波紋膨脹節(jié)的作用表現(xiàn)在哪些方面？

文章來(lái)源：http://www.2zdgf.cn 發(fā)布時(shí)間：2020-05-19 瀏覽次數(shù)：52

波紋管是波紋補(bǔ)償器的核心元件，它是由一個(gè)具有橫向波紋的圓柱形薄壁金屬殼體，在軸向拉力或壓力的作用下，它可以伸長(zhǎng)或縮短。如果對(duì)其施加一個(gè)產(chǎn)生彎曲力矩的橫向力，它可以在軸向做相應(yīng)的位移。目前工程中常用的波紋補(bǔ)償器分自由型和壓力平衡型兩大類。根據(jù)不同的補(bǔ)償需求，可以設(shè)計(jì)出許多不同的結(jié)構(gòu)形式。

目前，常用于供熱管網(wǎng)工程中的波紋補(bǔ)償器的波紋管材料為奧氏體不銹鋼，即1Cr18Ni9Ti，壁厚在0.5mm~3mm，工作壓力0.25MPa~5MPa，管道直徑DN100~DN1400。

供熱管網(wǎng)常用的軸向波紋補(bǔ)償器的工作壓力1.0MPa~5MPa，DN100~DN1400管道的最小壁厚在4mm~16mm，而波紋管的壁厚采用0.5mm~7mm，可以承受供熱管網(wǎng)的工作壓力，這是由于波紋管具有特殊的結(jié)構(gòu)性質(zhì)。

受壓管道軸向剖面上的應(yīng)力是指受壓直徑與軸向長(zhǎng)度所構(gòu)成面積上的總荷載同兩倍管壁厚度與軸向長(zhǎng)度乘積之比。通過(guò)公式（2）與公式（3）比較，我們發(fā)現(xiàn)公稱直徑相同、材料壁厚相同在一定的工作壓力條件下波紋管的應(yīng)力要比光滑管的應(yīng)力少55%~70%。也就是若公稱直徑相同，材料壁厚相同，許用應(yīng)力也相同，則波紋管所需材料厚度也將比光滑管小55%~70%。

此外，在供熱管網(wǎng)工程設(shè)計(jì)中，我們選用的管道材料一般為碳鋼或低合金鋼，這些材料在受熱后應(yīng)力變化的情況及表面抗腐蝕的性能與制作波紋管所用的不銹鋼材料性能相比又不一樣。因此，常用的波紋管材料厚度較同樣規(guī)范的熱網(wǎng)工程所用管道壁厚要薄得多。當(dāng)然這僅是定性分析。若定量分析的話，可以依據(jù)《金屬波紋管膨脹節(jié)通用技術(shù)條件》GB/T12777-2008，進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算。

金屬波紋管膨脹節(jié)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)說(shuō)明它在受到軸向力或受到產(chǎn)生彎曲力矩的橫向力后，個(gè)別部分很容易產(chǎn)生變形。波峰半圓弧在受到上述力作用后可能漲大或縮小，這些都是光滑管所不具備的。因此，在相同的壁厚條件下，波紋管的徑向剛度比光滑管的剛度大得多，而軸向剛度則比光滑管的軸向剛度小得多。

所以將波紋管用來(lái)作為供熱管網(wǎng)工程中的補(bǔ)償器正是利用了它在軸向剛度較小的特點(diǎn)，同時(shí)薄壁也是剛度小的原因之一。特別是大直徑管道上這種特點(diǎn)更加明顯。

剛度值是金屬波紋補(bǔ)償器的重要指標(biāo)之一，作為定型產(chǎn)品，不同型式，不同規(guī)格的波紋補(bǔ)償器的剛度值是一定的，這在產(chǎn)品樣本中可以直接查到。通過(guò)剛度值可以很容易地計(jì)算出波紋補(bǔ)償器的彈性反力，這是設(shè)計(jì)固定支架或支墩的必備條件之一。

另外需要說(shuō)明的是，在熱力管道系統(tǒng)中波紋管作為補(bǔ)償器來(lái)說(shuō)是一個(gè)撓性元件，一般來(lái)說(shuō)其剛度值遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于管道彎頭的剛度。

因此，對(duì)于壓力平衡性的波紋補(bǔ)償器來(lái)說(shuō)，在進(jìn)行熱補(bǔ)償?shù)倪^(guò)程中變形量是較大的，而管道彎頭是保持不變形的。這與Ⅱ型補(bǔ)償器及其它各種自然補(bǔ)償方式是不同的。所以管道彎頭部分的應(yīng)力將會(huì)處于一個(gè)很低的水平。

、

疲勞壽命是波紋補(bǔ)償器的重要指標(biāo)之一。目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的波紋補(bǔ)償器的疲勞壽命大都在500次~5000次的范圍內(nèi)，應(yīng)該說(shuō)對(duì)于城市集中供熱的熱網(wǎng)工程來(lái)說(shuō)，具有這樣的疲勞次數(shù)是足夠的。

波紋補(bǔ)償器的許用疲勞壽命1000次，其意義為補(bǔ)償器在規(guī)定的公稱壓力等級(jí)下，位移范圍值達(dá)到額定值時(shí)循環(huán)次數(shù)1000次而不被破壞。

如果不銹鋼補(bǔ)償器所承受的工作壓力或位移量偏移規(guī)定值時(shí)，則疲勞壽命值將會(huì)有很大的不同。定性地說(shuō)，如果達(dá)不到規(guī)定值時(shí)，則許用疲勞循環(huán)次數(shù)將會(huì)增加，反之則減少。

具體來(lái)說(shuō)，一般在供熱管網(wǎng)工程中疲勞循環(huán)類型有兩大類：第一類為系統(tǒng)經(jīng)常開、停造成管網(wǎng)壓力、位移的變化。第二類為系統(tǒng)在運(yùn)行狀態(tài)下壓力、位移的較大波動(dòng)。在計(jì)算補(bǔ)償器疲勞破壞時(shí)一般采用累計(jì)疲勞計(jì)算法。一般來(lái)說(shuō)，管網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行工況（壓力、溫度、位移）低于補(bǔ)償器額定值時(shí)，疲勞壽命將會(huì)增加，反之將減少。

應(yīng)該特別指出的是運(yùn)行工況與補(bǔ)償器額定值偏離的越多，則許用疲勞循環(huán)次數(shù)差別就越大。因此，在考慮疲勞壽命時(shí)應(yīng)盡量使運(yùn)行工況接近補(bǔ)償器的額定值，以減少浪費(fèi)，保證安全。