波紋管膨脹節(jié)在工現(xiàn)場的使用

1、波紋管膨脹節(jié)在工程現(xiàn)場的使用2016年8月鮑德氣體公司 楊秀玉一、波紋管膨脹節(jié)一般知識一、波紋管膨脹節(jié)一般知識二、波紋管膨脹節(jié)作用機(jī)理二、波紋管膨脹節(jié)作用機(jī)理三、現(xiàn)場應(yīng)用注意事項(xiàng)三、現(xiàn)場應(yīng)用注意事項(xiàng)主要內(nèi)容一、波紋管膨脹節(jié)一般知識一、波紋管膨脹節(jié)一般知識常用標(biāo)準(zhǔn)1、國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)主要標(biāo)準(zhǔn)： gb/t 12777-2008 金屬波紋管膨脹節(jié)通用技術(shù)條件（波紋膨脹節(jié)設(shè)計和制造的技術(shù)要求）其他標(biāo)準(zhǔn)： gb/t6171-1992 金屬多層波紋膨脹節(jié) gb16749-1997 壓力容器波形膨脹節(jié)(替代gb150-89及jb1121-83中相關(guān)內(nèi)容 ) gb12522-1996 不銹鋼波形膨脹節(jié) cb1153-

2、95 金屬波形膨脹節(jié)（船用）常用標(biāo)準(zhǔn)2、國外標(biāo)準(zhǔn)美國膨脹節(jié)制造商協(xié)會ejma標(biāo)準(zhǔn)常用膨脹節(jié)類型 1. 按是否能吸收管道內(nèi)介質(zhì)壓力所產(chǎn)生的壓力推力（盲板力），可分為無約束型波紋管膨脹節(jié)和有約束型膨脹節(jié)。 常用膨脹節(jié)類型 2. 按波紋管的波形結(jié)構(gòu)參數(shù)，可分為u形、形、s形、v形；目前多數(shù)采用u形波紋。常用膨脹節(jié)類型3. 按波紋管的位移型式，可分為軸向型、橫向型、角向型及壓力平衡型波紋管膨脹節(jié)。 這是目前通用分類,慣例是綜合它的特性分類的，沒有嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)。我公司在用膨脹節(jié)類型舉例單式約束軸向型單式鉸鏈型 單式自由（軸向）型我公司在用膨脹節(jié)類型舉例 彎管壓力平衡型另外一種類型使用廣泛串式通用型（軸向復(fù)

3、式）二、波紋管膨脹節(jié)作用機(jī)理二、波紋管膨脹節(jié)作用機(jī)理一個重要概念盲板力盲板力：百度詞條盲板力主要是由于管道材料發(fā)生變化產(chǎn)生的內(nèi)壓推力！比如管道上加裝了波紋管膨脹節(jié)來吸收管道位移，由于管道的材料和膨脹節(jié)的材料的彈性模量、膨脹系數(shù)等的不同，造成的在管道改變走向時產(chǎn)生的內(nèi)壓推力，我們稱為盲板力！盲板力產(chǎn)生要在管段上有柔性可以自由伸縮的接頭。柔性接頭到盲板之間的管段研究受力時會發(fā)現(xiàn)，氣/液體在盲板端產(chǎn)生的沖擊力和壓力會給管子一個朝向盲板的力。通常這個力靠管靠自身是可以承受的。而另一端如果是柔性的，那就不好說了。特別是如果用波紋補(bǔ)償器等補(bǔ)償管道伸長量的時候，固定支架的推力需要加強(qiáng)了?！懊ぐ辶Α备拍畹睦斫?/p>

4、密閉管道內(nèi)壓力介質(zhì)對管道的作用力密閉管道內(nèi)壓力介質(zhì)對管道的作用力： 作用于管道內(nèi)壁的徑向的力相互平衡，作用于兩端盲板上的力也平衡，這個力對管道有軸向拉伸的作用?！懊ぐ辶Α备拍畹睦斫饷荛]管道內(nèi)壓力介質(zhì)對管道的作用力密閉管道內(nèi)壓力介質(zhì)對管道的作用力： 如果管道較軟、管壁較薄或其他原因?qū)е螺S向強(qiáng)度不夠，這個軸向力會將管道拉長。（管道徑向也如此，這里不討論） “盲板力”概念的理解密閉管道內(nèi)壓力介質(zhì)對管道的作用力密閉管道內(nèi)壓力介質(zhì)對管道的作用力： 如果在管段中加入柔性連接件（波紋管膨脹節(jié)），這個力就會將連接件拉伸 “盲板力”概念的理解盲板力： 在管道系統(tǒng)中，壓力介質(zhì)對管道的作用力在軸向的體現(xiàn)。盲板力的粗

5、略估算： f=p s f:盲板力 kgf p：壓強(qiáng) kgf /cm2 s:管道截面積cm2 “盲板力”概念的理解 盲板力存在于任何壓力介質(zhì)的管系中，與是否安裝波紋管膨脹節(jié)沒有直接關(guān)系。 盲板力概念的認(rèn)識與理解，在工程設(shè)計、系統(tǒng)檢修維護(hù)和故障分析中具有十分重要的意義。 “盲板力”概念的理解工程和生產(chǎn)現(xiàn)場中工程和生產(chǎn)現(xiàn)場中： 任何設(shè)備系統(tǒng)、管系中的某一個管段，長度都是有限的，管段的兩端必然會是盲板或是彎頭。 設(shè)備和管道現(xiàn)場“盲板力”概念的理解 設(shè)備和管道現(xiàn)場“盲板力”概念的理解盲板力常常對膨脹節(jié)和管道造成破壞?！懊ぐ辶Α备拍畹睦斫庠欣Ρ焕瓟嗖y管膨脹節(jié)的作用機(jī)理波紋管膨脹節(jié)的作用波紋管膨脹節(jié)的

6、作用： 用來 補(bǔ)償管道由于環(huán)境變化（如溫度）導(dǎo)致的變形、機(jī)械變形和吸收各種機(jī)械振動。 一般主要用來補(bǔ)償管道受熱（冷）變化引起的軸向變形。特殊情況下，補(bǔ)償角向變形。波紋管膨脹節(jié)的作用機(jī)理問題：問題： 盲板力作用使膨脹節(jié)拉長；管道受熱伸長使膨脹節(jié)壓縮，怎樣解釋及處理這一矛盾？波紋管膨脹節(jié)的作用機(jī)理無約束型膨脹節(jié)的使用：無約束型膨脹節(jié)的使用： 無約束型膨脹節(jié)一般用于介質(zhì)壓力較低的場合中，由于產(chǎn)生的盲板力較小，可不約束，但需要固定支架承受由此產(chǎn)生的推力或力矩。 波紋管膨脹節(jié)的作用機(jī)理特別注意特別注意： 并不是介質(zhì)壓力低，盲板力就一定小。管道截面積較大時同樣會產(chǎn)生很大的盲板力。 波紋管膨脹節(jié)的作用機(jī)理大

7、多數(shù)波紋管膨脹節(jié)：大多數(shù)波紋管膨脹節(jié)： 解決盲板力的方法：約束約束 為了避免盲板力對膨脹節(jié)和管道造成破壞，膨脹節(jié)通過拉桿約束，使膨脹節(jié)受到的外力變成為膨脹節(jié)與管道組合體的內(nèi)力。避免或減少了對主體設(shè)備、整個管系和支架的作用力及力矩。 波紋管膨脹節(jié)的作用機(jī)理約束后怎樣實(shí)現(xiàn)膨脹節(jié)的補(bǔ)償和緩沖作約束后怎樣實(shí)現(xiàn)膨脹節(jié)的補(bǔ)償和緩沖作用？用？ 約束后，膨脹節(jié)的補(bǔ)償作用主要是通過“預(yù)補(bǔ)償預(yù)補(bǔ)償”來實(shí)現(xiàn)。 波紋管膨脹節(jié)的作用機(jī)理膨脹節(jié)的膨脹節(jié)的“預(yù)補(bǔ)償預(yù)補(bǔ)償”： 安裝前計算出管道的熱膨脹量，將膨脹節(jié)預(yù)補(bǔ)償（壓縮）。這樣，當(dāng)管道受熱時，伸長的量與預(yù)壓縮的量相抵，避免了管道膨脹對設(shè)備和管系的作用力及力矩。 低溫系統(tǒng)

8、中，預(yù)補(bǔ)償方向相反，即約束波紋管時，預(yù)拉長（預(yù)留管道收縮量）。 波紋管膨脹節(jié)的作用機(jī)理膨脹節(jié)的膨脹節(jié)的“預(yù)補(bǔ)償預(yù)補(bǔ)償”管道的膨脹量公式: l=lt l:管道長度m :為線膨脹系數(shù)，碳鋼取0.012mm/m t:管道溫差預(yù)補(bǔ)償?shù)牧?，可參考理論膨脹量，根?jù)實(shí)際情況決定。 波紋管膨脹節(jié)的作用機(jī)理膨脹節(jié)的膨脹節(jié)的“預(yù)補(bǔ)償預(yù)補(bǔ)償”： l=2500蝸殼中心到冷卻器中心l=2.5米 ，假設(shè)安裝時20，工作溫度90 l=0.0122.5（90-20） =2.1（mm）可預(yù)壓縮2.1mm或適當(dāng)減少。 波紋管膨脹節(jié)的作用機(jī)理膨脹節(jié)的安裝調(diào)節(jié)方法膨脹節(jié)的安裝調(diào)節(jié)方法 （怎樣實(shí)現(xiàn)預(yù)補(bǔ)（怎樣實(shí)現(xiàn)預(yù)補(bǔ)償）：償）：1、管道

9、安裝完成后，松開約束，測量各約束拉桿部位法蘭的距離；2、分析計算線性膨脹量；3、對角依次緊固約束螺栓，使達(dá)到預(yù)補(bǔ)償量；3、拉桿螺栓加背帽（很重要）。波紋管膨脹節(jié)的作用機(jī)理更嚴(yán)謹(jǐn)?shù)呐蛎浌?jié)安裝方法更嚴(yán)謹(jǐn)?shù)呐蛎浌?jié)安裝方法 ： 在膨脹節(jié)被安裝到管道上之前，對其反向補(bǔ)償；管道安裝完成后，對其預(yù)補(bǔ)償調(diào)整；管道溫變后膨脹節(jié)將接近自由狀態(tài)。例如：工作狀態(tài)受熱的管道上先將膨脹節(jié)拉伸，管道安裝完成后，對其壓縮調(diào)整。受熱后管道伸長，膨脹節(jié)將達(dá)到接近自由狀態(tài)的形狀。波紋管膨脹節(jié)的作用機(jī)理膨脹節(jié)吸收橫向、角向推力及震動的情膨脹節(jié)吸收橫向、角向推力及震動的情況：況： 膨脹節(jié)除了吸收軸向推力外，還能吸收部分角向推力，并能緩

10、沖震動。但目前國產(chǎn)膨脹節(jié)在發(fā)揮這種作用方面很不理想。 波紋管膨脹節(jié)的作用機(jī)理膨脹節(jié)吸收橫向、角向推力及震動的情膨脹節(jié)吸收橫向、角向推力及震動的情況：況： 進(jìn)口膨脹節(jié) 波紋管膨脹節(jié)的作用機(jī)理進(jìn)口膨脹節(jié)吸收橫向、角向推力：進(jìn)口膨脹節(jié)吸收橫向、角向推力： 1#2萬氮壓機(jī) 波紋管膨脹節(jié)的作用機(jī)理進(jìn)口膨脹節(jié)吸收橫向、角向推力：進(jìn)口膨脹節(jié)吸收橫向、角向推力： 原始狀態(tài) 吸收橫向偏移狀態(tài) 波紋管膨脹節(jié)的作用機(jī)理大多數(shù)國產(chǎn)膨脹節(jié)：大多數(shù)國產(chǎn)膨脹節(jié)： 波紋管膨脹節(jié)的作用機(jī)理普通膨脹節(jié)遇到橫向橫向、角向推力的情況：普通膨脹節(jié)遇到橫向橫向、角向推力的情況： 波紋管膨脹節(jié)的作用機(jī)理單式鉸鏈型不能補(bǔ)償軸向變形 ，可補(bǔ)償

11、角向位移 波紋管膨脹節(jié)的作用機(jī)理應(yīng)用實(shí)例：應(yīng)用實(shí)例：壓力平衡型膨脹節(jié)的原理與調(diào)整 波紋管膨脹節(jié)的作用機(jī)理應(yīng)用實(shí)例：應(yīng)用實(shí)例：低溫環(huán)境下的使用 波紋管膨脹節(jié)的作用機(jī)理應(yīng)用實(shí)例：應(yīng)用實(shí)例：低溫環(huán)境下的使用 經(jīng)實(shí)測，裸冷階段-80 -160 ，因管道收縮導(dǎo)致膨脹節(jié)伸長大于6 mm。大多數(shù)情況下沒有裸冷實(shí)測機(jī)會，而且，裸冷過程中也需要約束膨脹節(jié)，因此需要計算理論膨脹（收縮）量。 鋁材的線膨脹系數(shù)是：23.6 （10-6/）,即0.0236mm/m 波紋管膨脹節(jié)的作用機(jī)理應(yīng)用實(shí)例：應(yīng)用實(shí)例：彎管壓力平衡型破壞案例 風(fēng)機(jī)出口管道，鼓風(fēng)機(jī)突然發(fā)生連鎖停車，膨脹節(jié)破壞，同時橫管抬離固定支座。波紋管膨脹節(jié)的作用

12、機(jī)理應(yīng)用實(shí)例：應(yīng)用實(shí)例：彎管壓力平衡型破壞案例 波紋管膨脹節(jié)的作用機(jī)理應(yīng)用實(shí)例：應(yīng)用實(shí)例：一個彎管壓力平衡型膨脹節(jié)破壞案例原因分析 波紋管膨脹節(jié)的作用機(jī)理盲板力理解的應(yīng)用舉例：盲板力理解的應(yīng)用舉例： 冷卻塔上水管道，立管730mm，兩條橫向分支管道530mm。2011年12月發(fā)生管道斷裂事故。 波紋管膨脹節(jié)的作用機(jī)理冷卻塔回水管道破壞案例分析 回水管道進(jìn)塔支管塑料焊接法蘭破壞。盲板力：f=ps=13.1425.52=2041.8(kgf)波紋管膨脹節(jié)的作用機(jī)理冷卻塔回水管道破壞案例分析 兩條支管的合力集中于立管，產(chǎn)生較大力矩，導(dǎo)致立管破壞。力矩：m=fl=2041.82 9.81 10=400601.16（牛米）該焊縫應(yīng)力18225.7n/mm2許用應(yīng)力=160n/mm2波紋管膨脹節(jié)的作用機(jī)理冷卻塔回水管道破壞案例分析 處理方式：1、通過固定支架約束兩端管段，減少法蘭受力；2、通過承插方式避免漏水。 三、現(xiàn)場應(yīng)用膨脹節(jié)注意事項(xiàng)三、現(xiàn)場應(yīng)用膨脹節(jié)注意事項(xiàng)現(xiàn)場應(yīng)用膨脹節(jié)注意事項(xiàng)1、安裝前分析管道受力和環(huán)境變化情況，最好能做到反向預(yù)補(bǔ)