膨脹節(jié)的類型和結(jié)構(gòu)

一、波紋膨脹節(jié)的類型

波紋管配備相應(yīng)的構(gòu)件，形成具有各種不同補(bǔ)償功能的波紋膨脹節(jié)。按補(bǔ)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(zhì)分為：熱風(fēng)用、煙氣用、蒸汽用等。

二、波紋膨脹節(jié)的結(jié)構(gòu)

1、軸向型波紋膨脹節(jié)

（1）普通抽向型：是最基本的軸向膨脹節(jié)結(jié)構(gòu)。其中支撐螺母和預(yù)拉桿的作用是支撐膨脹節(jié)達(dá)到最大額定拉伸長度和到現(xiàn)場安裝時(shí)調(diào)整安裝長度（冷緊）。如果補(bǔ)償量較大，可用兩節(jié)，甚至三節(jié)波紋管。使用多節(jié)時(shí)，要增加抗失穩(wěn)的導(dǎo)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(shè)置必須受4D、14D的約束，支架的設(shè)置可以將這段按剛性管道考慮。

（3）外壓型：這種結(jié)構(gòu)使波紋管外部受壓，內(nèi)部通大氣。

外殼必須是密閉的容器，它的特點(diǎn)是：

1）波紋管受外壓不發(fā)生柱失穩(wěn)，可以用多波，實(shí)現(xiàn)大補(bǔ)償量。

2）波紋內(nèi)不含雜污物及水，停氣時(shí)冷凝水不存波紋內(nèi)可從排污閥排掉不怕冷凍。

3）結(jié)構(gòu)稍改進(jìn)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(jié)保護(hù)起來．密封結(jié)構(gòu)防止土及水進(jìn)入。實(shí)際產(chǎn)品分防土型和防土防水型。對膨脹節(jié)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(gè)管線加熱升溫到管線的設(shè)計(jì)溫度范圍的中間溫度，管線伸長，波紋管被壓縮，兩個(gè)套筒滑動(dòng)靠近，然后把它們焊死，再由檢壓孔打壓檢驗(yàn)焊縫不漏即可。它的特點(diǎn)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(shè)計(jì)壓力按施工加熱的壓力設(shè)計(jì)。材質(zhì)用普通碳鋼。

2、橫向型波紋膨脹節(jié)

（1）單向橫向型：它只能在垂直于鉸鏈軸的平面內(nèi)彎曲變形。

（2）萬向橫向型：它可以對不在一個(gè)平面內(nèi)的空間管道進(jìn)行各方向的補(bǔ)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(nèi)壓的推力，它還可以補(bǔ)償來自管線的軸向變形，即

所謂“萬能膨脹節(jié)”。由于彎曲和軸向變形同時(shí)發(fā)生且軸向變形由兩個(gè)波紋管均擔(dān)，則要求它們的變形量要在膨脹節(jié)結(jié)構(gòu)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(nèi)壓推力時(shí)，它可以進(jìn)行橫向和自身熱變形補(bǔ)償。如不需拉桿平衡內(nèi)壓推力，它可以承受軸向補(bǔ)償，這也是萬能膨脹節(jié)的一種。橫向膨脹節(jié)具

有下列優(yōu)點(diǎn)：

1）能進(jìn)行大位移補(bǔ)償。

2）內(nèi)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(jià)。

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

4）它更大的優(yōu)點(diǎn)是由子在結(jié)構(gòu)上受拉桿及鉸鏈的保護(hù)，對管道的安裝誤差甚至事故不像軸向膨脹節(jié)那樣敏感，有時(shí)即使有管道事故也不致?lián)p壞膨脹節(jié)。在管系設(shè)計(jì)中如果可能盡量用

橫向型膨脹節(jié)。

3、角向型波紋膨脹節(jié)

（1）單向角向型：它只能彎曲變形，形成角位移。內(nèi)壓推力由鉸鏈承受。

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

內(nèi)彎曲。角向型一般由兩個(gè)或三個(gè)組合使用補(bǔ)償線位移。

4、力平衡型波紋膨脹節(jié)

波紋膨脹節(jié)內(nèi)壓推力比較大，易對相連的設(shè)備產(chǎn)生不良影響。力平衡型膨脹節(jié)通過自身結(jié)構(gòu)使內(nèi)壓引起的推力保持平衡．而不作用或很少作用于相連的設(shè)備，且能保持本身的軸向補(bǔ)償功能。

（1）直管力平衡型：它由兩個(gè)工作波紋管，一個(gè)平衡波紋管及端板、平衡拉桿組成。其中的關(guān)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(nèi)壓引起的向外側(cè)的軸向推力通過平衡拉桿被平衡波紋管因內(nèi)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(shè)備不再受力在正常的補(bǔ)償過程中，它自身的力平衡關(guān)系不變。

（2）彎管力平衡型：這是用于管道轉(zhuǎn)彎處進(jìn)行軸向、橫向或兩者組合補(bǔ)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(nèi)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(shí)可用兩個(gè)工作波紋管，如橫向位移和軸向位移都比較小，可用一個(gè)工作波紋管。

（3）其它力平衡型：由于發(fā)展的需要，開發(fā)了適合于在不同情況下使用的各種力平衡式波紋膨脹節(jié)。一般都是根據(jù)內(nèi)壓自身平衡的原理按特殊要求設(shè)計(jì)的。常見類型如：

1）套疊直管壓力平衡型膨脹節(jié)

2）外壓浮筒式膨脹節(jié)

3）內(nèi)聯(lián)式直管壓力平衡式膨脹節(jié)

4）內(nèi)壓并聯(lián)型膨脹節(jié)

5）旁管力平衡式膨脹節(jié)

力平衡型膨脹節(jié)主要用于設(shè)備之間或不適于設(shè)置固定支座的場合。而不適合用在需要很多膨脹節(jié)的長管線上。因它的造價(jià)很高，是相同使用參數(shù)的普通軸向膨脹節(jié)的四倍以上。力平衡型和普通軸向型膨脹節(jié)不能在同一管線上串聯(lián)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(qiáng)調(diào)這點(diǎn)是因?yàn)樵?jīng)出現(xiàn)過對力平衡型膨脹節(jié)的錯(cuò)誤理解和使用。

5、特殊結(jié)構(gòu)的波紋膨脹節(jié)

（1）帶隔熱層：在導(dǎo)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(qū)，與在導(dǎo)流簡內(nèi)流動(dòng)的高溫介質(zhì)幾乎隔絕。高溫介質(zhì)的熱量只能通過絕熱層傳給波紋管，熱傳導(dǎo)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(qiáng)化對流。通過設(shè)計(jì)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(jù)介質(zhì)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(zhì)壓力的蒸汽或空氣代替，導(dǎo)流筒端部與端管之間配合間隙相對要小些。由于連續(xù)通人氣體，在導(dǎo)流筒端部與端管之間的間隙不斷噴出氣體到管道內(nèi)，使高溫介質(zhì)不能進(jìn)入導(dǎo)流筒和波紋之間，波紋管的實(shí)際溫度不會(huì)高于汽或氣的溫度。

（2）帶加強(qiáng)環(huán)：在U型波紋的波谷加剛性圓截面的圓環(huán)，能提高抗柱失穩(wěn)和平面失穩(wěn)的能力，從而提高耐壓能力。工作壓力在2.5MPa以上時(shí)應(yīng)用加強(qiáng)環(huán)比較合適，加強(qiáng)環(huán)截面可以是實(shí)心圓。也可以是空心圓環(huán)。如果采用加穩(wěn)定環(huán)措施，其抗失穩(wěn)能力更強(qiáng)。

（3）焊接結(jié)構(gòu)：波紋管由焊接而成。特點(diǎn)是剛度小、補(bǔ)償量大、軸向尺寸小。缺點(diǎn)是耐壓強(qiáng)度低。為提高耐壓也可以焊成多層。此外，其上藝技術(shù)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(fēng)矩形管道。它的工作跟圓形波紋膨脹節(jié)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(jié)構(gòu)型式常見的有三種，其中以圓弧轉(zhuǎn)角受力狀態(tài)較好。