直管压力平衡式波纹膨胀节

膨胀节腐蚀问题分析及防护策略摘要：由于某些原因，在役波纹管膨胀节总会造成损坏，其中腐蚀开裂占主要部分，因为波纹补偿器的原材料是由不锈钢波纹管制成，虽说是不锈钢材质但在一定的环境下也是会发生腐蚀的，波纹补偿器腐蚀所受的应力状况较为复杂。

关键词：波纹管膨胀节,波纹元件,失效,腐蚀防护引言化工管道都会随介质温度变化而热胀冷缩，对于一些应力敏感的设备，比如大型泵、压缩机，管道伸缩引起的应力将会导致工况变化，进而破坏设备或管道。

膨胀节就是用来消除由于介质温度而引起的应力，防止管道发生较大位移。

由于它具有在有限的空间内能提供很好的柔性、隔离机械振动、节省安装空间、安装简单、性能良好等优点，已被广泛应用于石油、化工、冶金、核能等领域。

波纹管膨胀节按结构型式可分为轴向型、铰链型、自由型、拉杆型、压力平衡型五大类型，现仅简单介绍设计中常用的三种类型。

1、波纹管膨胀节可靠性分析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。

据统计，我所近十年来供给供热电行业的九千余套膨胀节中，腐蚀失效的膨胀节5套（环境腐蚀引起），管系试压失效膨胀节9套（试压时压力表失效），工作超压失稳失效的膨胀节5套，结构件焊接造成膨胀节失效1套（与制造相关），共计20套，其可靠度达到0.998。

对于民用工矿设备来说，已经相当安全可靠了。

2、供热管网用波纹管膨胀节失效原因分析2.1波纹管失效类型供热管网用波纹管膨胀节的失效在管线试压和运行期间均有发生。

管线试压时出现问题主要有三种类型：（1）由于管系临时支撑不当，或管系固定支架设置不合理，导致支架破坏，波纹管过量变形而失效；（2）由于波纹管设计所考虑的压力或位移安全裕度不够，管线试压时波纹管产生失稳变形失效；（3）膨胀节制造质量问题，此类失效以小制造厂产品居多。

1．管道应力分析的原则管道应力分析应保证管道在设计条件下具有足够的柔性，防止管道因热胀冷缩、管道支承或端点附加位移造成应力问题。

2．管道应力分析的主要内容管道应力分析分为静力分析和动力分析。

静力分析包括：1）压力荷载和持续荷载作用下的一次应力计算——防止塑性变形破坏；2）管道热胀冷缩以及端点附加位移等位移荷载作用下的二次应力计算——防止疲劳破坏；3）管道对设备作用力的计算——防止作用力太大，保证设备正常运行；4）管道支吊架的受力计算——为支吊架设计提供依据；5）管道上法兰的受力计算——防止法兰汇漏。

动力分析包括：l）管道自振频率分析——防止管道系统共振；2）管道强迫振动响应分析——控制管道振动及应力；3）往复压缩机（泵）气（液）柱频率分析——防止气柱共振；4）往复压缩机（泵）压力脉动分析——控制压力脉动值。

3．管道上可能承受的荷载（1）重力荷载：包括管道自重、保温重、介质重和积雪重等；（2）压力荷载：压力载荷包括内压力和外压力；（3）位移荷载：位移载荷包括管道热胀冷缩位移、端点附加位移、支承沉降等；（4）风荷载；（5）地震荷载；（6）瞬变流冲击荷载：如安全阀启跳或阀门的快速启闭时的压力冲击：（7）两相流脉动荷载；（8）压力脉动荷载：如往复压缩机往复运动所产生的压力脉动；（9）机械振动荷载：如回转设备的振动。

4．管道应力分析的目的1）为了使管道和管件内的应力不超过许用应力值；2）为了使与管系相连的设备的管日荷载在制造商或国际规范（如NEMA SM-23、API-610、API-6 17等）规定的许用范围内；3）为了使与管系相连的设备管口的局部应力在 ASME Vlll的允许范围内；4）为了计算管系中支架和约束的设计荷载；5）为了进行操作工况碰撞检查而确定管于的位移；6）为了优化管系设计。

5．管道柔性设计方法的确定一般说来，下述管系必须利用应力分析软件（如 CAESAR II）通过计算机进行计算及分析。

复式拉杆型膨胀节：由中间管所连接的两个波纹管及拉杆、端板和球面与锥面垫圈等结构件组成，1能吸收任一平面内的横向位移并能承受波纹管压力推力的膨胀节。

23复式铰链型膨胀节：是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4能吸收一个平面内的横向位移并能承受波纹管压力推力的膨胀节。

56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、铰链板和立板等结构件组成，7能吸收任一平面内的横向位移并能承受波纹管压力推力的膨胀节。

89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10端板等结构件组成，主要用于吸收轴向位移并能平衡波纹管压力推力的膨胀节。

1112复式自由型膨胀节：由中间管所连接的两个波纹管及结构件组成，主要用于吸收轴向与横向组合13位移而不能承受波纹管压力推力的膨胀节。

1415弯管压力平衡型膨胀节：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16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17合位移并能平衡波纹管压力推力的膨胀节。

1819外压单式轴向型膨胀节：由承受外压的波纹管及外管和端管等结构组成，只用于吸收轴向位移而20不能承受波纹管压力推力的膨胀节。

21221-进口端管；2-进口端环；3-限位环；4-外管；5-波纹管；6-出口端环；7-出口端管23金属波纹管膨胀节的加强环：加强U形波纹管中用来增强波纹管耐压能力的圆形或圆环形截面24部件。

25均衡环：加强U形波纹管中用来增强波谷和波侧壁耐内压能力并使各波纹压缩位移均匀的“T”26形截面部件。

27加强套环：波纹管中用来增强端部直边段耐内压能力的圆环形零件。

28成形态：波纹管成型后未经固溶或退火处理、有冷作硬化的状态。

29热处理态：波纹管成型后经固溶或退火处理、无冷作硬化的状态。

30膨胀节形式及代号在下表中给出31膨胀节型式代号单式轴向型DZ单式铰链型DJ单式万向铰链型DW复式自由型FZ膨胀节中波纹管形式及代号32端部连接形式33膨胀节端部与管道或设备连接形式及代号34焊接H法兰F膨胀节型号表示方法351、膨胀节型号基本组成形式如下：36372、对于复式自由型膨胀节（代号FZ）和弯管压力平衡型膨胀节（代号WP），设计位移分别表示38设计轴向位移和设计横向位移，设计轴向位移在前，设计横向位移在后，两个设计位移之间用“/”39号连接。

直管压力平衡型补偿器(ZPB)
一、产品用途、特点
直管压力平衡型（ZPB）波纹补偿器，主要用于补偿管系的轴向位移，具有设计简单，补偿量大，无内压推力等优点，但价格较高。

主要应用于固定支架设置不易的大口径直线管系。

二、适用工况
工称压力：0.25MPa、0.6MPa、1.0MPa、1.6MPa、2.5MPa
工作温度：-50℃-420℃
介质：液体、气体等。

法兰标准：国标GB、美标ANSI、日标JIS、德标DIN等
三、结构及材料
1.波纹管：不锈钢304、316L、321等
2.法兰、接管：碳钢、不锈钢304、316L、321等
3.拉杆螺栓、螺母：碳钢
四、产品代号示例
五、安装注意事项
1、所通介质氯离子含量≤25PPM。

2、严禁焊渣溅伤波纹管。

3、必须按产品流向标志安装。

4、波纹管两端必须合理的设置导向支座及固定支座。

（详见“波纹补偿器管系支座设置”）
5、不允许用波纹补偿器的变形来强行调整管系位置的安装误差。

6、禁止用安装拉杆或限位拉杆起吊。

7、安装完毕后，应拆除运输拉杆和带有黄色标记的限位拉杆。

五、参数表。

波纹管膨胀节是一种用于管道系统中的补偿装置，用于吸收由温度变化、振动和管道位移等原因引起的热应力和机械应力。

根据不同的结构和功能，波纹管膨胀节可以分为以下几类：
1. 压缩型膨胀节：压缩型膨胀节可以吸收管道系统中的压缩变形。

它通常由波纹管和法兰组成，当管道受到压缩力时，波纹管可以压缩和伸展，从而吸收压缩变形。

2. 伸缩型膨胀节：伸缩型膨胀节可以吸收管道系统中的伸长变形。

它通常由波纹管、伸缩节和法兰组成，当管道受到伸长力时，伸缩节可以伸缩和收缩，从而吸收伸长变形。

3. 角度型膨胀节：角度型膨胀节可以吸收管道系统中的角度偏差。

它通常由波纹管、角度节和法兰组成，当管道发生角度偏差时，角度节可以弯曲和扭转，从而吸收角度变形。

4. 侧向型膨胀节：侧向型膨胀节可以吸收管道系统中的侧向位移。

它通常由波纹管、侧向节和法兰组成，当管道发生侧向位移时，侧向节可以侧向移动，从而吸收侧向位移。

5. 多功能型膨胀节：多功能型膨胀节结合了以上几种类型的功能，具有更广泛的应用范围和更强的补偿能力。

需要注意的是，不同类型的波纹管膨胀节适用于不同的管道系统和工程需求。

在选择和使用波纹管膨胀节时，需要根据实际情况和设计要求进行选择，并确保其符合相关的标准和规范。

此外，波纹管膨胀节的安装和维护也需要按照相关的操作规程进行，以确保其正常运行和安全性能。

膨胀节又叫补偿器作为现代工业中一种常见的补偿原件，种类也是非常多，对于使用过的人可能比较熟悉，但是对于一些未接触过这种元件的人来说可能仍然很陌生，那么大家是否了解补偿器的大致型号都有哪些吗？
他一般分为一般分为以下几种型号：
轴向型内压式波纹补偿器(ZN)：0.6TNY500TF
轴向型外压式波纹补偿器(ZW)：0.6TWY500×8JB
轴向复式波纹补偿器(ZF)：0.6FS100×20F
轴向复式拉杆波纹补偿器(FL)：0.6FSL200×12J
直埋式内压波纹补偿器(ZMNY) ：1.6ZMS200×6J
万向铰链波纹补偿器(WJ) ：0.6WJY500×4F
直管压力平衡式波纹补偿器（ZP）：0.6ZYP500×8/6－JB
曲管压力平衡式波纹补偿器：0.25QYP700×8/4JB
内外压力平衡式波纹补偿器(NP)：1.6NP200*8j
金属柔性补偿器(FJ) ：(1)FXDA4500×4000F400
以上就是今天带给大家的简单分享，希望对大家有所帮助，同时也感谢大家一直以来的关注与支持！。

一、金属膨胀节产品简介 2、补偿量与循环寿命膨胀节补偿量与循环寿命次数有直接联系，循环寿命次数指波纹管在工作压力下，以所列补偿量为行程往返为一次的总次数，系列中补偿量值，是在保证许用寿命1000次的条件下，确定补偿量范围，安全系数15倍。

若实际循环次数不为1000次，可根据实际寿命次数在表中查出补偿量修正系数FN 乘以系列中1000次寿命下的补偿量值，得到实际补偿量的近似值，即实际补偿量＝系列中补偿量×补偿量修正系数。

产品代号标记的组成 3.1产品代号的组成：×产品长度法兰或接管材料代号6T3008E-B 450波纹管材料代号波数设计压力膨胀节形式代号公称通径3.2有关上述代号组成的说明 3.2.1设计压力设计压力一样本参考中的压力值（MPa ）的10倍表示。

按样本中的通径值表示 3.2.4波数波数用总波数表示 3.2.5波纹管材料代号见表，凡不属于表的材料不注，但应在订货技术说明书或合同说明书中波纹管材料代号不注 E G H3.2.6连接形式法兰和接管两种形式。

本公司采用法兰标准JB81-94，当采用其它形式法兰时，请另注明法兰标准。

连接方式接管连接法兰连接连接形式代号J F3.2.7接管（法兰）材料代号见表，凡不属于表的材料不注，但应在订货技术说明书或者合同中注明所用材料。

材料牌号Q235-A 0Cr18Ni9接管（法兰）材料代号不注 B4、管系支架的设置4.1 管系及支架各类主固定支架，次固定支架及导向支架应有足够的强度和刚度。

4.2 膨胀节对固定支架的作用力4.2.1非约束型膨胀节对于主固定支架的作用力：内压推力：Fp=工作压力Pg×有效面积S弹性力：Fn=产品刚度Kn×位移量n(n:X、Y）4.2.2约束型膨胀节的弹性力的计算：约束型膨胀节在管系安装处，由于补偿位移对次固定支架产生的弹性力：DH型横向弹力Fy=产品横向刚度Ky×横向位移Y弯矩My=产品横向弹力Fy×产品中点（L/2）至管道弯头中心线的距离J、WJ型弯矩Ma＝产品角向刚度Ka×角位移量a4.2.3 各压力平衡型膨胀节对次固定支架的作用力：按以上各弹性力计算公式即可。

波纹膨胀节许用疲劳寿命和损坏原因分析河北伟业波纹管制造有限公司提供一.波纹膨胀节的许用疲劳寿命补偿器中的波纹管件是在材料屈服极限的高应力状态下工作，每一次变化都不能恢复其原来的自由长度而留有残余变形，往复循环，残余变形累计到一定程度，波纹管就会发生破坏，而破坏的循环次数称之为补偿器的疲劳寿命Nc。

实际应用时，取一定的安全系数nf(倍数)。

补偿器的许用疲劳寿命[N]为[N]=Nc/nf 而nf一般为10～15 ，由于有些厂家设计选取nf值不同，实际补偿器[N]也大不相同，相差甚大。

行标“城镇供热预制蒸汽保温管技术规程”中，要求管道寿命25年以上，实际直埋管道，由于使用负荷变化，操作频率大，昼夜用量不均，这就要求制造厂家，提供的产品[N]≥1000次以上。

二.膨胀节（补偿器）补偿量的确定综上所述，膨胀节的补偿量相对不是一个定数，工作温度影响压力，同时也影响位移量。

这就要求我们设计时，必须通盘考虑许用疲劳寿命（次）、安全系数、实际的工作温度、压力和补偿器可提供的位移（补偿量）。

建议，依照CJJ34-2002（J216-2002)设计规范要求，蒸汽直埋保温管道补偿器宜按：通常工作压力/公称压力=0.75，通常工作位移/额定位移=0.70，来选择补偿器，才能确保超常规安全系数，使城镇供热管网压力管道寿命在25年以上，点应力循环次数在7000次水平。

三.热网工程中波纹膨胀节损坏的事故分析波纹膨胀节是典型低频疲劳部件（即频率<105），其波峰和波谷处于塑性高应力范围内，极易在较低的循环次数下发生疲劳破坏而失效。

蒸汽直埋管道在输送介质、气流脉冲、阀门开启、封关、分支节点、弯管阻力变化，特别是管道的汽水冲击——水锤，使之管道发生变频震动。

波纹破坏的主要原因是疲劳破坏，腐蚀破坏以及扭曲破坏：）水质处理不好，蒸汽中含有氯离子，造成不锈钢波纹点蚀或晶格腐蚀；）输送介质高压蒸汽，线速υ>/s以上，在三通、弯头、阀门处形成湍流，使之补偿器原设计的导流筒低频大幅震动而破坏，特别是大口径，大补偿量导流筒L>以上更易发生导流筒疲劳断裂，吹掉；）设计或操作失误，造成汽水冲击，爆破性水锤，严重打（震）破波纹管元件；）大口径螺旋管道，因其内应力没消除，使之恢复应力造成波纹节扭曲破坏；）安装偏转，固定墩发生滑移，应力失去平衡，也是造成波纹元件扭转（曲）变形破坏的原因之一。

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]。

中国武汉安装使用说明书武汉市永泰波纹管有限公司Wuhan Yongtai Corrugate Tube CO.,Ltd单式轴向型（Y T D Z）波纹管膨胀节安装使用说明书我公司生产的金属波纹管膨胀节（又称金属波纹管补偿器）是供管道热变形补偿、机械补偿及减震等用途。

它安全可靠、结构紧凑、寿命长、维护保养容易、因而受到广大用户的欢迎，是代替套筒填料补偿器，门型膨胀弯等老式补偿方法的理想产品。

要充分发挥该产品的作用，请用户仔细阅读安装使用说明书，并按要求安装和正确使用。

一、产品结构特点和简图：通用型金属波纹管膨胀节由一个金属波纹管和两端接管或焊接有法兰的接管构成。

它通过波纹管的柔性变形来吸收管线轴向位移（也有少量横向、角向位移），端接管直接与管道接管焊接或膨胀节上的法兰与管道法兰连接。

膨胀节上的小拉杆主要是运输过程中的刚性支承或作为产品预变形调整用，它不是承力件。

二、管架：1.安装通用型膨胀节的管道，在管道的盲端、弯头、变截面处，装有截止阀或减压阀的部位及侧支管线进入主管线的入口，都要设置主固定支架。

管道除这些部位外，可设置中间固定支架。

主固定支架要考虑波纹管压力推力（Fp）和变形弹力(Fx)的作用。

中间固定支架可不考虑压力推力的作用。

主固定支架一定要能承受波纹管压力推力和波纹管弹性变形力，一旦主固定支架发生变形或损坏，膨胀节的波纹管将过度拉长，导致膨胀节破坏，请用户一定足够重视。

（1）压力推力计算公式：F p＝100·P·A式中: F p--轴向压力推力（N）A--波纹管的有效面积（cm2）P—此管段管道的最高压（MPa）（2）轴向弹性力计算公式：F x＝f·K x·X式中: F x--波纹管轴向弹性力（N）K x--波纹管的轴向刚度（N/mm）X--实际轴向补偿量（mm）f—系数，有预变形时f=1/2；无预变形时f=1.2. 在管段的两个次固定管架之间，仅能设置一个通用型的膨胀节。

通用系列波纹补偿器（膨胀节、波纹管补偿器、伸缩节）
提起波纹补偿器您能联想到什么，通用小编以通用系列产品举例
波纹补偿器利用波纹管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（即位移）的一种补偿装置。

属于补偿元件，可吸收管线、导管或容器的轴向、横向和角向的位移。

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。

补偿分类：金属补偿器、非金属补偿器
波纹补偿器的不同型式分类
按位移形式分类：轴向型、横向型、角向型、压力平衡型
轴向型：轴向内压式波纹补偿（TNY）
轴向外压式波纹补偿(TWY)
无约束波纹补偿器(WYS)
轴向型复式波纹补偿器（TFS）
直埋外压式波纹补偿器（TZWY）
矩形波纹补偿器（TJX）
大拉杆横向波纹补偿器（TNWY）
直埋式波纹补偿器（TZM）
非金属柔性补偿器（FXD/YXD）
复式拉杆波纹补偿器（TFL）
煤粉管道专用三维补偿器（TSW）
一次性直埋波纹补偿器（TYZM）
横向型：曲管压力平衡波纹补偿器（TQP）
大拉杆横向波纹补偿器（TDL）
小拉杆横向波纹补偿器（TXL）
矩形波纹补偿器（TJX）
非金属柔性补偿器（FXD/YXD）
万向铰链横向波纹补偿器（TWJH）
角向型：平面铰链波纹补偿器
万向铰链波纹补偿器
压力平衡型：旁通压力平衡波纹补偿器（TPP）
直管压力平衡波纹补偿器（TZP）
连接方式：法兰连接、接管连接
工作压力：0.1MPa、0.25MPa、0.6MPa 、1.0MPa 、1.6MPa、2.5MPa。