量； 3、拉杆螺栓加背帽（很重要）。
波纹管膨胀节的作用机理
更严谨的膨胀节安装方法 ： 在膨胀节被安装到管道上之前，对
其反向补偿；管道安装完成后，对其预 补偿调整；管道温变后膨胀节将接近自 由状态。
例如：工作状态受热的管道上先将膨胀节拉伸，管道安 装完成后，对其压缩调整。受热后管道伸长，膨胀 节将达到接近自由状态的形状。
低温系统中，预补偿方向相反，即约 束波纹管时，预拉长（预留管道收缩量）。
波纹管膨胀节的作用机理
膨胀节的“预补偿” 管道的膨胀量公式: △L=α×L×△T
L:管道长度m α:为线膨胀系数，碳钢取0.012mm/m △T:管道温差
预补偿的量，可参考理论膨胀量，根据实 际情况决定。
波纹管膨胀节端板设计方法探讨
波纹管膨胀节端板设计方法探讨引言：波纹管膨胀节是一种用于管道系统中的重要设备，其主要作用是在管道系统中吸收热胀冷缩引起的变形，保证管道系统的安全运行。
而波纹管膨胀节的端板设计是其结构中关键的一环，直接影响到整个设备的性能和使用寿命。
本文将探讨波纹管膨胀节端板的设计方法。
一、设计原则在波纹管膨胀节端板的设计过程中，需要遵循以下原则：1. 端板应能够承受管道系统内介质的压力和温度，保证设备的完整性和密封性。
2. 端板应具有足够的刚度和强度，以承受波纹管膨胀节在工作状态下的力学负荷。
3. 端板的设计应考虑到波纹管膨胀节的可维修性和可更换性，方便设备的维护和保养。
二、端板结构设计1. 端板的材料选择应考虑到介质的性质和工作条件。
常见的材料有碳钢、不锈钢等，根据介质的腐蚀性和温度要求选择合适的材料。
2. 端板的形状通常为圆形或矩形，根据具体的工程需求进行选择。
圆形端板适用于弯曲波纹管膨胀节，矩形端板适用于直线波纹管膨胀节。
3. 端板的厚度应根据波纹管膨胀节的工作压力和温度确定，以满足设备的强度和刚度要求。
三、端板密封设计1. 端板与波纹管的连接处应采用密封结构，以确保介质不泄漏。
常见的密封方式有法兰连接、螺栓连接等，选择合适的连接方式需要考虑到介质的性质和工作条件。
2. 端板的密封面设计应考虑到介质的压力和温度变化所引起的端板变形，确保端板在工作状态下能够保持良好的密封性能。
四、端板的加工和安装1. 端板的加工应保证其尺寸和形状的精度，以确保与波纹管的连接质量。
常见的加工方法有切割、冲压、焊接等。
2. 端板与波纹管的连接通常采用焊接方式，焊缝应满足相关标准的要求，以确保连接的牢固性和密封性。
3. 端板的安装应按照相关标准和要求进行，确保设备的安全可靠。
结论：波纹管膨胀节端板的设计是保证设备性能和使用寿命的关键。
在设计过程中，需要考虑到端板的材料选择、结构设计、密封设计以及加工和安装等方面的要求。
合理的端板设计能够提高设备的可靠性和使用寿命，确保管道系统的安全运行。
波纹管膨胀节的选型设计与应用
波纹管膨胀节的选型设计与应用波纹管膨胀节是一种常用于管道系统中的补偿器件。
它能够承受由于温度变化、压力变化等因素引起的管道系统的热膨胀和冷缩，从而保护管道系统的安全运行。
波纹管膨胀节的选型设计与应用是非常重要的。
本文将从以下几个方面对其进行详细介绍。
选型设计：1.需要考虑的因素：选型设计时需要考虑的因素有很多，包括工作条件、介质性质、管道连接方式、尺寸等。
其中最重要的因素是波纹管膨胀节的工作条件，包括工作温度、工作压力以及膨胀补偿量等。
这些因素将直接影响到波纹管膨胀节的选型和设计。
2.选用合适的波纹管膨胀节：根据工程实际需要，可以选用不同形式和材质的波纹管膨胀节。
常见的波纹管膨胀节有不锈钢波纹管膨胀节、橡胶波纹管膨胀节、金属波纹管膨胀节等。
根据工程的实际要求选择合适的波纹管膨胀节。
3.确定波纹管膨胀节的尺寸：应用：1.波纹管膨胀节在化工行业中的应用：在化工行业中，常常需要输送各种介质，这些介质的温度、压力等参数都是不稳定的。
因此，在化工行业中，波纹管膨胀节是必不可少的组件。
它能够对管道系统的热膨胀和冷缩进行补偿，确保管道的正常运行。
2.波纹管膨胀节在锅炉行业中的应用：在锅炉行业中，波纹管膨胀节主要用于锅炉管道系统中。
由于锅炉在工作过程中，温度变化较大，而波纹管膨胀节能够有效地对锅炉管道系统的热膨胀和冷缩进行补偿，保证锅炉的正常运行。
3.波纹管膨胀节在暖通空调行业中的应用：在暖通空调行业中，波纹管膨胀节主要用于冷水管道系统中。
冷水管道系统在工作过程中会由于温度变化而发生热膨胀和冷缩，而波纹管膨胀节能够对其进行补偿，防止管道系统的破裂和泄漏。
4.波纹管膨胀节在工业管道中的应用：在工业管道中，由于管道系统可能存在的温度变化、压力变化等因素，波纹管膨胀节被广泛应用。
它能够对工业管道系统的热膨胀和冷缩进行补偿，保证管道系统的安全运行。
综上所述，波纹管膨胀节的选型设计与应用是非常重要的。
选型设计时需要考虑多方面的因素，以确保选择合适的波纹管膨胀节。
金属波纹管膨胀节的设计和运用分析
金属波纹管膨胀节的设计和运用分析摘要:改革开放至今，已经走过四十多个春秋，我们国家的发展可以用“日新月异”和“突飞猛进”八个字来形容，尤其是在新形势的大背景之下，越来越多的企业获得更好发展，越来越多的企业在不断更新当中，社会整体科技水平也得到大幅度提高，特别是机械工业生产领域。
具有现代化特点的热管网与热补偿设备重要组成部件金属波纹管膨胀节，其质量需要加强关注与重视，其在水利、化工、电力供热等多个方面都凭借自身强大的优势与特点（补偿外较大、而且密封性较好等），都已经得到广泛的应用。
因此，本篇文章主要对金属波纹管膨胀节的设计及运用进行认真的分析，以做参考。
关键词:金属波纹管膨胀节；设计；运用；在金属管道当中，金属波纹膨胀节是使用较为广泛的柔性补偿原件。
通过波纹管的变形能力能够进行吸收或者是转移位移，其最明显的优势与特点就是补偿外较大、而且密封性较好等，现如今在航天、电力以及石油化工等多个领域当中都已经得到广泛应用，并获得一致好评。
但是相关工作人员还需对其质量加强关注与重视，在产品生产过程当中，加大对质量控制的力度，最终将高质量的金属波纹管膨胀节生产、制造出来。
基于此，本文下面主要对金属波纹管膨胀节的设计以及运用展开深入探讨。
1、金属波纹管设计选型遵循的原则分析据了解，波纹管在应用过程当中，系统或者是子系统给定的条件就是波纹管设计和选型的重要依据，在正常的情况之下，给定设计条件主要包括多项内容，其一:最大空间尺寸；其二:工作载荷的实际性质与大小；其三:工作温度实际范围；其四:精度要求，其五:使用总体时间等等。
工作人员需要结合波纹管的实际使用用途、精度要求、工作温度等多种条件，并对材料形成以及焊接工艺进行深入考虑，最终选择出最合适、最恰当的材料。
材料在选择过程当中，还需对市场来源加深思考。
其一: 对波纹形状进行认真观察。
基于波纹管的实际用途、性能等等，选择出最合适、具有合理性的波纹形状。
在正常的情况之下，工作人员都会优先选择U型波纹[1]。
波纹管膨胀节
• 复式拉杆型膨胀节主要吸收单平面“Z”形弯 管的横向位移，中间管臂连杆以内的热位移用 膨胀节的轴向位移来吸收，水平管线的热位移 由膨胀节的横向位移来吸收。
• 由于压力推力是由拉杆来承受的，所以两端均 使用中间固定支架，由于作用于管线上的轴向 力，是膨胀节产生的变形反力，因此只需使用 导向支架。中间管臂上位于连杆以外的部分， 如两端弯管的热膨胀则由水平管道的弯曲来吸 收。
一、膨胀节的类型及典型管段的补 偿设计
1.单式轴向型膨胀节 • 由一个波纹管和两个可与相邻管道、设备
相接的端管（或法兰）等组成的 挠性装置，主要用于补偿直管段轴向位移 ，另外也可以吸收少量的横向位移. 图1 是采用轴向型膨胀节设置实例。
单式轴向波纹管膨胀节应用
• 存在横向位移或存在轴向与横向组合位移 的场合，使用单式膨胀节所受到的限制要是 膨胀节吸收横向位移的能力有限。另外在工作 压力，温度较高，直径较大或无法在结构物上 安设主固定支架或多个导向支架的场合，使用 轴向型膨胀节可能行不通。
• 以用来承受管道和设备的重量、风载
• 推力是由膨胀节上的铰链板来承受的，只 需在管系的两端设置中间固定支架，
• 由于膨胀节受铰链制约只能产生纯角位移， 不能伸缩，包含有膨胀节的中间管臂的热膨 胀必须由与它相垂直的管臂发生弯曲来吸收 ，两个长管臂的弯曲挠度由正确设计的导向 支架和支架来控制
• 1）图6 是用双铰链系统吸收单平面“Z”形弯管 的主要热膨胀.
• 2) 如果单平面“Z”形管系的中间管臂较长过，可 采用三个铰链型膨胀节的系统。图7 表示在单平
面弯管中的三铰链型膨胀节系统，竖直管段的热 膨胀将由B 和C 两个膨胀节的动作来吸收，水平 管段的热膨胀由A 和B 两个膨胀节来吸收，很明 显，膨胀节B 的角位移是A 和C 之和。
浅议金属波纹管膨胀节的力学特性、主要类型与工程应用
的注意事项 ； 最后与 同样作为管道软连接的金属软 管在 工程选择上进行 了对 比。
关 键 词 ： 属 波 纹 管 膨胀 节 ； 压 力推 力 ； 工 程应 用 ； 金 属 软 管 金
中 图分 类 号 ：Ｑ０ ５ ８ Ｔ ５ ． 文献标识码 ： Ａ 文章 编 号 ：１０ — ８ （ ００ ０ －０８０ ０ ９３ １２ １ ）２０ ３ －７ ２
Ｄｉｃ ｓｏ ｆＭ ａ ｎ Ｔｙ ｅ，Ｍ ｅ ｈ ｎｉａ ｈ ｖ ｏ ｎ ｐ ｉ ａ ｉ ｎ ｓ ｕｓ ｉ ｎ ｏ ｉ ｐ ｃ ａ ｃ ｌＢｅ ａ ｉ ｒ ａ ｄ Ａｐ ｌｃ ｔｏ
ｏ ｅａ ｌ ｗ ｘ ａ ｓｏ ｏ ｎ ｆＭ ｔ ｌＢｅｌ Ｅ ｐ ｎ ｉｎ Ｊ ｉ ｔ ｏ
产 鸯秉
（ 国纺 织 工 业 设 计 院 ， 京 中 北 １０ ３ ） ０ ０７
摘
要： 金属波纹管膨胀 节作为管道 系统中的柔性补偿元件 ， 依靠波纹管的变形吸收或转移热位移 ， 已在 工程上得
到越 来越 广 泛 的 应 用 。分 析 了金属 波 纹 管膨 胀 节 的 力 学 特 性 ， 力 推 力 的 分 布 ， 管 系约 束 的 设 置 及 设 备 管 １的 压 为 ３ ＇ 载荷 校 验 提 供 了依据 ； 绍 了金 属 膨 胀 节 的 主要 类 型及 典 型 应 用 ， 出 了特 殊 介 质 及 负压 工 况 管 系 中膨 胀 节 设 计 介 提
第４ ７卷第 ２期
２１ ０ ０年 ４月
化
工
设
备
与
管
道
Ｖｏ． Ｎｏ ２ １４７ ． Ａｐ ． ０１ ｒ２ ０
Ｐ Ｏ Ｅ ＳＥ Ｕ Ｐ Ｎ Ｒ Ｃ Ｓ Ｑ ＩＭＥ Ｔ＆ Ｐ Ｐ Ｎ ＩＩ Ｇ
浅 议 金 属 波 纹 管 膨 胀 节 的 力 学 特 性 、 要 类 型 主 与 工 程 应 用
低温管路用金属波纹管膨胀节设计
低温管路用金属波纹管膨胀节设计
金属波纹管膨胀节是一种用于低温管路的重要组件，它具有优异的
弹性和耐高温性能，能够有效解决低温管路在温度变化过程中的热胀
冷缩问题。
在设计金属波纹管膨胀节时，需要考虑以下几个方面的设
计要求。
金属波纹管膨胀节的选材要求。
由于低温环境下材料易受损，波纹
管膨胀节的材料选择至关重要。
常用的金属材料包括不锈钢、铜、铝等，这些材料具有良好的低温特性和抗腐蚀性能。
金属波纹管膨胀节的结构设计要满足低温条件下的特殊需求。
在低
温环境中，金属材料会出现冷脆性，因此波纹管膨胀节的结构设计需
要考虑到其整体的柔性和抗冻裂性。
合理的膨胀节结构可以保证其在
温度变化下的正常工作。
金属波纹管膨胀节的尺寸和形状也需要进行精确的设计。
根据低温
管路的温度变化范围和管路系统的工作压力，确定波纹管膨胀节的尺
寸和形状，以确保能够在温度变化时正常吸收热胀冷缩引起的管道变形。
金属波纹管膨胀节的安装与维护也是设计的重要考虑因素。
低温环
境下，金属材料易于变脆，因此在安装和维护过程中需要特别小心，
避免过度应力和损坏。
适当的维护措施可以延长波纹管膨胀节的使用
寿命并确保其正常工作。
设计低温管路用金属波纹管膨胀节需要考虑材料选取、结构设计、
尺寸和形状设计以及安装与维护方面的要求。
合理的设计能够确保波
纹管膨胀节在低温环境下的可靠工作，解决低温管路的热胀冷缩问题。
精选波纹管膨胀节在工程现场的使用
约束后怎样实现膨胀节的补偿和缓冲作用？ 约束后，膨胀节的补偿作用主要是通过“预补偿”来实现。
波纹管膨胀节的作用机理
膨胀节的“预补偿”： 安装前计算出管道的热膨胀量，将膨胀节预补偿（压缩）。这样，当管道受热时，伸长的量与预压缩的量相抵，避免了管道膨胀对设备和管系的作用力及力矩。 低温系统中，预补偿方向相反，即约束波纹管时，预拉长（预留管道收缩量）。
波纹管膨胀节的作用机理
问题： 盲板力作用使膨胀节拉长；管道受热伸长使膨胀节压缩，怎样解释及处理这一矛盾？
波纹管膨胀节的作用机理
无约束型膨胀节的使用： 无约束型膨胀节一般用于介质压力较低的场合中，由于产生的盲板力较小，可不约束，但需要固定支架承受由此产生的推力或力矩。
“盲板力”概念的理解
盲板力存在于任何压力介质的管系中，与是否安装波纹管膨胀节没有直接关系。 盲板力概念的认识与理解，在工程设计、系统检修维护和故障分析中具有十分重要的意义。
“盲板力”概念的理解
工程和生产现场中： 任何设备系统、管系中的某一个管段，长度都是有限的，管段的两端必然会是盲板或是弯头。
膨胀节吸收横向、角向推力及震动的情况： 膨胀节除了吸收轴向推力外，还能吸收部分角向推力，并能缓冲震动。但目前国产膨胀节在发挥这种作用方面很不理想。
波纹管膨胀节的作用机理
膨胀节吸收横向、角向推力及震动的情况：
进口膨胀节
波纹管膨胀节的作用机理
进口膨胀节吸收横向、角向推力：
1#2万氮压机
波纹管膨胀节的作用机理
进口膨胀节吸收横向、角向推力：
原始状态
吸收横向偏移状态
波纹管膨胀节的作用机理
谢 谢！
9、静夜四无邻，荒居旧业贫。。10、雨中黄叶树，灯下白头人。。11、以我独沈久，愧君相见频。。12、故人江海别，几度隔山川。。13、乍见翻疑梦，相悲各问年。。14、他乡生白发，旧国见青山。。15、比不了得就不比，得不到的就不要。。。16、行动出成果，工作出财富。。17、做前，能够环视四周；做时，你只能或者最好沿着以脚为起点的射线向前。。9、没有失败，只有暂时停止成功！。10、很多事情努力了未必有结果，但是不努力却什么改变也没有。。11、成功就是日复一日那一点点小小努力的积累。。12、世间成事，不求其绝对圆满，留一份不足，可得无限完美。。13、不知香积寺，数里入云峰。。14、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。15、楚塞三湘接，荆门九派通。。。16、少年十五二十时，步行夺得胡马骑。。17、空山新雨后，天气晚来秋。。9、杨柳散和风，青山澹吾虑。。10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。11、越是没有本领的就越加自命不凡。12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。13、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。14、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。15、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。。16、业余生活要有意义，不要越轨。17、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。
波纹管膨胀节在工程现场的使用
波纹管膨胀节的作用机理
膨胀节的安装调节方法 （怎样实现预补 偿）：
1、管道安装完成后，松开约束，测量各 约束拉杆部位法兰的距离；
2、分析计算线性膨胀量；
3、对角依次紧固约束螺栓，使达到预补 偿量；
3、拉杆螺栓加背帽（很重要）。
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波纹管膨胀节在工程现场的使用
波纹管膨胀节的作用机理
更严谨的膨胀节安装方法 ： 在膨胀节被安装到管道上之前
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波纹管膨胀节在工程现场的使用
波纹管膨胀节的作用机理
应用实例：弯管压力平衡 型破坏案例 • 风机出口管道， 鼓风机突然发生连锁 停车，膨胀节破坏， 同时横管抬离固定支 座。
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波纹管膨胀节在工程现场的使用
波纹管膨胀节的作用机理
应用实例：弯管压力平衡型破坏案例
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波纹管膨胀节在工程现场的使用
波纹管膨胀节的作用机理
膨胀节吸收横向、角向推力及震动的情 况：
• 进口膨胀 节
•
•
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波纹管膨胀节在工程现场的使用
波纹管膨胀节的作用机理
进口膨胀节吸收横向、角向推力：
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• 1#2万氮压机
波纹管膨胀节在工程现场的使用
波纹管膨胀节的作用机理
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波纹管膨胀节在工程现场的使用
我公司在用膨胀节类型举例
单式约束 轴向型
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• 单式自 由
• （轴向） 型
• 单式铰链 型
波纹管膨胀节在工程现场的使用
我公司在用膨胀节类型举例
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弯管压力平衡型
波纹管膨胀节在工程现场的使用
波纹管膨胀节的设计与应用
波纹管膨胀节的设计与应用首先是波纹管膨胀节的设计。
设计波纹管膨胀节时需要考虑以下几个方面：1.波纹管膨胀节的材料选择：常用的材料包括不锈钢、铜、铝合金等。
根据具体工作环境和性能需求来选择合适的材料。
2.波纹管的类型和形状：波纹管的类型包括波纹膨胀节、波纹垫片等。
波纹管的形状可根据具体需求来设计，常见的形状有U形、V形、S形等。
3.波纹管的尺寸和数量：根据管道系统的工作条件和承受的压力、温度变化等因素来确定波纹管的尺寸和数量。
4.波纹管的连接方式：波纹管可以通过焊接、螺纹联接、法兰联接等方式连接到管道系统中，根据具体要求来选择合适的连接方式。
其次是波纹管膨胀节的应用。
波纹管膨胀节广泛应用于以下领域：1.热力系统：在热力系统中，波纹管膨胀节用于补偿管道受热胀冷缩引起的位移和变形，保证系统的正常运行。
2.化工行业：在化工生产过程中，由于温度和压力的变化，管道系统需要有一定的伸缩能力，波纹管膨胀节可以起到补偿和保护作用。
3.海洋工程：在海洋工程中，波纹管膨胀节可以吸收船舶、海浪引起的振动和冲击，保护船舶和管道系统的安全。
4.食品和医药行业：在食品和医药行业中，由于卫生要求较高，波纹管膨胀节通常采用不锈钢材料，起到密封和保护作用。
5.石油和天然气行业：在石油和天然气行业中，波纹管膨胀节用于补偿管道受温度变化引起的热胀冷缩，保证系统的正常运行。
需要注意的是，波纹管膨胀节在应用时需要根据具体工作环境和使用要求来选择合适的类型和规格。
同时，在安装和维护过程中要注意保持波纹管的清洁和定期检查，确保其正常工作。
总结起来，波纹管膨胀节是一种重要的机械密封装置，具有补偿管道热胀冷缩、吸收振动和震动等功能。
在设计和应用时，需要考虑材料选择、形状设计、尺寸和数量、连接方式等因素，以满足具体的工作环境和使用要求。
它广泛应用于热力系统、化工行业、海洋工程、食品和医药行业、石油和天然气行业等领域。
U型波纹管膨胀节的设计与应用研究_李焕明
C H I N A V E N T U R E C A P I T A L214学术论坛|ACADEMIC FORUM膨胀节也被称作为波纹管补偿器或者伸缩节,它是利用波纹管补偿器的弹性元件的伸缩变形在一定程度上吸收导管、管线或者容器由热胀冷缩或者其他的原因而产生的横向、轴向或者角向位移，进而使管道结构紧凑严密，提高管道工作的可靠性，除此之外还可以用于降噪减振。
U 型波纹管膨胀节具有比较优良的柔性，在吸收机器产生的振动与管道位移方面具有优良的性能，但是恰恰因为具有比较优良的柔性，如果膨胀节的设计不当，不仅仅不能发挥其优良的性能，而且还很容易发生破坏，所以只有加强U 型波纹管膨胀节的设计，才能进一步提高膨胀节的应用。
一、U 波纹管膨胀节的作用U 型波纹管膨胀节在管道施工中是比较常用的，主要就是为了保障管道安全运行，它可以在最大程度上补偿吸收管道的变形，包括地陷或者是地震造成的变形量，同时还会吸收设备振动，减少设备振动对管道的影响，此外还可以以U 型波纹管膨胀节的伸缩量来方便阀门与管道的安装、拆卸与密封。
二、U 型波纹管膨胀节的材料的选择在一般情况下，制造U 型波纹管膨胀节的材料必须要满足一些条件，制造膨胀节的材料弹性极限比较高，抗拉强度与疲劳强度比较强，只有这样才能保证波纹管正常工作，同时材料必须具有比较好的耐腐蚀性能，这样才能满足U 型波纹管在不同地质环境下工作的要求，此外材料还要有良好的焊接性能，满足U 型波纹管膨胀节在制作过程中的焊接工艺要求，最后材料必须要有比较良好的可塑性，这样便于波纹管前期的加工成形，并且还能通过后期的有关处理工艺获得足够的硬度与强度。
三、U 型波纹管膨胀节的设计研究1.膨胀节整体弹性刚度计算（1）膨胀节侧向刚度的计算在膨胀节侧向刚度计算中又分为单式膨胀节侧向刚度与复式膨胀节侧向刚度，其中单式膨胀节的侧向刚度为K y =(1.5D m 2f i )/[L b N(L b ±X)2]，复式膨胀节侧向刚度为 K y =(K u D m 2f i )/[4NL u (L u -L b ±X/2)]， “+”表示轴向位移为拉伸，“-”表示压缩。
波纹膨胀节的设计与应用
（1）单式轴向型膨胀节
由一个波纹管及结构件组成，主要用于吸收轴向位移而不能承受介质压力推力的膨胀节
第二节波纹管膨胀节选型与管线设计
一、波纹管膨胀节选型必须考虑以下几问题：
1. 公称尺寸、联连型式及法兰标准。
2. 设计压力、设计温度。
3. 介质产生的压力推力（盲板力），决定采用无约束膨胀节还是采用有约束膨胀节。
波纹膨胀节的设计与应用
======================================相关标准=============================================
标准是产品设计、产品质量控制的依据，膨胀节的设计同样必须有这样的依据。五六十年代在石化、电力、冶金、造船、宇航等行业已有了不完整的膨胀节标准，大多是引用国外的标准，且大部分为原苏联的标准。到80年代，我国参照国外先进工业国家的标准，根据我国国情也陆续地制订出了一大批自己的标准。
当选用无约束波纺管膨胀节时，在下述情况下必须设置主固定支座：
1) 管道盲端
2) 介质流向改变处
3) 管道分支处
4) 管道变径处
5) 两个波纹管膨胀节之间的管道上截止阀或减压阀处。
2、次固定支座（I anchor）
次固定支座是用来承受的除去压力推力（盲板力）之外的所有载荷。
法国 CODAP C.8章《波形膨胀节设计规定》
日本 JIS B 8277《压力容器的膨胀节》
JIS B 2352《波纹管膨胀节》
（3）较有影响的公司标准
美国 M.W.Kellogg公司标准
日本 TOYO公司标准
英国Teddington公司推荐尺寸系列
德国HYDRA公司推荐的尺寸系列等
波纹管膨胀节的分类与应用对象[1]
![波纹管膨胀节的分类与应用对象[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/ffcd9f5c6137ee06eef91859.png)
波纹管膨胀节的分类与应用对象波纹膨胀节按位移形式分类，基本可分为轴向型、横向型、角向型及压力平衡型波纹膨胀节（大多厂家以此种分类方式在说明书上标示其产品）。
按是否能吸收管道内介质压力所产生的压力推力（盲板力）分类，可分为无约束型波纹膨胀节和有约束型波纹膨胀节。
按波纹管的波形结构参数分类，可分为U形、Ω形、S形、V形波纹膨胀节（当前国内外的膨胀节产品以采用U状波形结构者居多）。
每一类都有各自的优点和缺点，所以必须根据不同的使用条件，恰当地选用才能使波纹膨胀节正常工作，做到波纹膨胀节设计选型的经济合理。
下面，即对产品的部分分类及相关应用加以介绍：单式轴向型波纹膨胀节由一个波纹管及结构件组成，主要用于吸收轴向位移而不能承受介质压力推力的膨胀节。
因为结构简单，制造成本低，所以这是所有膨胀节中价格最为便宜的一种，对于管道口径小，固定支座易于设置的管线，应优先采用这一种。
但它不能承受压力推力，所以在选用它时，一定要正确计算压力推力，并正确地设置固定支座。
对于大口径管线尽管压力低，但压力推力也大得惊人，所以一定要设置好固定支座和滑动支座。
外压单式轴向波纹膨胀节由承受外压的波纹管、外管和端环等构件组成，只用于吸收轴向位移而不能承受波纹管压力推力的膨胀节。
当所需要的轴向位移较大，采用内压轴向膨胀节因存在柱失稳问题而受限时，可考虑采用外压膨胀节，其特点是不存在柱失稳问题且轴向补偿量大。
膨胀节工作时，波纹管受拉，而不是受压。
压力平衡式波纹膨胀节由一个工作波纹管或中间管所连接的两个工作波纹管和一个平衡波纹管及弯头或三通、封头拉杆、端板和球面与锥面垫圈等结构件组成。
主要用于吸收轴向与横向组合位移并能平衡波纹管压力推力的膨胀节。
当波纹管压力推力很大，所需的固定支座不便于设置时，以及与之相连的管道或设备不允许承受内压推力时，应考虑选用这种型式的波纹膨胀节。
弯管压力平衡式膨胀节可用于消除作用在泵、压缩机、汽轮机等设备上的载荷。
换热器U形波纹管膨胀节的设计
ＣＨＥＭ Ｉ ＣＡＬ ＥＮＧＩ ＮＥＥＲＩ ＮＧ ＤＥｓ ＧＮ Ｉ
更 清楚 地 掌 握 各 参 数 对 膨 胀 节 性 能 的 影 响 ，有 必
式 中 ，Ｅ 为 设 计 温 度 下 波 纹 管 材 料 的 弹 性 模
量 ，ＭＰ 。 ａ
要了解 《 压力容器波形膨胀节》 Ｇ ６４ Ｂ １７ ９—１９ ９７
中 的部 分设 计计算 公式 。ｕ形波 纹管 膨胀 节示 意 见
图 １ 。
多波膨 胀节 的波纹 管轴 向刚度 Ｋ ：
＝
Ｋ ｎ Ｎ ｒｍ ／ ／ ａ
（ｏ １）
膨胀 节一个 波 的轴 向位移 ｅ：
ｅ ＝Ｆ Ｋ １ ／ ｍｍ （ １ １）
和 多波位 移量 的关系 ：
梁宏斌 ：工程师。２ ０ 年毕业于 京化工大学过程装备 与控制工程专业 。主要从 事化 工设备 的设 计和研究工 作。联 系 电话 ： （ ２ ） ０５ Ｅ ０９
８ ９ ９ ６， Ｅ —ｍａｌ ｈ ｌ ８ ６ ９ １ ３ ｃ ｒ。 ７ ８ ２１ ｉ：ｌｂ ９ ３ ２ ＠ ６ ． ｏ ｎ
２ ４
２ 膨胀节的设置
应 用在 固定 管 板 换 热 器 上 的 膨 胀 节 ，主 要 用 来 满足 变形 协 调 。在 操 作 过 程 中 ，波 纹 管膨 胀 节
除产生位移 变形 外 ，还 要 承受 一定 的工 作压 力 ，
所 以保 证 其 安 全 可 靠 地 工 作 是 十 分 重 要 的 。在 固 定 管板 换 热 器 设 计 计 算 中 ，要 根 据 设 备设 计 条 件
（ ）包括波壳材料和波形参数的设计因素。 ２ 波 纹 管膨 胀 节 的 波 形 种 类 较 多 ，常用 的 有 ｕ
形 、 形 、ｓ形 等 。在 实际 工程 应 用 中 ，ｕ形 波 纹 管膨胀 节 应 用 最 为 广 泛 。本 文 主 要 分 析 换 热 器 ｕ 形 波纹 管 膨 胀 节 的 波 高 、波 距 、壁 厚 、 层 数 、 波 数 等波 形 参 数 的变 化 对 膨 胀 节 性 能 的 影 响 。膨 胀 节 的设 计 实 质 就 是 通 过 调 整 波 纹 管 的 波 形 参 数 来 满足 所 需 的 性 能 要 求 。着 重 分 析 在 正 压 工 况 下 ， 各个 参 数对膨 胀 节性 能 的影 响。
浅谈国内波纹管膨胀节在供热工程中的应用设计
浅谈国内波纹管膨胀节在供热工程中的应用设计波纹管膨胀节作为补偿性能良好，维护使用简便的补偿元件，在国内外供热管网中得到了越来越广泛的应用。
国内自八十年代中期大面积采用集中供热以来，波纹管膨胀节越来越多的取代了传统套筒补偿，为城市的现代化建设作出了贡献。
随着使用年限的增加，波纹管膨胀节失效偶有发生，虽然比例很低，由于直接关系百姓的生活，已越来越多的引起有关方面的关注。
因而有必要对近十几年波纹管膨胀节的用量，失效膨胀节的数量，膨胀节失效原因进行详细的分析，以其对此类补偿装置的安全性可靠性有全面的了解。
针对波纹管膨胀节在使用过程中出现的问题，确定合理的解决方法，提高波纹管膨胀节的安全可靠性。
1 、波纹管膨胀节可靠性分析波纹管膨胀节之所以能够在许多行业中得到广泛应用，除具有良好的补偿能力之外，高可靠性是使波纹管膨胀节在众多补偿器中脱颖而出的主要原因。
与套筒补偿器、球形补偿器等机械密封形补偿器相比，波纹管膨胀节不存在密封性能随位移循环而降低的问题。
由于波纹管为一薄壁挠性元件，在高应力状态下工作，是管系中最薄弱的部位，因而波纹管膨胀节的安全可靠性成为用户最为关心的问题。
波纹管膨胀节的的可靠性是通过设计、制造、安装、运行管理等多个环节保证的，任何一个环节的失控都会导致膨胀节寿命的降低甚至失效，即便如此，从近十几年波纹管膨胀节在供热工程中的应用实践来看，其可靠度还是很高的。
2、供热管网用波纹管膨胀节概况及失效原因分析2.1 供热管网类型国内供热管网可粗分为架空管线、地沟敷设和直埋敷设三种。
架空管线具有敷设方式灵活，根据管线走向，可采用不同结构型式的膨胀节，在满足补偿要求的同时降低工程造价。
架空管线由于膨胀节暴露于外部环境中，因而外部大气环境的优劣对波纹管的影响较大。
对于地沟敷设的供热管网，当沟内保持清洁干燥无污染时，是膨胀节比较理想的工作环境;但当地沟存在污水、融雪盐水或其它腐蚀性介质时，将会对波纹管产生腐蚀，其腐蚀状况与小室积水的成分相关。
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波纹管膨胀节的设计与应用膨胀节也称补偿器，是一种弹性补偿装置，主要用来补偿管道或设备因温度影响而引起的热胀冷缩位移（有时也称热位移）。
膨胀节的补偿元件是波纹管。
在操作过程中，波纹管除产生位移（变形）外，往往还要承受一定的工作压力，因此，膨胀节也是一种承压的弹性补偿装置，所以，保证其安全可靠地工作是十分重要的。
膨胀节除作为热位移补偿装置使用外，也常被用于隔振和降噪。
膨胀节波纹管的波形较多，常用的有U形、◎形、S形等，在这里，主要介绍U形波纹管膨胀节的设计与应用中的有关问题。
1、膨胀节结构类型及其应用1.l U形波纹管膨胀节的结构类型U形波纹管膨胀节的结构类型较多，不同类型的膨胀节，适用的场合也各不相同。
主要的类型有单式轴向型、单式和复式铰链型、复式自由型、复式拉杆型、直管和弯管压力平衡型等。
各种类型的结构示意图见图I〜图10。
为提高膨胀节的承载能力，可设计带加强环或稳定环的膨胀节，其纳构示意如图11所示。
（1）单式轴向型膨胀节由一个波纹管及结构件组成、主要用于吸收轴向位移而不能承受波纹管压力推力的膨胀节（见图1）。
1—端管2—波纹管图1 单式轴向型膨月长宙（2）单式铰链型膨胀节由一个波纹管及销轴、铰链板和立板等结构件组成、受波纹管压力推力的膨胀节（见图2）。
2—朋枚琏板4-波纹管5—主牧旌¥1囲2单式敦试躺膨胀节（3）单式万向铰链型膨胀节由一个波纹管及销轴、铰链板、万向环和立板等结构组成、能在任一平而内角位移并能承受波纹管压力推力的膨胀节（见图3）。
F—滞管2—立板 3 钱慨板4-悄轴5—万向环6—浹纹签图3 甲式万向较琏型彫张节（4）复式自由型膨胀节由中间管所连接的两个波纹管（及控制杆或四连杆）等结构件组成、主要用于吸收轴向与横向组合位移而不能承受波纹管压力推力的膨胀节（见图4）。
1——波纹借2——中冋詹3—端餘医1 4 复式归由犁妙月长节（5）复式技杆型膨胀节由中间管所连接的两个波纹管及拉杆和端板等结构件组成、能吸收任一方向横向位移并能承受波纹管压力推力的膨胀节，（见图5）。
t—疑极2—A-中间扳4—中闻密刍一波纹管6—揺悸图5塩式悴杆型膨胀曲(6) 复式铰链型膨胀节由中间管所连接的两个波纹管及销轴、铰链板和立板等结构件组成、只能吸收单方向横向位移并能承受波纹管压力推力的膨胀节(见图6)。
2--WW 3 ■ aat? 4—中间管阳6夏戎怏链型魔胀节(7) 复式万向铰链型膨胀节由中间管所连接的两个波纹管及十字销轴、一方向横向位移并能承受波纹管压力推力的膨胀节铰链板和立板等结构件组成、能吸收(见图7)。
1一端曾2波纹管3中何管4-W板5—十宇销轴6-立板复式万向枚楂型膨胀"(8) 弯管压力平衡型膨胀节由一个或中间管所连接的两个工作波纹管和一个平衡波纹管及弯头或三通、封头、拉杆和端板等结构件组成、主要用于吸收轴向与横向组合位移并能承受波纹管压力推力的膨胀节(见图8)。
I 一端管2—端板3—中间管斗一工作波纹管5—三通6—平衡波纹簣7—拉杆8—封头图8 弯管压力平衡型膨胀节(9)直管压力平衡型膨胀节由位于两端的两个工作波纹管和位于中间的一个平衡波纹管及拉杆和端板等结构件组成、主要用于吸收轴向位移并能承受波纹管压力推力的膨胀节(见图9)。
5—端板图乡貢管压力平衡型膨胀节(10)外压单式轴向型膨胀节由承受外压的波纹管及外管和端环等结构件组成、只用于吸收位移而不能承受波纹管压力推力的膨胀节(见图10)。
1一・进【」端管2—进口端环3—限位环4一外管5 —波纹管6—出口端环7—fiJ 口端管图10 外压单式轴向型膨胀节图丨1 加强U形波纹管1.2膨胀节的应用示例不同型式的膨胀节有不同位移补偿功能，在管路设计中，可以根据管路的结构及压力与通径等参数综合考虑给予选型。
1.2.1轴向位移的补偿图12图12是采用单式膨胀节吸收管线轴向膨胀的一个良好的典型实例图13是采用复式膨胀节吸收管线轴向膨胀的一个良好的典型实例图16表示一个包含"z"形管段的管线上使用膨胀节的方法。
图14图15是采用膨胀节吸收具有异径管的管线的轴向膨胀的一个良好的典型实例。
图17是采用弯管压力平衡式膨胀节吸收管线轴向膨胀的一个良好的典型实例。
图18表示如何采用直管压力平衡式膨胀节吸收长的直管段上的轴向位移图19是采用弯管压力平衡式膨胀节吸收汽轮机、泵、压缩机等设备的热膨胀的一个良好的典型实例。
膨胀节的主要作用是减小作用到设备壳体上的载荷。
122对横向位移、角位移及其组合位移的补偿在具有横向位移、角位移及其组合位移的场合，正确选择和使用膨胀节需要考虑到管道的构形、运行条件、预期的循环寿命、管道和设备的承载能力、可用于支承的结构物等多种因素。
在某些情况下，可能有几种膨胀节都适合同一项应用，这时可以单纯根据经济性来考虑选择哪一种。
然而，更为常见的是在各种可行的设计之中，应考虑到这一种或那一种具有独到之处，特别适合在某些特定的场合下使用。
(1)单式膨胀节>i;9v !MA凶曲生二二寻愉 A Gl 6Z S 0 «:图20 Array图20、图21是采用单式膨胀节吸收轴向与横向组合位移的典型实例一応态位置挣赛仮图22拎态中心域［冷劉再杰中心线6PG自中心坡图23图22,图23将图21中膨胀节两端的主固定支架改换为连杆。
(2)万能式膨胀节万能式膨胀节特别适合吸收横向位移。
此外，这种设计形式也可用于吸收轴向位移、角位移以及任意由这三种形式合成的位移。
万能式膨胀节一般用法是将这种带连杆的膨胀节设置在呈90°的"z"型管道的中间管臂内，图24和图25是两个应用实例。
图26是在存在轴向与横向组合位移的场合使用弯管压力平衡式膨胀节的典型实例。
图27表示在管道转角不等丁90 °时也可以使用弯管压力平衡式膨胀节。
SI28 图28给出一种常见的非常适于使用弯管压力平衡式膨胀节的场合。
图29刀能压力平衡式膨胀节图29给出了在横向位移较大的场合使用万能压力平衡式膨胀节的实例。
(3)铰链式膨胀节铰链式膨胀节一般以两、三个作为一组使用，用于吸收单平面管系中一个或多个方向的横向位移。
在这种系统中每一个膨胀节被它的铰链所制约，产生纯角位移；然而,被管段分开的每对铰链式膨胀节互相配合，能够吸收横向位移。
给定单个膨胀节的角位移。
每对铰链式膨胀节所能吸收的横向位移与其铰链销轴之间的距离成正比，因此为了使膨胀节充分发挥效用，应尽量加大这一距离。
膨胀节的铰链通常用于承受作用于膨胀节上的全部压力推力；另外，也可以用于承受管道和设备的重量、风载或类似的外力。
图30说明如何用双铰链系统吸收单平面"z"形弯管的主要热膨胀。
........ 0S31如果单平面管系的柔性不足以吸收双铰系统的弯曲挠度，或者由弯曲而产生的载荷超过了连接设备的许用极限，则可采用具有三个铰链式膨胀节的系统。
图31即表示在单平面"Z"形弯管中的三铰系统。
竖直管段的热膨胀将由B和C两个膨胀节的动作来吸收。
于是，很明显，膨胀节B必须能吸收由A和C两个膨胀节一起形成的转动。
图33说明连接设备亦产生平面位移时应用铰链式膨胀节的实例。
图32图32说明在弯管角度不等于 90°时，使用铰链式膨胀节的工作原理。
在这里只 需要使用中间固定支架平面导向支架。
图33图34给出了设备与管道连接系统中应用较链膨胀节的实例。
(4)万向较链式膨胀节图35正如铰链式膨胀节在平面管系中具有很大的优越性一样，万向铰链式膨胀节在空间管系中具有类似的优越性。
万向铰链式膨胀节具有吸收任意平面内的角位移的能力，常常利用这一点将它们组成一对，用来吸收横向位移。
图35给出了一个应用实例。
如果不可能或不打算利用管道的弯曲来吸收竖直管臂的伸长，则可采用如图36所示由两个万向铰链式膨胀节和一个铰链式膨胀节组成的系统。
2、U形波纹管膨胀节刚度和应力计算符号说明：Fex----作用在以Dm为直径的圆周上的轴向力，N;e x----单波轨向变形量，mm; h----波纹管的波高，mm;Dm----波纹管的平均直径，mm; q----波纹管的波距，mm;Dm=D b+h r----波纹管波纹的曲率半径，mm;D b----波纹管直边段内径，mm; a----波纹管波纹的直线段长度，mm;4--波纹管的名义厚度，mm; Sm----波纹管成形后的壁厚，mm;E----波纹管材料的弹性模量，Mpa; m----波纹管厚度为3的层数；Cm----材料强度系数，热处理态波纹管取Cm=l.5 ;成形态波纹管取Cm=3.0;Cwb----波纹管纵向焊缝；Cf、Cp、Cd----形状尺寸系数，由图38、41、42求取。
f i----波纹管单波轴向刚度，N/mm;Kx----膨胀节整体轴向刚度，N/mm;Ky----膨胀节整钵横向(侧向)刚度，N/mm;K —-膨胀节整体弯曲(角向)刚度,K • m/°0；Ku----计算系数Ku=(3L u2-3L b L u)/(3L u2-6L b L u+4L b2)L b----波纹管的波纹段长度，mm;L b=NqN---- 一个波纹管的波数；L u----复式膨胀节中，两波纹管最外端间的距离，mm;2.1刚度计算2.1.1波纹管单波轴向刚度计算波纹管的波高与直径之比较小，如将其展开，可简化为如图37(b)所示的两端受轴向线载荷的曲杆。
轴向的总力为Fex。
在弹性范围内，利用变形能法可以推导出轴向力与轴向变形之间的近似关系式(1)。
Fex=[( n m E S3)/24C]-e x N (1)式中C=0.046r3-0.142hr2+0.285h2+0.083h3mm3(2)Cb) U)IS37 受力闇则波纹管刚度f i为f i' =Fex/x e (3)考虑到力学模型的近似性以及波纹管制成后壁厚减薄等因素，对公式( 1)进行修正并代入(3)式则得：f i' =(1.7DE S m3)/(h3C f) N/mm (4) 式中：3m= SVl b/D m (5) 对于多层结构的波纹管，其刚度按(6)式计算：图38系数C f2.1.2膨胀节整体弹性刚度计算(1) 轴向刚度(a) 单式膨胀节整体刚度K x =f i /N (7) (b) 复式膨胀节整体刚度K x =f i /2N(8)(2) 侧向刚度(a) 单式膨胀节整体刚度K y =(1.5D m 2f i )/[L b N(L b ±<)2](9) (b) 复式膨胀节整体刚度K y =(K u D m 2f i )/[4NL u (L u -L b ±</2)](10)侧向刚度计算中，轴向位移 X 拉伸时取“ +；压缩时取-”(3) 整体弯曲刚度K F ( nD m 2f i ) / (1.44 X 06N )(11)2.2未加强U 形波纹管的应力计算f i =(1.7D m E $m 3m)/(h 3C f )N/mm(1)内压引起的周向薄膜应力C2由图39可知，当受内压P作用时，在一个U形波的纵截面上的内力与作用在半个环壳上的外力平衡。