管道补偿器的使用说明

浅谈管道补偿器的使用说明

由于工作介质及环境温度的变化导致管道长度发生变化，并产生拉（压）应力，当超过管道本身的抗拉强度时，会使管道变形或破坏。为此，在管道局部架空地段应设置补偿器，即膨胀节。使由温度变化而引起管道长度的伸

缩加以调节得到补偿

一、波纹膨胀节的形式

波纹管配备相应的构件，形成具有各种不同补偿功能的波纹膨胀节。按补偿形式分为轴向型、横向型、角向型及压力平衡型。

轴向型

普通轴向型、抗弯型、外压型、直埋型、直管力平衡型、一次性直埋型。横向型

单向横向型、万向铰链横向型、大拉杆横向型、小拉杆横向型。

角向型

单向角向型、万向角向型。

以上是基本分类，每类都具备共同的功能。在一些特定情况还可以有特殊功能，如耐腐蚀型、耐高温型。按特定场合的不同，分为催化裂化装置用、高炉烟道用。按用于不同介质分为：热风用、烟气用、蒸汽用等。

二、波纹膨胀节的结构

1．轴向型波纹膨胀节

普通抽向型

是最基本的轴向膨胀节结构。其中支撑螺母和预拉杆的作用是支撑膨胀

节达到最大额定拉伸长度和到现场安装时调整安装长度（冷紧）。如果

补偿量较大，可用两节，甚至三节波纹管。使用多节时，要增加抗失稳

的导向限位杆。

抗弯型

增加了外抗弯套筒，使整体具有抗弯能力。这样可以不受支座的设置必

须受4D、14D的约束，支架的设置可以将这段按刚性管道考虑。

外压型

这种结构使波纹管外部受压，内部通大气。外壳必须是密闭的容器，它的特点是：

1）波纹管受外压不发生柱失稳，可以用多波，实现大补偿量。

2）波纹内不含杂污物及水，停汽时冷凝水不存波纹内可从排污阀排掉，不怕冷冻。

3）结构稍改进也具有抗弯能力。

直埋型

它的外壳起到井的作用，把膨胀节保护起来．密封结构防止土及水进入。

实际产品分防土型和防土防水型。对膨胀节的特殊要求是必须与管道同寿命。

一次性直理型

它的使用是装在管线上后整个管线加热升温到管线的设计温度范围的

中间温度，管线伸长，波纹管被压缩，两个套筒滑动靠近，然后把它们焊死，再由检压孔打压检验焊缝不漏即可。它的特点是：

1）焊死后波纹管再不起作用，它的寿命一次就够。

2）波纹管的设计压力按施工加热的压力设计。材质用普通碳钢。2．横向型波纹膨胀节

单向横向型

它只能在垂直于铰链轴的平面内弯曲变形。

万向横向型

它可以对不在一个平面内的空间管道进行各方向的补偿变形。

大拉杆横向型

它属于万向横向型，除了可以承受较大的横向变形，还能吸收中间长接管的热变形。如果不需要用拉杆平衡内压的推力，它还可以补偿来自管线的轴向变形，即所谓“万能膨胀节”。由干弯曲和轴向变形同时发生且轴向变形由两个波纹管均担，则要求它们的变形量要在膨胀节结构上给以限位，以便均匀分配各波纹管的变形量，使其各自的变形量都小超过额定值。

小拉杆横向型

在需要由拉杆平衡内压推力时，它可以进行横向和自身热变形补偿。如不需拉杆平衡内压推力，它可以承受轴向补偿，这也是万能膨胀节的一种。横向膨胀节具有下列优点：①能进行大位移补偿。②内压引起的轴向力由自身的拉杆及铰链平衡，使它的支架成为次固定支架，降低支架的造价。③拉杆横向式还具有吸收轴向变形的能力，在变形较复杂的管线上可以发挥它的作用。④它更大的优点是由子在结构上受拉杆及铰链的保护，对管道的安装误差甚至事故不像轴向膨胀节那样敏感，有时即使有管道事故也不致损坏膨胀节。在管系设计中如果可能尽量用横向型膨胀节。

3．角向型波纹膨胀节

单向角向型

它只能弯曲变形，形成角位移。内压推力由铰链承受。

万向角向型

万向角向型波纹膨胀节特点是采用万向铰链，可以在过轴线的任何平面内弯曲。角向型一般由两个或三个组合使用补偿线位移。

4．力平衡型波纹膨胀节

波纹膨胀节内压推力比较大，易对相连的设备产生不良影响。力平衡型膨胀节通过自身结构使内压引起的推力保持平衡．而不作用或很少作用于相连的设备，且能保持本身的轴向补偿功能。

直管力平衡型

它由两个工作波纹管，一个平衡波纹管及端板、平衡拉杆组成。其中的关键是平衡波纹管的有效面积必须是工作波纹管有效面积的两倍，这样工作波纹管内压引起的向外侧的轴向推力通过平衡拉杆被平衡波纹管

因内压引起的相反方向的推力所抵消，而无轴向推力输出，管道或设备不再受力在正常的补偿过程中，它自身的力平衡关系不变。

弯管力平衡型

这是用于管道转弯处进行轴向、横向或两者组合补偿。由工作波纹管和平衡波纹管及平衡拉杆、弯头组成。平衡波纹管的有效面积必须与工作

波纹管的有效面积相等，则内压引起的轴向推力正好方向相反，大小相等。通过拉杆相抵消。横向位移校大时可用两个工作波纹管，如横向位移和轴向位移都比较小，可用一个工作波纹管。

注：以上膨胀节类型均参照石家庄巨力科技有限公司样本。

三、 由于温度变化引起钢管的伸缩量计算

TL C L ∆=∆

-∆L 伸缩量（mm ）

-C 线膨胀系数（钢：141012.0--⨯C ）

-L 管道长度（mm ）

-∆T 温度（C ）

12T T T -=∆ 1T —变化前温度 2T —变化后温度

由上式可以得出：每米钢管温差C 1时，伸缩量为0.012mm ，即若升高C 100，则伸长1.2mm 。

四、 由于温度变化引起钢管的伸缩应力计算

TC E P ∆= P —应力（帕）

E —弹性模量（钢：111006.2⨯帕）

T ∆—温度（C ）

C —线膨胀系数（1-C ）

TC E P ∆==2411/7.2447.21012.01006.2cm f Kg MPa C ⋅==⨯⨯⨯- 帕

由上式可得出：每C 1温差应力值为2.47兆帕，即2/7.24cm f Kg ⋅

例：Dg1000毫米管道，厚6毫米

则：承受力）（）内外22221002.10147.24(4-⨯=-=π

πD D P F =4683f Kg ⋅ 即：当温差C 1时承受4683f Kg ⋅的拉（压）应力。

五、 膨胀节预变位安装的计算：

安装前，对于补偿量大的膨胀节可进行预变行安装，这样可以增加膨胀节的疲