波紋補償器工作原理

時間：2019-03-19作者：滄州格寧管道設備有限公司瀏覽：528

波紋補償器，習慣上也叫膨脹節(jié)，或伸縮節(jié)。由構成其工作主體的波紋管（一種彈性元件）和端管、支架、法蘭、導管等附件組成。主要用在各種管道中，它能夠補償管道的熱位移，機械變形和吸收各種機械振動，起到降低管道變形應力和提高管道使用壽命的作用。波紋補償器連接方式分為法蘭連接和焊接兩種。直埋管道補償器一般采用焊接方式（地溝安裝除外）

工作原理

波紋補償器是用以利用波紋補償器的彈性元件的有效伸縮變形來吸收管線、導管或容器由熱脹冷縮等原因而產生的尺寸變化的一種補償裝置，屬于一種補償元件?？蓪S向，橫向，和角向位移的的吸收。

檢測

由于不同類型的波紋補償器補償形式不同，主要有軸向、橫向、角向以及組合補償方式。對同時存在多種位移的波紋補償器，要對其各種位移進行合成，求出總等效軸向位移，檢測是對總等效軸向位移而言。也就是說，波紋補償器公稱位移的檢測是對總等效軸向位移檢測。
通用類波紋管的公稱位移，實際上就是波紋管給定的名義位移變形的能力。對于用波紋管制成的膨脹節(jié)(補償器）、補償器而言，通常稱為補償量，反映了波紋管吸收系統(tǒng)位移的能力，表示在一定條件下，產品所具有的大的補償能力。波紋管在正常工作時，要吸收系統(tǒng)位移而產生位移變形，同時還要保證一定次數(shù)的正常安全工作位移循環(huán)次數(shù)。因此波紋管在設計時，根據(jù)每一個波可以承受的位移大小，設計有一定的波紋數(shù)，當每個波都在均勻地承受位移載荷，沒有局部負荷時，波紋管可以正常的工作。設計合理時，可以保證一定的設計工作位移循環(huán)壽命次數(shù)。在JB/T 6169-92“金屬波紋管”標準中，對此項性能的檢測做出了規(guī)定。

計算

管道的熱變形計算
計算公式：X=a·L·△T
x 管道膨脹量
a為線膨脹系數(shù)，取0.0133mm/m
L補償管線（所需補償管道固定支座間的距離）長度
△T為溫差（介質溫度-安裝時環(huán)境溫度）

失效分析

生產企業(yè)對波紋管補償器失效原因分析發(fā)現(xiàn)，在運行期間的失效主要表現(xiàn)為腐蝕泄漏和失穩(wěn)變形兩種形式，其中以腐蝕失效居多。從腐蝕失效波紋膨脹節(jié)(補償器）的解剖分析發(fā)現(xiàn)，腐蝕失效通常分點腐蝕穿孔和應力腐蝕開裂，其中氯離子應力腐蝕開裂約占整個腐蝕失效的95%。因此，正確地選擇波紋管制作材料和結構、合理設計波形參數(shù)和疲勞壽命、保證安裝質量等措施，能大大提高波紋膨脹節(jié)(補償器）的安全可靠性。設計上，應該考慮補償器的穩(wěn)定性，預防波紋管失穩(wěn)。資料顯示，波紋管的補償量取決于其疲勞壽命，疲勞壽命越高，波紋管單波補償量越小。當波紋管設計的許用壽命較低時，不僅其子午向綜合應力較高，環(huán)向應力也比較高，使波紋管局部很快進入塑性變形，導致波紋管失穩(wěn)引起失效。

標準

波紋補償器標準編號:GB/T 12777-2008
波紋補償器標準名稱:金屬波紋管膨脹節(jié)通用技術條件
2008-08-04發(fā)布，2009-02-01實施
頒布部門:*人民共和國國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局，中國國家標準化管理**　本標準規(guī)定了金屬波紋紋補償器的定義、分類、要求、試驗方法、檢驗規(guī)則、標志及包裝、運輸、貯存等。本標準適用于安裝在管道中其撓性件為整體成形無加強U形、加強U形和∩形波紋管的圓形波紋管補償器的設計、制造和檢驗。壓力容器用膨脹節(jié)的設計、制造和檢驗亦可參照使用。

分類

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一次性波紋管補償器

U型金屬膨脹節(jié)波紋管補償器

三維煤粉**波紋補償器

鉸鏈波紋補償器（JJL型）

平衡型曲管壓力波紋補償器

球型QB型不銹鋼波紋補償器等等。

材料性能

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非金屬

非金屬柔性補償器：也稱非金屬膨脹節(jié)、非金屬織物補償器，可補償軸向、橫向、角向，具有無推力、簡化支座設計、耐腐蝕、耐高溫、消聲減振等特點，特別適用于熱風管道及煙塵管道。

特點：

1、補償熱膨脹：可以補償多方向，大大**只能單式補償?shù)慕饘傺a償器。

2、補償安裝誤差：由于管道連接過程中，系統(tǒng)誤差再所難免，纖維補償器較好的補償了安裝誤差。

3、消聲減振：纖維織物、保溫棉體本身具有吸聲、隔震動傳遞的功能，能有效的減少鍋爐、風機等系統(tǒng)的噪聲和震動。

4、無反推力：由于主體材料為纖維織物，無力的傳遞。用纖維補償器可簡化設計，避免使用大的支座，節(jié)省大量的材料和勞動力。

5、良好的耐高溫、耐腐蝕性：選用的氟塑料、**硅材料具有較好的耐高溫和耐腐蝕性能。

6、密封性能好：有比較完善的生產裝配系統(tǒng)，纖維補償器可保證無泄露。

7、體輕、結構簡單、安裝維修方便。

8、價格**金屬補償器、質量**進口產品。

不銹鋼

有直筒型、復式、角向型和方型等四種類型。

不銹鋼補償器可補償軸向、橫向、角向、具有無推力、簡化支座設計、耐腐蝕、耐高溫、消聲減振等特點，特別適用于熱風管道及煙塵管道。




金屬

金屬波紋補償器的可靠性是由設計、制造、安裝及運行管理等多個環(huán)節(jié)構成的。可靠性也應該從這幾個方面進行考慮。材料選擇對用于供熱管網(wǎng)的波紋管的選材，除應考慮工作介質、工作溫度和外部環(huán)境外，還應考慮應力腐蝕的可能性、水處理劑和管道清洗劑對材料的影響等，并在此基礎上結合波紋管材料的焊接、成型以及材料的性能價格比，優(yōu)選出經(jīng)濟實用的波紋管制作材料。

一般情況下，選用波紋管的材料應滿足下列條件：

（1）高彈性限、抗拉強度和疲勞強度，保證波紋管正常工作。

（2）良好的塑性，便于波紋管的加工成形，且能通過隨后的處理工藝（冷作硬化、熱處理等）獲得足夠的硬度和強度。

（3）較好的耐腐蝕性能，滿足波紋管在不同環(huán)境下工作要求。

（4）良好的焊接性能，滿足波紋管在制作過程中的焊接工藝要求。

對于地溝敷設的熱力管網(wǎng)，當補償器所處管道地勢較低時，雨水或事故性污水會浸泡波紋管，應考慮選用耐蝕性強的材料，如鐵鎳合金、高鎳合金等。由于此類材料價格較高，在制造波紋管時，可以考慮僅在與腐蝕性介質接觸的表面增加一層耐蝕合金。 疲勞壽命設計由波紋管補償器的失效類型及原因分析可以看出，波紋管的平面穩(wěn)定性、周向穩(wěn)定性及耐腐蝕性能均與其位移量即疲勞壽命相關。過低的疲勞壽命將會導致金屬波紋管穩(wěn)定性及耐蝕性能下降。




型號

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常見型號

1、軸向型內壓式波紋補償器(ZN)

舉例：0.6TNY500TF

表示：公稱通徑為Φ500，工作壓力為0.6MPa，(6kg/cm2)波數(shù)為4個，帶導流筒，碳鋼法蘭連接的內壓式波紋補償器。

2、軸向型外壓式波紋補償器(ZW)

舉例：0.6TWY500×8JB

表示：公稱通徑為500mm，工作壓力為0.6MPa(6kg/cm2)波數(shù)為8個，不銹鋼管連接的軸向型外壓式波紋補償器。

注：疏水口的設置按用戶要求。

3、軸向復式波紋補償器(ZF)

舉例：0.6FS100×20F

表示：工作壓力為0.6MPa，通徑DN=100mm，波數(shù)為20，法蘭連接的復式波紋補償器。

4、軸向復式拉桿波紋補償器(FL)

舉例：0.6FSL200×12J

表示：工作壓力為0.6MPa，通徑DN=200mm，波數(shù)為12，接管連接的復式拉桿波紋補償器。

5、直埋式內壓波紋補償器(ZMNY)

舉例：1.6ZMS200×6J

表示：工作壓力為1.6MPa，公稱通徑為200mm，波數(shù)為6波，接管連接的直埋式>波紋補償器。

6、萬向鉸鏈波紋補償器(WJ)

舉例：0.6WJY500×4F

表示：工作壓力為0.6MPa，公稱通徑為500mm，波數(shù)為4，碳鋼法蘭連接的萬向鉸鏈波紋補償器。

7、直管壓力平衡式波紋補償器（ZP）

舉例：0.6ZYP500×8/6－JB

表示公稱通徑為500，工作壓力為0.6MPa，大波紋管為8個波，小波紋管為16個波，連接形式為不銹鋼接管連接的直管壓力平衡式波紋補償器。

8、曲管壓力平衡式波紋補償器

示例：0.25QYP700×8/4JB

表示：公稱通徑為φ700mm，工作壓力0.25Mpa，波數(shù)為8/4，不銹鋼接管連接的曲管壓力平衡式波紋補償器

9、內外壓力平衡式波紋補償器(NP)

舉例：1.6NP200*8j

表示：工作壓力為1.6Mpa，通徑DN=200mm，波數(shù)為8，接管連接的內外壓平衡式波紋補償器。

10、金屬柔性補償器(FJ)

示例：

(1)FXDA4500×4000F400

表示方形非金屬補償器，長期工作≤100℃，內壁為4500×4000mm，法蘭連接，產品長度400mm

(2)YXDB800F250

表示圓形非金屬性補償器，長期工作≤200℃，內徑為DN800mm，法蘭連接的補償器，長度為250mm




選型

波紋管補償器它是以波紋管為**的擾性元件，在管線上可作軸向、橫向和角向三個方向的補償。軸向補償器為了減少介質的自激現(xiàn)象，在產品內部設有內套管，在很大程度上限制了徑向補償能力，故一般僅用以吸收或補償管道的軸向位移（如果管系中確需少量的徑向位移，也可以吸收軸向、角向和任意三個方向位移的組合；鉸鏈補償器（也稱角向補償器），它以兩個或三個補償器配套使用（單個使用鉸鏈補償器沒有補償能力），用以吸收單平面內的橫向變形；萬向鉸鏈（角向）補償器，由兩個或三個配套使用，可吸收三維方向的變形量。




組焊過程

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1.波紋管直邊段內外徑的尺寸公關應符合GB1804中H12級要求。

2.波紋補償器與管道（或設備）的連接法蘭和端管的尺寸及技術要求應符合相應的標準。端管連接時，兩端管口應開30度±2.5度的坡口。

3.波紋補償器的端管為鋼板卷制電焊管時，端管的外接端四周長公差和圓度公差應符合公差表。

4.波紋管與端管（或法蘭）等相連的環(huán)焊縫應采用鎢氬弧焊或熔化氟弧焊，波紋管單層壁厚大于2mm時可采用電弧焊。

5.組裝波紋補償器時應對波紋管采取保護措施，防止焊接電弧燒穿波紋管和焊渣飛濺到波紋管上。膨脹節(jié)(補償器）各部位的焊縫不得有裂紋、氣孔、夾渣等缺陷，咬邊深度不得大于0.5mm.

6.波紋補償器承壓焊縫焊接之后，應對承壓焊縫進行壓力試驗，試驗壓力為設計壓力的1.5倍。根據(jù)膨脹節(jié)(補償器）的容積大小，保壓10-30min，檢查膨脹節(jié)(補償器）各部位有無滲漏，受壓時大波距與受壓前波距之比不過1.15。

7.補償器組焊后應進行外觀和幾何尺寸的檢驗。補償器兩端面同軸度公差；當公稱通徑小于等于500mm時，為5mm;當公稱通徑大于500mm時，為公稱通徑的1%，且小于等于10mm。補償器兩端面與主軸線垂直度公差為公稱通徑的1%，且小于等于3mm。膨脹節(jié)(補償器）出廠前的檢驗主要有上述的外觀檢查、幾何尺寸檢查和壓力檢驗。對有特殊要求的膨脹節(jié)(補償器），可根據(jù)使用工況、工藝要求等，按供需雙方協(xié)議進行其它方法的檢驗，如氣密性試驗、滲漏和著色、無損檢驗等。

安裝使用

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1、補償器在安裝前應先檢查其型號、規(guī)格及管道配置情況，必須符合設計要求。

2、對帶內套筒的補償器應注意使內套筒子的方向與介質流動方向一致，鉸鏈型補償器的鉸鏈轉動平面應與位移轉動平面一致。

3、需要進行“冷緊”的補償器，預變形所用的輔助構件應在管路安裝完畢后方可拆除。

4、嚴禁用波紋補償器變形的方法來調整管道的安裝差，以免影響補償器的正常功能、降低使用壽命及增加管系、設備、支承構件的載荷。

5、安裝過程中，不允許焊渣飛濺到波殼表面，不允許波殼受到其它機械損傷。

6、管系安裝完畢后，應盡快拆除波紋補償器上用作安裝運輸?shù)狞S色輔助定位構件及緊固件，并按設計要求將限位裝置調到規(guī)定位置，使管系在環(huán)境條件下有充分的補償能力。

7、補償器所有活動元件不得被外部構件卡死或限制其活動范圍，應保證各活動部位的正常動作。

8、水壓試驗時，應對裝有補償器管路端部的次固定管架進行加固，使管路不發(fā)生移動或轉動。對用于氣體介質的補償器及其連接管路，要注意充水時是否需要增設臨時支架。水壓試驗用水清洗液的96氯離子含量不過25PPM。

9、水壓試驗結束后，應盡**波殼中的積水，并迅速將波殼內表面吹干。

10、與補償器波紋管接觸的保溫材料應不含氯。




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