u形波纹管膨胀节刚度和应力计算

波纹膨胀节常用标准介绍

1.主要标准介绍

1国内主要标准

GB/T12777-1999 金属波纹管膨胀节通用技术条件

GB16749-97 压力容器波形膨胀节

GJB1996-94 管道用金属波纹管膨胀节通用规范

GB/T15700-1995 聚四氟乙烯波纹补偿器通用技术条件

GB12522-90 不锈钢波形膨胀节

CB1153-93 金属波形膨胀节

CJ/T3016-93 城市供热管道用波纹管补偿器

2国外主要标准

美国 EJMA 膨胀节制造商协会

ASME美国机械工程师学会

ASME BPVC（锅炉及压力容器） Ⅱ-1-NC

ASME BPVC VⅢ-1

MIL-E-17813F—（军标）管道用金属波纹管膨胀节通用规范

日本 JIS B 2352

JIS B 8277（压力容器膨胀节）

德国 AD规范（压力容器换热器用）

英国 BS6129 金属波纹膨胀节

GB/T12777-1999

2．1 标准的组成

前言 1. 范围 2. 引用标准 3. 定义 4. 分类

5. 要求 6. 试验方法 7. 检验规则 8. 标志

9. 包装、运输、贮存 附录A（标准的附录）波纹管设计

附录B（提示的附录）结构件设计

2标准的主要内容

2．2．1范围

a.见GB／T12777中的1。

b.标准性质为产品标准。

c.适用范围：（1）管道中；（2）整体成形的无加强U形、加强U形、Ω形波纹管；（3）圆形。

2．2．2分类

见GB／T12777中的4。

型式代号对照见表1。

表1 国标代号对照表 膨胀节型式 GB／T12777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

复式拉杆型 FL

复式铰链型 FJ

复式万向铰链型 FW

金属波纹管的设计计算

金属波纹管设计的理论基础是板壳理论、材料力学、计算数学等。波纹管设计的参数较多，由于波纹管在系统中的用途不同，其设计计算的重点也不一样。例如，波纹管用于力平衡元件，要求波纹管在工作范围内其有效面积不变或变化很小，用于测量元件，要求波纹管的弹性特性是线性的；用于真空开关管作真空密封件，要求波纹管的真空密封性、轴向位移量和疲劳寿命；用于阀门作密封件，要求波纹管应具有一定的耐压力、耐腐蚀、耐温度、工作位移和疲劳寿命。

根据波纹管的结构特点，可以把波纹管当作圆环壳、扁锥壳或圆环板所组成。设计计算波纹管也就是设计计算圆外壳、扁锥壳或团环板。

波纹管设计计算的参数为刚度、应力、有效面积、失稳、允许位移、耐压力和使用寿命。

波纹管的刚度计算

波纹管的刚度按照载荷及位移性质不同，分为轴向刚度、弯曲刚度、扭转刚度等。目前在波纹管的应用中，绝大多数的受力情况是轴向载荷，位移方式为线位移。以下是几种主要的波纹管轴向刚度设计计算方法：

 1．能量法计算波纹管刚度

 2．经验公式计算波纹管刚度

 3．数值法计算波纹管刚度

 4．EJMA 标准的刚度计算方法

 5．日本TOYO 计算刚度方法

 6．美国KELLOGG（新法）计算刚度方法

除了上述六种刚度计算方法之外，国外还有许多种其它的计算刚度的方法，在此不再介绍。我国的力学工作者在波纹管的理论研究和实验分析方面作了大量工作，取得了丰硕的研究成果。其中最主要的研究方法是：

 （1）摄动法

 （2）数值积分的初参数法

 （3）积分方程法

 （4）摄动有限单元法

上述方法都可以对波纹管进行比较精确的计算。但是，由于应用了较深的理论和计算数学的方法，工程上应用有一定的困难，也难于掌握，需要进一步普及推广。

金属波纹管与螺旋弹簧联用时的刚度计算 在使用过程中，对刚度要求较大，而金属波纹管本身刚度又较小时，可以考虑在波纹管的内腔或外部配置圆柱螺旋弹簧。这样不仅可以提高整个弹性系统的刚度，而且迟滞引起的误差也可以大为减小。这种弹性系统的弹性性能主要取决于弹簧的特性和波纹管有效面积的稳定性。

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。

实际所需循环寿命次数 100 200 500 800 1000

1500

2000

3000

补偿量修正系数FN 1.8 1.5 1.2 1.07 1 0.93

0.86 0.78

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-B450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。

3.2.2膨胀节形似代号见表

膨胀节名称 通用型 大拉杆横向型 角向型 万向角型 外向单式轴向型 三向

波纹型 水泥行业通用型 复式

膨胀节形式代号 T DH J WJ WD XH TS FL

3.2.3公称通径

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注明所用材料。

材料牌号 0Cr18Ni9 0Cr17Ni12Mo2 00Cr17Ni14Mo2 GH600 波纹管材料代号

不注 E G H

3.2.6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 F

3.2.7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。

S

ab146P0.88n1E

b199400

S

ac0D

b550t8E

c0

L

t8.9q170t

c0L

c0

L

bL

uN1θ0

x1.93e7w95r

m39

y0e

x1.93e

y0e

θ0

653566

θ

m0C

θ1K

θ1

1.0113529417.342006

0.089448

Y

m1C

m1.5

434949303760

15844164480C

p0.54C

wb1

0.821052632C

f1.49C

wc0

1.025113691C

d2.62

68576.3547S

yc345S

ym461

3.030267899S

yh321

27.13050574

45.20448153K

0(不锈钢)46200K

g1

0.555395489S

0（不锈钢）211

E

0199502r

m/w

1.82r

m/(D

mt

p)2069.078459

P(D

b+nt)2L

tE

bkPD

C2L

tE

Ck

2(ntE

bL

t(D

b+nt)+t

ckE

cL

cD

c)

a=1+2δ2+(1+2δ2+4δ4)^0.5

K

2=S

2/P431.075087S

y=0.67C

mS

ymS

yh/S

yc

K

4=C

pw2/2nt

p2

δ=K

4/3K

2k=L

t/1.5(D

bt)^0.5K

r=(2(q+e

x)+e

θ/K

θ+e

y)/2qD

m=D

b+w+ntD

c=D

b+2nt+t

c

t

p=t(D

b/D

m)^0.5

A

c=t

pn{2πr

m+2([0.5q-

2r

m]^2+[w-2r

m]^2)}^0.5

f

iu=1.7D

mE

bt

p3n/w3C

fFatigue Life

Limiting internal deign pressure based on column instability for single

bellows(both ends rigidly supported)

Limiting design pressure based on inplane instability and local plasticity

at temperatures below the creep range

波纹管图片

篇一：常用U型波纹管结构

常用U型波纹管结构见图1,波纹管端部接口型式见图2。接口表示方法为外配合用W(图1(a)中d1尺寸)、沿波峰切边用QD(图1(a)中D2尺寸)、内配合用N(图1(b)中D1尺寸)推荐采用图2中(a)、(b)、(c)端部接口型式。

图中D———波纹管外径(outerdiameter)d———波纹管内径(innerdiameter)a———波厚q———波距n———波纹数δ0———单层壁厚,波纹管管坯的单层壁厚Z———层数d1———端部外配合直径D1———端部内配合直径D2———沿波峰切边直径l1———端部内配合长度l2———端部外配合长度L———波纹管总长L0———波纹管有效长度(a)常用结构1(b)常用结构2

图1常用波纹管结构要素

(a)WW型(b)QDW型(c)QDQD型(d)WN型(e)NQD型(f)NN型

图2波纹管端部接口形式

随着世界范围内环保意识的增强,人们对阀门的密封要求越来越高,特别是核装置以及石油和化工等特殊场合,要求阀门必须实现“零泄漏”。因此,前苏联、德国、美国和日本等国家率先将金属波纹管应用于阀门领域,使波纹管阀门作为一个新产品首先在航空、航天、舰船和核工业等军工领域得到应用,并迅速在石油和化工等行业得以推广。

金属波纹管的作用主要是实现测量、连接、转换、补偿、隔离、和减振等功能。在波纹管截止阀和闸阀中的作用主要是隔离、密封和补偿功能,在自力式调节阀中,还与弹簧配套起到输出力和开启关闭阀门的作用。 用于波纹管阀门的金属波纹管主要有液压成型和焊接成型两种,要根据实际使用的阀门阀体高度、位移量、耐压能力以及刚度要求综合考虑选择何种形式的金属波纹管。金属波纹管的材料主要是奥氏体不锈钢以及高温合金钢等,材料的选择主要根据阀门实际使用介质腐蚀性和使用温度决定的。由于近年来国内阀门行业发展非常迅速,如何在波纹管阀门设计时选择合适的金属波纹管成为行业上迫切需要解决的问题。

膨胀节基础知识

目录

1 .什么是膨胀节 ................................................................. 1

2 .膨胀节的材质及分类 ........................................................... 2

2.1.金属膨胀节 ................................................................ 2

2.1.1.概述 ................................................................... 2

2.1.2.弯管式膨胀节 ........................................................... 3

2.1.3.波纹管膨胀节 ........................................................... 3

2.1.4.套筒式膨胀节 ........................................................... 3

2.2.非金属膨胀节............................................................... 4

2. 2.1,橡胶风道膨胀节 ....................................................... 4

3. 2.2.纤维织物膨胀节 ....................................................... 4

3.膨胀节的特性 .................................................................. 4

高阻尼多层ｕ形波纹管轴向等效刚度的　

有限元分析　

朱建峰，马伟，刘永刚，余永健　

（河南科技大学河南省机械设计及传动系统重点实验室，河南洛阳４７１００３）　

摘要：运用ＡＤＩＮＡ有限元软件对高阻尼多层ｕ形波纹管的轴向等效刚度进行了分析。考虑几何　

非线性、材料非线性、层间接触非线性以及夹层阻尼材料特性对波纹管轴向等效刚度的影响，其分　析结果对含夹层阻尼波纹管的设计与研究有一定的参考意义。　

关键词：多层波纹管；非线性；夹层阻尼；等效刚度　中图分类号：ＴＨ７０３．２；０２４１．８２　文献标识码：Ａ　文章编号：１００１—４８３７（２０１１）０５—００２８—０５　ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１—４８３７．２０１１．０５．００５　

Ｆｉｎｉｔｅ　Ｅｌｅｍｅｎｔ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　Ｈｉｇｈ——ｄａｍｐｅｄ　Ｍｕｌｔｉｌａｙｅｒ　

Ｕ—ｓｈａｐｅｄ　Ｂｅｌｌｏｗｓ　Ａｘｉａｌ　Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ　Ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ　

ＺＨＵ　Ｊｉａｎ—ｆｅｎｇ，ＭＡ　Ｗｅｉ，ＬＩＵ　Ｙｏｎｇ—ｇａｎｇ，ＹＵ　Ｙｏｎｇ－ｊｉａｎ　

（Ｈｅｎａｎ　Ｋｅｙ　Ｌａｂ　ｆｏｒ　Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ　Ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　Ｓｙｓｔｅｍ，Ｈｅｎａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈ—　ｎｏｌｏｇｙ，Ｌｕｏｙａｎｇ　４７１００３，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ＡＤＩＮＡ　ｆｉｎｉｔｅ　ｅｌｅｍｅｎｔ　ｓｏｆｔｗａｒｅ　ｗａｓ　ｕｓｅｄ　ｔｏ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｔｈｅ　ｈｉｇｈ—ｄａｍｐｅｄ　ｍｕｌｔｉｌａｙｅｒ　Ｕ—　

ｓｈａｐｅｄ　ｂｅｌｌｏｗｓ　ａｘｉａｌ　ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ　ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ．Ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇ　ｔｈｅ　ｇｅｏｍｅｔｒｉｃ　ｎｏｎｌｉｎｅａｒｉｔｙ，ｍａｔｅｒｉａｌ　ｎｏｎｌｉｎｅａｒｉｔｙ，　ｎｏｎｌｉｎｅａｒ　ｃｏｎｔａｃｔ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｌａｙｅｒｓ，ａｎｄ　ｉｎｔｅｒｌａｙｅｒ　ｄａｍｐｅｄ　ｍａｔｅｒｉａｌ　ｂｅｈａｖｉｏｒ　ｉｍｐａｃｔ　ｏｎ　ｂｅｌｌｏｗｓ　

换热器设计中设置膨胀节的判断和所需轴向伸缩量的计算

在固定管板式换热器设计中，当管程、壳程的温差和压力达到一定值时，必须在壳体上设置膨胀节；设置膨胀节后的固定管板式换热器，除换热器本身应按带有膨胀节的固定管板式换热器对各元件进行应力计算和校核外，还需对膨胀节本身的各项应力进行计算和校核，在计算中，必须用到膨胀节所需要的轴向伸缩量(或称设计伸缩量)。由于历史原因，对固定管板式换热器要否设置膨胀节的判断和在膨胀节设计(或按产品标准选用标准膨胀节)中对膨胀节设计伸缩量的确定这二个问题，过去和现行的有关标准或未予提及，或作出了错误的规定或误导，致使在正确执行GB151—89“和]BI121-83(设计膨胀节》中存在某些不尽人意之处。随着新国标《压力容器波形膨胀节》的制订和执行，在选用标准或设计非标准膨胀节中更需对上述问题加以明确。本文对这二个问题作出了分析和提示。

l固定管板式换热器和膨胀节设计筒述

固定管板式换热器由于管束和壳体通过二块管板予以固定，因而管束、壳体、管板三者在受载后的变形相互制约而构成了静不定系统，加上管、壳程正、负压力和正、负温差的各种组合，有时能使元件的压力应力和温差应力相互叠加，有时则能相互抵消。在某些情况下，管板厚度的增加虽能够降低管板的应力，但由于管板弯曲变形的降低(管板的弯曲变形在一定程度上能够缓解管束和壳体之间的刚性约束，即起到一些和膨胀节相当的补偿作用)，却会使管子或壳体的轴向应力上升，这一趋势又和该换热器的载荷条件——由于管，壳程温差所引起的载荷和压力所引起的载荷比值等一系列因素有关。限于篇幅，本文不拟对此进行详细分析，但由此可见，由于涉及因素之多，对在什么情况下应设置膨胀节以及在设置膨胀节后会引起哪些变化的问题，并不是可以简单地表示的。

不论采用何种方法设计膨胀节，基本上都可以从两个方面考虑压力和温差对膨胀节所引起的各项应力，一是由换热器管程压力对膨胀节引起薄膜和弯曲应力，二是由于要求膨胀节产生轴向伸缩量以起到补偿作用，对膨胀节沿轴向的拉伸或压缩使膨胀节产生薄膜和弯曲应力。所以．为计算各项应力．总要求确认膨胀节所受的压力(即换热器壳程压力)和膨胀节的轴向伸缩量。

膨胀节的类型和构造

一、波纹膨胀节的类型

波纹管配备相应的构件，形成具有各种不同补偿功能的波纹膨胀节。按补偿形式分为轴 向型、横向型、角向型及压力平衡型。

轴向型： 普通轴向型、抗弯型、外压型、直埋型、直管力平衡型、一次性直埋型。

横向型： 单向横向型、万向铰链横向型、大拉杆横向型、小拉杆横向型。

角向型： 单向角向型、万向角向型。

以上是基本分类， 每类都具备共同的功能。 在一些特定情况还可以有特殊功能， 如耐腐 蚀型、耐高温型。按特定场合的不同，分为催化裂化装置用、高炉烟道用。按用于不同介质 分为：热风用、烟气用、蒸汽用等。

二、波纹膨胀节的结构

1、轴向型波纹膨胀节

（1）普通抽向型：是最基本的轴向膨胀节结构。其中支撑螺母和预拉杆的作用是支撑膨胀 节达到最大额定拉伸长度和到现场安装时调整安装长度 （冷紧）。如果补偿量较大， 可用两 节，甚至三节波纹管。使用多节时，要增加抗失稳的导向限位杆。

（2）抗弯型：增加了外抗弯套筒，使整体具有抗弯能力。这样可以不受支座的设置必须受 4D 14D的约束，支架的设置可以将这段按刚性管道考虑。

（3） 外压型：这种结构使波纹管外部受压，内部通大气。外壳必须是密闭的容器，它的特 点是：

1） 波纹管受外压不发生柱失稳，可以用多波，实现大补偿量。

2） 波纹内不含杂污物及水，停气时冷凝水不存波纹内可从排污阀排掉不怕冷冻。

3） 结构稍改进也具有抗弯能力。

（4） 直埋型：它的外壳起到井的作用，把膨胀节保护起来．密封结构防止土及水进入。实 际产品分防土型和防土防水型。对膨胀节的特殊要求是必须与管道同寿命。

（5） 一次性直理型：它的使用是装在管线上后整个管线加热升温到管线的设计温度范围的 中间温度，管线伸长，波纹管被压缩，两个套筒滑动靠近，然后把它们焊死，再由检压孔打 压检验焊缝不漏即可。它的特点是：

1） 焊死后波纹管再不起作用，它的寿命一次就够。

2） 波纹管的设计压力按施工加热的压力设计。材质用普通碳钢。

三.管道的热变形计算：

计算公式：X=a*L*△T

x 管道膨胀量

a为线膨胀系数，取0.0133mm/m

L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*A

Fp-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*X

FX-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△X=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：

ε-活动间隙（mm）；

L-补偿器有效长度（mm）；

膨胀节

在管道(烟、风管道)中间设置的、能补偿管道长度方向上的热胀冷缩量并保持管道密封性的装置。膨胀节为补偿因温度差与机械振动引起的附加应力，而设置在容器壳体或管道上的一种挠性结构。由于它作为一种能自由伸缩的弹性补偿元件，工作可靠、性能良好、结构紧凑等优点，已广泛应用在化工、冶金、核能等部门。

简介

膨胀节习惯上也叫伸缩节,或波纹管补偿器，是用以利用波纹管补偿器

膨胀节

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。

膨胀节为补偿因温度差与机械振动引起的附加应力，而设置在容器壳体或管道上的一种挠性结构。由于它作为一种能自由伸缩的弹性补偿元件，工作可靠、性能良好、结构紧凑等优点，已广泛应用在化工、冶金、核能等部门。在容器上采用的膨胀节，有多种形式，就波的形状而言，以U形膨胀节应用得最为广泛，其次还有Ω形和C形等。而在管道上采用的膨胀节就结构补偿而言，又有万能式、压力平衡式、铰链式以及万向接头式等。

弯管式膨胀节

将管子弯成U形或其他形体（图1），也称涨力弯。是利用形体的弹性变形能力进行补偿的

弯管式膨胀节

一种膨胀节。它的优点是强度好、寿命长、可在现场制作,缺点是占用空间大、消耗钢材多和摩擦阻力大。这种膨胀节广泛用于各种蒸汽管道和长管道上。

波纹管膨胀节 波纹管膨胀节是用金属波纹管制成的一种膨胀节。它能沿轴线方向伸缩，也允

膨胀节

许少量弯曲。图2为常见的轴向式波纹管膨胀节，用在管道上进行轴向长度补偿。为了防止超过允许的补偿量，在波纹管两端设置有保护拉杆或保护环，在与它联接的两端管道上设置导向支架。另外还有转角式和横向式膨胀节，可用来补偿管道的转角变形和横向变形。这类膨胀节的优点是节省空间，节约材料，便于标准化和批量生产，缺点是寿命较短。波纹管膨胀节一般用于温度和压力不很高、长度较短的管道上。随着波纹管生产技术水平的提高，这类膨胀节的应用范围正在扩大。

波纹管（膨胀节 / 补偿器）功能及工作原理

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'H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,OCr19Ni噢氏体不锈钢，800, 800H, 600, 625,钛材（TA1,

TA2）,钛合金等材料。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—W 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、直埋式补偿器 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：

第４８卷第４期　２０１１年８月　化工设备与管道　ＰＲＯＣＥＳＳ　ＥＱＵＩＰＭＥＮＴ＆ＰＩＰＩＮＧ　Ｖｏ１．４８　Ｎｏ．４　Ａｕｇ．２０１１　

膨胀节的设计要点　

李小梅冯延忠　

（中国寰球工程公司，北京１０００２９）　

摘要：主要论述了固定管板式换热嚣中设置膨胀节的因素、膨胀节的设计计算以及如何避免设置膨胀节。　关键词：固定管板式换热器；　膨胀节；设计　

中图分类号：ＴＱ　０５０．２；ＴＨ　１２２　文献标识码：Ａ　文章编号：１００９—３２８１（２０１１）０４－０００６－０２　

Ｈｊｇｈｌｉｇｈｔ　ｉｎ　Ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　Ｅｘｐａｎｓｉｏｎ　Ｊｏｉｎｔ　

ＬＩ　Ｘｉａｏ－ｍａｉ，　ＦＥＮＧ　Ｙａｎ－ｚｈｏｎｇ　

（Ｃｈｉｎａ　Ｈｕａｎｑｉｕ　Ｃｏｎｔｒａｃｔｉｎｇ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｃｏ．，　１０００２９，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：　Ｉｎ　ｔｈｉｓ　ａｒｔｉｃｌｅ，ｔｈｅ　ｒｅａｓｏｎ　ｔｏ　ａｐｐｌｙ　ｅｘｐａｎｓｉｏｎ　ｊｏｉｎｔ　ｉｎ　ｆｉｘｅｄ　ｔｕｂｅｓｈｅｅｔ　ｈｅａｔ　ｅｘｃｈａｎｇｅｒ，ｔｈｅ　ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｅｘｐａｎｓｉｏｎ　ｊｏｉｎｔ　ａｎｄ　ｈｏｗ　ｔｏ　ａｖｏｉｄ　ｕｓｉｎｇ　ｅｘｐａｎｓｉｏｎ　ｊｏｉｎｔ　ｗｅｒｅ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｆｉｘｅｄ　ｔｕｂｅｓｈｅｅｔ　ｈｅａｔ　ｅｘｃｈａｎｇｅｒ；　ｅｘｐａｎｓｉｏｎ　ｊｏｉｎｔ；ｄｅｓｉｇｎ　

在固定管板式换热器设计中，经常会遇到需要　

设置膨胀节的问题，其中以固定管板换热器壳程设　置膨胀节居多，本文仅讨论固定管板换热器中膨胀　

节的设计。　

１膨胀节的定义　

由一个或几个波纹管及结构件组成，用来吸收　

由于热胀冷缩等原因引起的设备尺寸变化的装置。　

２设计工况　

对于固定管板换热器，一般有多种设计工况，包　

括正常操作工况、开车工况、停车工况、事故工况等。　除非能定性判断某些工况设计条件苛刻程度低于其　

sw6计算 膨胀节波纹管材料形态 退火态 成形态

sw6计算是一种针对膨胀节波纹管材料形态的退火态和成形态的计算方法。通过对这种计算方法进行全面评估和深入探讨，我们能够更好地理解这一主题。在本文中，我将从简到繁地介绍sw6计算的原理和应用，并分享个人观点和理解。

一、sw6计算的基本原理

sw6计算是一种基于膨胀节波纹管材料形态的退火态和成形态的计算方法。膨胀节波纹管是一种常用于工业设备的连通管道，其材料形态的退火态和成形态对于其性能和使用寿命具有重要影响。sw6计算通过考虑材料的退火态和成形态，以及其与温度和压力的关系，能够准确评估膨胀节波纹管的使用性能，为设计和使用提供依据。

二、sw6计算的应用领域

sw6计算在许多领域都有着广泛的应用。以石油化工行业为例，膨胀节波纹管常被用于储罐和管道的连接处，用于承受温度变化和压力波动带来的应力。通过sw6计算，我们可以评估膨胀节波纹管的材料形态在温度和压力变化下的应力分布，从而确定其安全可靠的使用范围。类似地，sw6计算在航空航天、核能等领域也有着重要的应用，为相关设备的设计和使用提供支持。

三、sw6计算的优势和不足

对于sw6计算方法，其优点在于在考虑膨胀节波纹管材料形态的退火态和成形态的基础上，综合考虑了温度和压力两个重要因素。这样能够更全面地评估材料形态的稳定性和性能，在决策和设计过程中提供更准确的参考。然而，sw6计算也面临着一些挑战。计算过程相对复杂，需要综合考虑多个因素的影响，对计算人员的经验和专业知识有一定要求。计算结果的准确性和可靠性受到材料参数和输入数据的影响，需要进行合理的假设和验证。

四、个人观点和理解

在我看来，sw6计算是一种非常有价值的计算方法。通过综合考虑膨胀节波纹管材料形态的退火态和成形态，以及其与温度和压力的关系，能够更全面地评估膨胀节波纹管的使用性能。这对于工业设备的设计和使用具有重要意义，能够提高设备的安全性和可靠性，并延长其使用寿命。然而，我们也应该意识到sw6计算方法的局限性，需要在实际应用中进行合理的假设和验证，以提高计算结果的准确性和可靠性。

在管道系统工作时会随着介质温度变化会使管道拉伸变形，波纹膨胀节可以弥补管道的膨胀和变形，也可以用来调整管道所需的长度。该产品的规格型号非常多，常用的膨胀节包括三种类型：套管膨胀节，波纹管膨胀节和弯管膨胀节。

1，套管膨胀节

套筒膨胀节，也称为套筒补偿器，由内套筒和外套筒组成，内套筒和外套筒由填料箱密封。在使用时，保持两端的管子在一个轴上移动。导向支架安装在伸缩接头的两端。它的优点是流体对流体的摩擦阻力小，结构紧凑;缺点是密封性差，固定支架的推力大。套管膨胀节主要用于水管道和低压蒸汽管。

2，波纹管膨胀节

波纹管膨胀节是由金属波纹管制成的膨胀节。也称为波纹管补偿器、波纹补偿器。它可以弯曲少量并且可以沿轴向拉伸。波纹管膨胀节是一种轴向波纹管膨胀节，可补偿管道的轴向长度。

3.弯管式膨胀节 弯管式膨胀节是把管道弯成U形或其他形状，通过形体的弹性变形进行补偿的一种膨胀节。它易于现场安装和制造，强度高，可长期使用，但占用空间大，钢材消耗和摩擦阻力较大，适用于各种蒸汽管道，长管道。

巩义市中泰管道设备有限公司是一家专注于管道构件产品研究，生产以及销售为一体的创新企业。主营产品有：金属软管、防水套管、套筒补偿器、伸缩器、传力接头、波纹膨胀节、双法兰传力接头等管道设备。

简述U形波纹管膨胀节的结构类型

U形波纹管膨胀节的结构类型较多，不同类型的膨胀节，适用的场合也各

不相同。主要的类型有单式轴向型、单式和复式铰链型、复式自由型、复式拉杆

型、直管和弯管压力平衡型等。

为提高膨胀节的承载能力，可设计带加强环或稳定环的膨胀节。

(1)单式轴向型膨胀节

由一个波纹管及结构件组成、主要用于吸收轴向位移而不能承受波纹管压

力推力的膨胀节。

(2)单式铰链型膨胀节

由一个波纹管及销轴、铰链板和立板等结构件组成、受波纹管压力推力的

膨胀节。

(3)单式万向铰链型膨胀节

由一个波纹管及销轴、铰链板、万向环和立板等结构组成、能在任一平而内

角位移并能承受波纹管压力推力的膨胀节。

(4)复式自由型膨胀节

由中间管所连接的两个波纹管(及控制杆或四连杆)等结构件组成、主要用于

吸收轴向与横向组合位移而不能承受波纹管压力推力的膨胀节。

(5)复式技杆型膨胀节

由中间管所连接的两个波纹管及拉杆和端板等结构件组成、能吸收任一方向

横向位移并能承受波纹管压力推力的膨胀节。

(6)复式铰链型膨胀节

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、只能吸

收单方向横向位移并能承受波纹管压力推力的膨胀节。

(7)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、能

吸收一方向横向位移并能承受波纹管压力推力的膨胀节。

(8)弯管压力平衡型膨胀节 由一个或中间管所连接的两个工作波纹管和一个平衡波纹管及弯头或三

通、封头、拉杆和端板等结构件组成、主要用于吸收轴向与横向组合位移并能承

受波纹管压力推力的膨胀节。

(9)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端板

等结构件组成、主要用于吸收轴向位移并能承受波纹管压力推力的膨胀节。

(10)外压单式轴向型膨胀节

由承受外压的波纹管及外管和端环等结构件组成、只用于吸收位移而不能承