波纹管膨胀节在工现场的使用

1、波纹管膨胀节在工程现场的使用2016年8月鲍德气体公司 杨秀玉一、波纹管膨胀节一般知识一、波纹管膨胀节一般知识二、波纹管膨胀节作用机理二、波纹管膨胀节作用机理三、现场应用注意事项三、现场应用注意事项主要内容一、波纹管膨胀节一般知识一、波纹管膨胀节一般知识常用标准1、国内标准主要标准： gb/t 12777-2008 金属波纹管膨胀节通用技术条件（波纹膨胀节设计和制造的技术要求）其他标准： gb/t6171-1992 金属多层波纹膨胀节 gb16749-1997 压力容器波形膨胀节(替代gb150-89及jb1121-83中相关内容 ) gb12522-1996 不锈钢波形膨胀节 cb1153-

2、95 金属波形膨胀节（船用）常用标准2、国外标准美国膨胀节制造商协会ejma标准常用膨胀节类型 1. 按是否能吸收管道内介质压力所产生的压力推力（盲板力），可分为无约束型波纹管膨胀节和有约束型膨胀节。 常用膨胀节类型 2. 按波纹管的波形结构参数，可分为u形、形、s形、v形；目前多数采用u形波纹。常用膨胀节类型3. 按波纹管的位移型式，可分为轴向型、横向型、角向型及压力平衡型波纹管膨胀节。 这是目前通用分类,惯例是综合它的特性分类的，没有严格的标准。我公司在用膨胀节类型举例单式约束轴向型单式铰链型 单式自由（轴向）型我公司在用膨胀节类型举例 弯管压力平衡型另外一种类型使用广泛串式通用型（轴向复

3、式）二、波纹管膨胀节作用机理二、波纹管膨胀节作用机理一个重要概念盲板力盲板力：百度词条盲板力主要是由于管道材料发生变化产生的内压推力！比如管道上加装了波纹管膨胀节来吸收管道位移，由于管道的材料和膨胀节的材料的弹性模量、膨胀系数等的不同，造成的在管道改变走向时产生的内压推力，我们称为盲板力！盲板力产生要在管段上有柔性可以自由伸缩的接头。柔性接头到盲板之间的管段研究受力时会发现，气/液体在盲板端产生的冲击力和压力会给管子一个朝向盲板的力。通常这个力靠管靠自身是可以承受的。而另一端如果是柔性的，那就不好说了。特别是如果用波纹补偿器等补偿管道伸长量的时候，固定支架的推力需要加强了。“盲板力”概念的理解

4、密闭管道内压力介质对管道的作用力密闭管道内压力介质对管道的作用力： 作用于管道内壁的径向的力相互平衡，作用于两端盲板上的力也平衡，这个力对管道有轴向拉伸的作用。“盲板力”概念的理解密闭管道内压力介质对管道的作用力密闭管道内压力介质对管道的作用力： 如果管道较软、管壁较薄或其他原因导致轴向强度不够，这个轴向力会将管道拉长。（管道径向也如此，这里不讨论） “盲板力”概念的理解密闭管道内压力介质对管道的作用力密闭管道内压力介质对管道的作用力： 如果在管段中加入柔性连接件（波纹管膨胀节），这个力就会将连接件拉伸 “盲板力”概念的理解盲板力： 在管道系统中，压力介质对管道的作用力在轴向的体现。盲板力的粗

5、略估算： f=p s f:盲板力 kgf p：压强 kgf /cm2 s:管道截面积cm2 “盲板力”概念的理解 盲板力存在于任何压力介质的管系中，与是否安装波纹管膨胀节没有直接关系。 盲板力概念的认识与理解，在工程设计、系统检修维护和故障分析中具有十分重要的意义。 “盲板力”概念的理解工程和生产现场中工程和生产现场中： 任何设备系统、管系中的某一个管段，长度都是有限的，管段的两端必然会是盲板或是弯头。 设备和管道现场“盲板力”概念的理解 设备和管道现场“盲板力”概念的理解盲板力常常对膨胀节和管道造成破坏。“盲板力”概念的理解原有拉爪被拉断波纹管膨胀节的作用机理波纹管膨胀节的作用波纹管膨胀节的

6、作用： 用来 补偿管道由于环境变化（如温度）导致的变形、机械变形和吸收各种机械振动。 一般主要用来补偿管道受热（冷）变化引起的轴向变形。特殊情况下，补偿角向变形。波纹管膨胀节的作用机理问题：问题： 盲板力作用使膨胀节拉长；管道受热伸长使膨胀节压缩，怎样解释及处理这一矛盾？波纹管膨胀节的作用机理无约束型膨胀节的使用：无约束型膨胀节的使用： 无约束型膨胀节一般用于介质压力较低的场合中，由于产生的盲板力较小，可不约束，但需要固定支架承受由此产生的推力或力矩。 波纹管膨胀节的作用机理特别注意特别注意： 并不是介质压力低，盲板力就一定小。管道截面积较大时同样会产生很大的盲板力。 波纹管膨胀节的作用机理大

7、多数波纹管膨胀节：大多数波纹管膨胀节： 解决盲板力的方法：约束约束 为了避免盲板力对膨胀节和管道造成破坏，膨胀节通过拉杆约束，使膨胀节受到的外力变成为膨胀节与管道组合体的内力。避免或减少了对主体设备、整个管系和支架的作用力及力矩。 波纹管膨胀节的作用机理约束后怎样实现膨胀节的补偿和缓冲作约束后怎样实现膨胀节的补偿和缓冲作用？用？ 约束后，膨胀节的补偿作用主要是通过“预补偿预补偿”来实现。 波纹管膨胀节的作用机理膨胀节的膨胀节的“预补偿预补偿”： 安装前计算出管道的热膨胀量，将膨胀节预补偿（压缩）。这样，当管道受热时，伸长的量与预压缩的量相抵，避免了管道膨胀对设备和管系的作用力及力矩。 低温系统

8、中，预补偿方向相反，即约束波纹管时，预拉长（预留管道收缩量）。 波纹管膨胀节的作用机理膨胀节的膨胀节的“预补偿预补偿”管道的膨胀量公式: l=lt l:管道长度m :为线膨胀系数，碳钢取0.012mm/m t:管道温差预补偿的量，可参考理论膨胀量，根据实际情况决定。 波纹管膨胀节的作用机理膨胀节的膨胀节的“预补偿预补偿”： l=2500蜗壳中心到冷却器中心l=2.5米 ，假设安装时20，工作温度90 l=0.0122.5（90-20） =2.1（mm）可预压缩2.1mm或适当减少。 波纹管膨胀节的作用机理膨胀节的安装调节方法膨胀节的安装调节方法 （怎样实现预补（怎样实现预补偿）：偿）：1、管道

9、安装完成后，松开约束，测量各约束拉杆部位法兰的距离；2、分析计算线性膨胀量；3、对角依次紧固约束螺栓，使达到预补偿量；3、拉杆螺栓加背帽（很重要）。波纹管膨胀节的作用机理更严谨的膨胀节安装方法更严谨的膨胀节安装方法 ： 在膨胀节被安装到管道上之前，对其反向补偿；管道安装完成后，对其预补偿调整；管道温变后膨胀节将接近自由状态。例如：工作状态受热的管道上先将膨胀节拉伸，管道安装完成后，对其压缩调整。受热后管道伸长，膨胀节将达到接近自由状态的形状。波纹管膨胀节的作用机理膨胀节吸收横向、角向推力及震动的情膨胀节吸收横向、角向推力及震动的情况：况： 膨胀节除了吸收轴向推力外，还能吸收部分角向推力，并能缓

10、冲震动。但目前国产膨胀节在发挥这种作用方面很不理想。 波纹管膨胀节的作用机理膨胀节吸收横向、角向推力及震动的情膨胀节吸收横向、角向推力及震动的情况：况： 进口膨胀节 波纹管膨胀节的作用机理进口膨胀节吸收横向、角向推力：进口膨胀节吸收横向、角向推力： 1#2万氮压机 波纹管膨胀节的作用机理进口膨胀节吸收横向、角向推力：进口膨胀节吸收横向、角向推力： 原始状态 吸收横向偏移状态 波纹管膨胀节的作用机理大多数国产膨胀节：大多数国产膨胀节： 波纹管膨胀节的作用机理普通膨胀节遇到横向横向、角向推力的情况：普通膨胀节遇到横向横向、角向推力的情况： 波纹管膨胀节的作用机理单式铰链型不能补偿轴向变形 ，可补偿

11、角向位移 波纹管膨胀节的作用机理应用实例：应用实例：压力平衡型膨胀节的原理与调整 波纹管膨胀节的作用机理应用实例：应用实例：低温环境下的使用 波纹管膨胀节的作用机理应用实例：应用实例：低温环境下的使用 经实测，裸冷阶段-80 -160 ，因管道收缩导致膨胀节伸长大于6 mm。大多数情况下没有裸冷实测机会，而且，裸冷过程中也需要约束膨胀节，因此需要计算理论膨胀（收缩）量。 铝材的线膨胀系数是：23.6 （10-6/）,即0.0236mm/m 波纹管膨胀节的作用机理应用实例：应用实例：弯管压力平衡型破坏案例 风机出口管道，鼓风机突然发生连锁停车，膨胀节破坏，同时横管抬离固定支座。波纹管膨胀节的作用

12、机理应用实例：应用实例：弯管压力平衡型破坏案例 波纹管膨胀节的作用机理应用实例：应用实例：一个弯管压力平衡型膨胀节破坏案例原因分析 波纹管膨胀节的作用机理盲板力理解的应用举例：盲板力理解的应用举例： 冷却塔上水管道，立管730mm，两条横向分支管道530mm。2011年12月发生管道断裂事故。 波纹管膨胀节的作用机理冷却塔回水管道破坏案例分析 回水管道进塔支管塑料焊接法兰破坏。盲板力：f=ps=13.1425.52=2041.8(kgf)波纹管膨胀节的作用机理冷却塔回水管道破坏案例分析 两条支管的合力集中于立管，产生较大力矩，导致立管破坏。力矩：m=fl=2041.82 9.81 10=400601.16（牛米）该焊缝应力18225.7n/mm2许用应力=160n/mm2波纹管膨胀节的作用机理冷却塔回水管道破坏案例分析 处理方式：1、通过固定支架约束两端管段，减少法兰受力；2、通过承插方式避免漏水。 三、现场应用膨胀节注意事项三、现场应用膨胀节注意事项现场应用膨胀节注意事项1、安装前分析管道受力和环境变化情况，最好能做到反向预补