膨脹節的類型和結構

一、波紋膨脹節的類型

波紋管配備相應的構件，形成具有各種不同補償功能的波紋膨脹節。按補償形式分為軸向型、橫向型、角向型及壓力平衡型。

軸向型：普通軸向型、抗彎型、外壓型、直埋型、直管力平衡型、一次性直埋型。

橫向型：單向橫向型、萬向鉸鏈橫向型、大拉桿橫向型、小拉桿橫向型。

角向型：單向角向型、萬向角向型。

以上是基本分類，每類都具備共同的功能。在一些特定情況還可以有特殊功能，如耐腐蝕型、耐高溫型。按特定場合的不同，分為催化裂化裝置用、高爐煙道用。按用于不同介質分為：熱風用、煙氣用、蒸汽用等。

二、波紋膨脹節的結構

1、軸向型波紋膨脹節

（1）普通抽向型：是最基本的軸向膨脹節結構。其中支撐螺母和預拉桿的作用是支撐膨脹節達到最大額定拉伸長度和到現場安裝時調整安裝長度（冷緊）。如果補償量較大，可用兩節，甚至三節波紋管。使用多節時，要增加抗失穩的導向限位桿。

（2）抗彎型：增加了外抗彎套筒，使整體具有抗彎能力。這樣可以不受支座的設置必須受4D、14D的約束，支架的設置可以將這段按剛性管道考慮。

（3）外壓型：這種結構使波紋管外部受壓，內部通大氣。

外殼必須是密閉的容器，它的特點是：

1）波紋管受外壓不發生柱失穩，可以用多波，實現大補償量。

2）波紋內不含雜污物及水，停氣時冷凝水不存波紋內可從排污閥排掉不怕冷凍。

3）結構稍改進也具有抗彎能力。

4）直埋型：它的外殼起到井的作用，把膨脹節保護起來．密封結構防止土及水進入。實際產品分防土型和防土防水型。對膨脹節的特殊要求是必須與管道同壽命。

5）一次性直理型：它的使用是裝在管線上后整個管線加熱升溫到管線的設計溫度范圍的中間溫度，管線伸長，波紋管被壓縮，兩個套筒滑動靠近，然后把它們焊死，再由檢壓孔打壓檢驗焊縫不漏即可。它的特點是：

1）焊死后波紋管再不起作用，它的壽命一次就夠。

2）波紋管的設計壓力按施工加熱的壓力設計。材質用普通碳鋼。

2、橫向型波紋膨脹節

（1）單向橫向型：它只能在垂直于鉸鏈軸的平面內彎曲變形。

（2）萬向橫向型：它可以對不在一個平面內的空間管道進行各方向的補償變形。

（3）大拉桿橫向型：它屬于萬向橫向型，除了可以承受較大的橫向變形，還能吸收中間長接管的熱變形。如果不需要用拉桿平衡內壓的推力，它還可以補償來自管線的軸向變形，即

所謂“萬能膨脹節”。由于彎曲和軸向變形同時發生且軸向變形由兩個波紋管均擔，則要求它們的變形量要在膨脹節結構上給以限位，以便均勻分配各波紋管的變形量，使其各自的變

形量都小超過額定值。

（4）小拉桿橫向型：在需要由拉桿平衡內壓推力時，它可以進行橫向和自身熱變形補償。如不需拉桿平衡內壓推力，它可以承受軸向補償，這也是萬能膨脹節的一種。橫向膨脹節具

有下列優點：

1）能進行大位移補償。

2）內壓引起的軸向力由自身的拉桿及鉸鏈平衡，使它的支架成為次固定支架，降低支架的造價。

3）拉桿橫向式還具有吸收軸向變形的能力，在變形較復雜的管線上可以發揮它的作用。

4）它更大的優點是由子在結構上受拉桿及鉸鏈的保護，對管道的安裝誤差甚至事故不像軸向膨脹節那樣敏感，有時即使有管道事故也不致損壞膨脹節。在管系設計中如果可能盡量用

橫向型膨脹節。

3、角向型波紋膨脹節

（1）單向角向型：它只能彎曲變形，形成角位移。內壓推力由鉸鏈承受。

（2）萬向角向型：萬向角向型波紋膨脹節特點是采用萬向鉸鏈，可以在過軸線的任何平面

內彎曲。角向型一般由兩個或三個組合使用補償線位移。

4、力平衡型波紋膨脹節

波紋膨脹節內壓推力比較大，易對相連的設備產生不良影響。力平衡型膨脹節通過自身結構使內壓引起的推力保持平衡．而不作用或很少作用于相連的設備，且能保持本身的軸向補償功能。

（1）直管力平衡型：它由兩個工作波紋管，一個平衡波紋管及端板、平衡拉桿組成。其中的關鍵是平衡波紋管的有效面積必須是工作波紋管有效面積的兩倍，這樣工作波紋管內壓引起的向外側的軸向推力通過平衡拉桿被平衡波紋管因內壓引起的相反方向的推力所抵消，而無軸向推力輸出，管道或設備不再受力在正常的補償過程中，它自身的力平衡關系不變。

（2）彎管力平衡型：這是用于管道轉彎處進行軸向、橫向或兩者組合補償。由工作波紋管和平衡波紋管及平衡拉桿、彎頭組成。平衡波紋管的有效面積必須與工作波紋管的有效面積相等，則內壓引起的軸向推力正好方向相反，大小相等。通過拉桿相抵消。橫向位移較大時可用兩個工作波紋管，如橫向位移和軸向位移都比較小，可用一個工作波紋管。

（3）其它力平衡型：由于發展的需要，開發了適合于在不同情況下使用的各種力平衡式波紋膨脹節。一般都是根據內壓自身平衡的原理按特殊要求設計的。常見類型如：

1）套疊直管壓力平衡型膨脹節

2）外壓浮筒式膨脹節

3）內聯式直管壓力平衡式膨脹節

4）內壓并聯型膨脹節

5）旁管力平衡式膨脹節

力平衡型膨脹節主要用于設備之間或不適于設置固定支座的場合。而不適合用在需要很多膨脹節的長管線上。因它的造價很高，是相同使用參數的普通軸向膨脹節的四倍以上。力平衡型和普通軸向型膨脹節不能在同一管線上串聯使用，否則平衡型和普通軸向型之間的支架將變成主固定支架，力平衡變得無意義。強調這點是因為曾經出現過對力平衡型膨脹節的錯誤理解和使用。

5、特殊結構的波紋膨脹節

（1）帶隔熱層：在導流筒和波紋管之間加絕熱材料層。在絕熱材料和波紋之間的氣體是死區，與在導流簡內流動的高溫介質幾乎隔絕。高溫介質的熱量只能通過絕熱層傳給波紋管，熱傳導緩慢。波紋管外面是大氣溫度，大氣被加熱自然形成對流，起散熱作用，也可用人工強化對流。通過設計不同厚度的絕熱層，可以控制波紋管的溫度，使其不超過波紋管材料的允許使用溫度。根據介質溫度的高低選用不同類型的絕熱材料。絕熱材料起隔熱作用，也可用由外部通入高于管道的介質壓力的蒸汽或空氣代替，導流筒端部與端管之間配合間隙相對要小些。由于連續通人氣體，在導流筒端部與端管之間的間隙不斷噴出氣體到管道內，使高溫介質不能進入導流筒和波紋之間，波紋管的實際溫度不會高于汽或氣的溫度。

（2）帶加強環：在U型波紋的波谷加剛性圓截面的圓環，能提高抗柱失穩和平面失穩的能力，從而提高耐壓能力。工作壓力在2.5MPa以上時應用加強環比較合適，加強環截面可以是實心圓。也可以是空心圓環。如果采用加穩定環措施，其抗失穩能力更強。

（3）焊接結構：波紋管由焊接而成。特點是剛度小、補償量大、軸向尺寸小。缺點是耐壓強度低。為提高耐壓也可以焊成多層。此外，其上藝技術要求高，成本高，它只適合在特殊場合使用。

（4）矩形：它用于低壓、通風矩形管道。它的工作跟圓形波紋膨脹節相同，有軸向、角向、橫向及它們的組合。波形一般為U 型和V 型。它的拐角結構型式常見的有三種，其中以圓弧轉角受力狀態較好。