膨胀节的分类及管道变形计算.docx

膨胀节的分类: 一、按材质分为：金属膨胀接、非金属膨胀节■非金属膨胀节A、 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B、 非金属柔性补偿器（膨胀节）的特点：1、 补偿热膨胀：可以补偿多方向，大大优于只能单式补偿的金属补 偿器2、 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 补偿器较好的补偿了安装误差3、 消声减振：纤维织物、保温棉体本身具有吸声、隔震动传递的功 能，能有效的减少锅炉、风机等系统的噪声和震动4、 无反推力：由于主体材料为纤维织物，无力的传递用纤维补偿 器可简化设计，避免使用大的支座，节省大量的材料和劳动力5、 耐腐蚀性：选用的氟塑料、有机硅材料具有较好的耐温和耐腐蚀 性能不耐高温，比金属差6、 体轻、结构简单、安装维修方便8、价格低于金属补偿器■金属波纹补偿器（膨胀节）的特点及应用：A、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 等原因而产生的尺寸变化的装置，它的金属波纹管是主要的补偿元 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、机械等管线及设备的软连接，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。

B、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A、 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B、 非金属柔性补偿器（膨胀节）的特点：1、 补偿热膨胀：可以补偿多方向，大大优于只能单式补偿的金属补 偿器2、 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 补偿器较好的补偿了安装误差3、 消声减振：纤维织物、保温棉体本身具有吸声、隔震动传递的功 能，能有效的减少锅炉、风机等系统的噪声和震动4、 无反推力：由于主体材料为纤维织物，无力的传递用纤维补偿 器可简化设计，避免使用大的支座，节省大量的材料和劳动力5、 耐腐蚀性：选用的氟塑料、有机硅材料具有较好的耐温和耐腐蚀 性能不耐高温，比金属差6、体轻、结构简单、安装维修方便8、价格低于金属补偿器■金属波纹补偿器（膨胀节）的特点及应用：A、 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 等原因而产生的尺寸变化的装置，它的金属波纹管是主要的补偿元 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、机械等管线及设备的软连接，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。

B、 耐高温、耐压补偿器 [1]补偿器简介补偿器的功能及工作原理波纹管补偿器习惯上也叫膨胀节、伸缩节，由构成其工作主体的波纹 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、降低噪音等在现代工 业中用途广泛2. 补偿器执行标准：金属波纹管采用GB/T12777-2008并参照美国 …EJMA… 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 1Cr18Ni9Ti,OCr19Ni9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U形波，分单层和多层制成，有较大的补 偿量，耐压可高达4Mpa，使用温度----1960C 一＜450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 1000次，解决了管道热胀冷缩，位移和机械高频振动与管道之间的 柔性联接，广泛用于石油、热力、电力、煤气、化工等管路上安装。

3. 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）4. 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I偿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：1. 补偿吸收管道轴向、横向、角向热变形2. 波纹补偿器伸缩量，方便阀门管道的安装与拆卸3. 吸收设备振动，减少设备振动对管道的影响4. 吸收地震、地陷对管道的变形量方形自然补偿器有两个作用：1. 在管道穿越基础梁或地下室墙的时候，为了避免基础的沉降对管道的压力，需要安装方形补偿器2. 在热力管道过长的情况下，需要安装方形补偿器来减小热胀冷缩 对管道的拉伸三. 管道的热变形计算：计算公式：X=a*L*ATx管道膨胀量a为线膨胀系数，取0.0133mm/mL补偿管线（所需补偿管道固定支座间的距离）长度△T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的要求（一）轴向型补偿器1、安装轴向型补偿器的管段，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的作用 推力计算公式如下：Fp=100*P*AFp-补偿器轴向压力推（N），A-对应于波纹平均直径的有效面积（cm2），P-此管段管道最高压力（MPa）轴向弹性力的计算公式如下：Fx=f*Kx*XFX-补偿器轴向弹性力（N）,KX-补偿器轴向刚度（N/mm）；f-系数，当“预变形〃（包括预变形量AX=0）时，f=1/2,否则f=1 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 力推力的作用2、 在管段的两个固定管架之间，仅能设置一个轴向型补偿器3、 固定管架和导向管架的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的设置要求设 置导向架，其它导向架的最大间距可按下计算：LGmax-最大导向间距（m）；E-管道材料弹性模量（N/cm2）；i-tp管道断面惯性矩（cm4）；KX-补偿器轴向刚度（N/mm），X0-补偿额定位移量（mm）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，LGmax可按有关标准选取二）横向型及角向型补偿器1、装在管道弯头附近的横向型补偿器，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： e-活动间隙（mm）；L-补偿器有效长度（mm）；△Y-管段热膨胀量（mm）；△X-不包括L长度在内的垂直管段的热膨胀量（mm）；2、 角向型补偿器宜两个或三个为一组配套使用，用以吸收管道的横 向位移，对Z形和1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。

此时平面铰链销的轴线必须垂直于 弯曲管段形成的平面（万向铰链补偿器不受此限制）装有一组铰链补偿器的管段，其平面导向架的间隙e亦可按上式计 算但是L长度应为两补偿器铰链轴之间的距离，AX是整个垂直管 段的热膨胀量3、 补偿器两侧的导向支座应接近补偿器，支座的型式应使补偿器能 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的轴向补偿，具有抗弯能力，所 以可不考虑管道下沉的影响，产品具有补偿量大，寿命长的特点二） 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 以不考虑管道下沉的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：3.1管道最大安装长度计算有补偿直埋的管道应在二处高固定点，一是在直管段的端部，二是在 管道的分支处长的无分支的直线管道两补偿器之间可以不设固定 点，靠管道自然形成的' 驻点〃即可发挥固定点的作用驻点是两补 偿器之间管道的那个不动点，在管径相同，埋深一致时，驻点与两补 偿器间的距离相等褡补偿器（包括转角处自然补偿器）至固定点 之间的距离不得超过管道的最大安装长度Lmax，管道最大安装长度 的定义是固定点至自由端（补偿器）的长度，在此长度下产生的摩擦 力不得超过管道许用应力下相应的弹性力。

Lmax按下式计算：常用管道的最大安装长度Lmax应考虑16kgf/cm2内压力所产生 的环向应力的综合影响3.2固定支座的设计计算具有2个管道分支并在主干线上有一处转角管道平面，补偿器的布置 应满足LnVLmax的条件驻点G1、G2的推力为零，所以，此点 处不必设置固定支座，但为了防止回填土的不均匀，埋深的不一致 和预制保温管外壳粗糙度的不规则等可能会造成驻点的漂移，所以， 对处于驻点位置的管道分支处G1、G2需设置支座，以G1为例其 轴向推力可按下式计算：F1 = Pb2+L2f-0.8（Pb3+L2f）式中F1-固定支座G1的水平推力，kgf； f-管道单位长度摩擦力，Kgf/mPb2-B2膨胀节的弹性力，Kg； Pb3-B3膨胀节的弹性力，Kgf k2-B2膨胀节的刚度，Kgf/mm；△ L2-B2膨胀节的补偿量，mm；L2-膨胀节至G1的距离，m；假如某一分支如自G2接出的分支带有补偿器B那么，G2还受到 一侧向推力的作用，如图中的F2（y），当L5很短（实际布置时L5 也应很短），那么，侧向力F2（y）的大小为：F2（y） = Pn*A5+Pb5式中Pn-管道工作压力，Kgf/cm2A5-B5膨胀节的有效面积，cm2；Pb5-B5膨胀节的弹性力kgf。

固定支座G3也驻点位置，从管道和土壤的摩擦力来讲，该点也受到 大小相等，方向相反的两个时作用，但应注意到该点同时又受到转角 处的盲板力的作用，考虑驻点漂移的影响，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-管道工作压力，Kgf/cm2；A4-B4膨胀节的有效面积，cm23.3补偿器的选用计算直埋管道由于土壤摩擦力的影响,实际热伸长量要比架空和地沟敷设 的管道热热伸长量要小架空和地沟敷设时的伸长量：a At-L直埋敷设时，因土壤摩擦力影响的热伸长减少量：实际热伸长量为：式中E-钢管弹性模理，kgf/cm2；a-钢管的线膨胀系数，取0.0133mm/m°C；△t-管道温差；A、f-同公式①；L-两固定点之间的距离(最大安装长度)m在实际工作中，直埋管道的热伸长量，采用丹麦摩勒公司的简化算法 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，按系列表选用相应的补偿器3.4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)，且护圈的壁厚不应小于管道的壁厚，设置护圈1的目的是为 管道受热膨胀时，A尺寸范围内有土、砂等进入，图中的各尺寸为： 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的其它要求为：(1) 保温管埋于地下时，四周需用粒度小于20毫米的砂子填充， 然后再覆盖原土，填充砂子的厚度不小于200毫米。