波形膨脹節(jié)簡介及選取方法

1、波形膨脹節(jié)簡介及選取方法（一）簡介（一）簡介波形膨脹節(jié)（又稱波形補(bǔ)償器），是由一個(gè)或幾個(gè)波紋管及結(jié)構(gòu)件組成，用來吸收由于熱脹冷縮等原因引起的管道和（或）設(shè)備尺寸變化的裝置。是現(xiàn)代受熱管網(wǎng)和設(shè)備進(jìn)行熱補(bǔ)償?shù)年P(guān)鍵部件之一，除了位移補(bǔ)償?shù)淖饔猛猓€同時(shí)兼有減振降噪和密封的功能。膨脹節(jié)之所以受到工程人員的特別關(guān)注，主要是它應(yīng)用日趨廣泛，航空航天、石化、化工、水利、電力、冶金和原子能等部門都用到它，就是機(jī)車、船舶等交通部門乃至高層建筑、民用大樓也

2、少不了它；同時(shí)，膨脹節(jié)又是一個(gè)比較特殊的受力結(jié)構(gòu)，在使用中要求它既要有較高的承壓能力，又要有良好的柔性，這本身就是一對(duì)矛盾，此外，它還應(yīng)具備一定的穩(wěn)定性和疲勞壽命。因此，膨脹節(jié)的設(shè)計(jì)、選材、制造、試驗(yàn)等不能等同一般的壓力容器和管件等剛性結(jié)構(gòu)，而有其本身的獨(dú)特性和復(fù)雜性，它的設(shè)計(jì)必須遵循一定的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。1885年，德法成功研制“互連扣壓連接式波紋管”或稱“纏繞式波紋管”；1955年，美國的一批在使用、設(shè)計(jì)和制造膨脹節(jié)方面有經(jīng)驗(yàn)的公司發(fā)起

3、成立“膨脹節(jié)制造商協(xié)會(huì)”（EJMA），并于1958年編制《EJMA》標(biāo)準(zhǔn)，之后不斷完善，幫助用戶正確選擇和使用膨脹節(jié)，使管道和容器設(shè)備安全可靠。形成多數(shù)國家編制行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)。中國的運(yùn)載火箭技術(shù)研究院從1958年開始研究制造金屬波紋管膨脹節(jié)和波紋金屬軟管，成功地應(yīng)用于各型運(yùn)載火箭上和地面發(fā)射設(shè)備中。在《美國EJMA》標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，我國根據(jù)國情和行業(yè)情況，結(jié)合國內(nèi)的科研、設(shè)計(jì)和生產(chǎn)實(shí)踐以及用戶的使用經(jīng)驗(yàn)，編制了《金屬波紋管膨脹節(jié)通用技術(shù)條

4、件》（GBT12777標(biāo)準(zhǔn)）。（二）補(bǔ)償器的選用（二）補(bǔ)償器的選用以波紋管為核心撓性元件的膨脹節(jié)，在管系上可作軸向、橫向和角向3個(gè)方向的補(bǔ)償.但由于受到導(dǎo)流板等附件的限制往往膨脹節(jié)只能做軸向位移和小量的橫向和角管道系統(tǒng)中安裝軸向膨脹節(jié)的管段，在管道盲端、彎頭、彎截面處裝有截止閥或減壓閥的部位及側(cè)支管線分路處，都要設(shè)置固定支架。固定支架的間距必須滿足管段的熱伸長量不超過補(bǔ)償器所允許的補(bǔ)償量及管段因熱脹冷縮產(chǎn)生的推力不得超過固定支架所承受的

5、允許推力。固定支架要考慮波紋管靜壓推力、變形彈性力等的作用。直管段除設(shè)在上述部位外，還可設(shè)置中間固定支架。中間固定支架可不考慮靜壓推力的作用。管道作用于固定支架的應(yīng)力應(yīng)考慮最不利運(yùn)行狀態(tài)下的工況。固定支架所承受的力。1、管內(nèi)水壓力產(chǎn)生的推力Fp管內(nèi)水壓力的作用，會(huì)在垂直于管道內(nèi)壁面上產(chǎn)生壓力。在水系統(tǒng)中，理論上管內(nèi)的水壓力會(huì)隨位置的不同及流量的變化而變化。水在異徑處的壓力為Fp=P(A1A2)；在管段一端封住或轉(zhuǎn)彎處Fp=PA1。在一個(gè)

6、運(yùn)行的水系統(tǒng)中，由于管內(nèi)水壓力會(huì)隨位置不同及流量的變化而變化，一般考慮泵不運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的靜壓力工況只考慮泵運(yùn)轉(zhuǎn)，系統(tǒng)滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)動(dòng)壓力工況。在設(shè)計(jì)過程中，一般取管段最高工作壓力Fp=100PApFp為膨脹節(jié)的軸向壓力推力，N；P為管段管道最高工作壓力，MPa；Ap為膨脹節(jié)平均直徑的有效面積，cm2。水在管內(nèi)流動(dòng)還會(huì)產(chǎn)生其他的力，如流動(dòng)的水與管壁間的摩擦力，流過彎頭時(shí)產(chǎn)生的離心力等，由于計(jì)算較繁瑣，且對(duì)固定支架受力的影響較小，一般可忽略。2、膨

7、脹節(jié)的彈性力Fx膨脹節(jié)在使用過程中會(huì)被壓縮或拉伸，考慮固定支架受力最大情況，膨脹節(jié)產(chǎn)生的彈性力和管內(nèi)水壓力產(chǎn)生的推力要一致，以保證固定支架的強(qiáng)度。Fx=fKx△LFx為膨脹節(jié)的軸向彈性力，N；Kx為膨脹節(jié)的軸向剛度，Nmm；△L為膨脹節(jié)實(shí)際應(yīng)用的軸向補(bǔ)償量mm；，。L為膨脹節(jié)的管段間距，m；f為系數(shù)，一般考慮其他力的作用，取為1.0~1.05。3、其他作用力Fq其他作用力包括：承受管系的質(zhì)量，承受輸送介質(zhì)的質(zhì)量，由導(dǎo)向支架、支架和其他管