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波紋補償器

波紋補償器屬於一種補償元件。利用其工作主體波紋管的有效伸縮變形，以吸收管線、導管、容器等由熱脹冷縮等原因而產生的尺寸變化，或補償管線、導管、容器等的軸向、橫向和角向位移。也可用於降噪減振。在現代工業中用途廣泛。

簡介

波紋補償器，習慣上也叫膨脹節，或伸縮節。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，屬於一種補償元件。可對軸向，橫向，和角向位移的的吸收。

檢測

由於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。對於用波紋管製成的膨脹節(補償器）、補償器而言，通常稱為補償量，反映瞭波紋管吸收系統位移的能力，表示在一定條件下，產品所具有的最大的補償能力。波紋管在正常工作時，要吸收系統位移而產生位移變形，同時還要保證一定次數的正常安全工作位移循環次數。因此波紋管在設計時，根據每一個波可以承受的位移大小，設計有一定的波紋數，當每個波都在均勻地承受位移載荷，沒有局部超負荷時，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壽命次數。在JB/T 6169-92“金屬波紋管”標準中，對此項性能的檢測做出瞭規定。

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，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-安裝時環境溫度）

失效分析

生產企業對波紋管補償器失效原因分析發現，在運行期間的失效主要表現為腐蝕泄漏和失穩變形兩種形式，其中以腐蝕失效居多。從腐蝕失效波紋膨脹節(補償器）的解剖分析發現，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，正確地選擇波紋管製作材料和結構、合理設計波形參數和疲勞壽命、保證安裝質量等措施，能大大提高波紋膨脹節(補償器）的安全可靠性。設計上，應該考慮補償器的穩定性，預防波紋管失穩。資料顯示，波紋管的補償量取決於其疲勞壽命，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:金屬波紋管膨脹節通用技術條件

2008-08-04發佈，2009-02-01實施

頒佈部門:中華人民共和國國傢質量監督檢驗檢疫總局，中國國傢標準化管理委員會　本標準規定瞭金屬波紋紋補償器的定義、分類、要求、試驗方法、檢驗規則、標志及包裝、運輸、貯存等。本標準適用於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、製造和檢驗。壓力容器用膨脹節的設計、製造和檢驗亦可參照使用。

連接尺寸

不銹鋼波紋補償器公稱壓力：1.0MPa

公稱　　通徑　　DN 　　mm	計算疲勞破壞次　　數下軸向補償量　　Xomm			補償量			剛度			有效　　麵積　　A 　　cm2	徑向　　最大　　外形　　尺寸　　Hmm	接管端口　　尺寸　　doxS(mm)	總長L 　　(mm)		總重W 　　(kg)
公稱　　通徑　　DN 　　mm	1500	3000	15000	橫　　向　　Yomm	角向　　Yθ度	軸向　　Kx 　　N/mm	橫向　　KyN/mm	角向　　KθN x m/度	法蘭連接	有效　　麵積　　A 　　cm2	徑向　　最大　　外形　　尺寸　　Hmm	法蘭	接管	法蘭	接管
80	30	25	18	6.4	±6.4	358	418	8.4	81	284	φ89x4	244	344	10	3
80	37	32	22	10	±8	286	214	6.7	81	284	φ89x4	274	374	10	3
200	56	47	31	3.2	±5.3	288	3164	39	479	442	φ219x6	244	344	25	17
200	84	70	46	7.2	±8	192	9938	26	479	442	φ219x6	298	340	27	20
250	63	53	36	4.8	±5.3	588	4371	128	769	497	φ273x8	309	409	38	22
250	95	80	53	10.8	±8	392	1295	85	769	497	φ273x8	387	487	43	27
500	84	70	47	4.8	±4.6	728	9861	515	2445	790	φ529x10	415	517	126	82
500	126	105	70	10.8	±6.9	485	2922	343	2445	790	φ529x10	515	615	138	93
1000	58	46	28	1.2	±1.4	5540	495368	14861	9043	1286	φ102010		552		278
	115	92	56	4.6	±2.8	2770	61921	7431					692		348
	230	184	112	19.2	±5.6	1385	7740	3715					1018		468
1500	46	36	22	0.4	±0.8	6090	1879309	32888	19384	1786	φ152014		550		462
	92	73	44	1.6	±1.6	3045	234914	16444					690		567
	183	146	88	6.4	±3.2	1523	29364	822					1046		761
1800	45	35	22	0.4	±0.6	7140	262408	61228	27494	2066	φ182014		550		547
	89	71	44	1.6	±1.2	3570	328010	30614					690		665
	178	142	88	6.4	±2.4	1785	41001	15307					1046		883
2000	53	42	25	0.4	±0.6	8785	3871980	91666	34636	2340	φ202014		683		819
	107	85	50	1.6	±1.2	4390	483998	45833					83, 3		927
	214	170	101	6.4	±2.4	2195	60499	21917					1206		1164

分類

一次性波紋管補償器

U型金屬膨脹節波紋管補償器

三維煤粉專用波紋補償器

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

非金屬

非金屬柔性補償器：也稱非金屬膨脹節、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，特別適用於熱風管道及煙塵管道。

特點：

1、補償熱膨脹：可以補償多方向，大大優於隻能單式補償的金屬補償器。

2、補償安裝誤差：由於管道連接過程中，系統誤差再所難免，纖維補償器較好的補償瞭安裝誤差。

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、風機等系統的噪聲和震動。

4、無反推力：由於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、有機矽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，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、價格低於金屬補償器、質量優於進口產品。

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，特別適用於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、製造、安裝及運行管理等多個環節構成的。可靠性也應該從這幾個方麵進行考慮。材料選擇對用於供熱管網的波紋管的選材，除應考慮工作介質、工作溫度和外部環境外，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，並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，優選出經濟實用的波紋管製作材料。

一般情況下，選用波紋管的材料應滿足下列條件：

（1）高彈性極限、抗拉強度和疲勞強度，保證波紋管正常工作。

（2）良好的塑性，便於波紋管的加工成形，且能通過隨後的處理工藝（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境下工作要求。

（4）良好的焊接性能，滿足波紋管在製作過程中的焊接工藝要求。

對於地溝敷設的熱力管網，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，應考慮選用耐蝕性更強的材料，如鐵鎳合金、高鎳合金等。由於此類材料價格較高，在製造波紋管時，可以考慮僅在與腐蝕性介質接觸的表麵增加一層耐蝕合金。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，波紋管的平麵穩定性、周向穩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定性及耐蝕性能下降。

型號

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)波數為8個，不銹鋼管連接的軸向型外壓式波紋補償器。

註：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核心的擾性元件，在管線上可作軸向、橫向和角向三個方向的補償。軸向補償器為瞭減少介質的自激現象，在產品內部設有內套管，在很大程度上限製瞭徑向補償能力，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），用以吸收單平麵內的橫向變形；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

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製電焊管時，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）等相連的環焊縫應采用鎢極氬弧焊或熔化極氟弧焊，波紋管單層壁厚大於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(補償器）各部位的焊縫不得有裂紋、氣孔、夾渣等缺陷，咬邊深度不得大於0.5mm.

6.波紋補償器承壓焊縫焊接之後，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。根據膨脹節(補償器）的容積大小，保壓10-30min，檢查膨脹節(補償器）各部位有無滲漏，受壓時最大波距與受壓前波距之比不超過1.15。

7.補償器組焊後應進行外觀和幾何尺寸的檢驗。補償器兩端麵同軸度公差；當公稱通徑小於等於500mm時，為5mm;當公稱通徑大於500mm時，為公稱通徑的1%，且小於等於10mm。補償器兩端麵與主軸線垂直度公差為公稱通徑的1%，且小於等於3mm。膨脹節(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(補償器），可根據使用工況、工藝要求等，按供需雙方協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。